Толстые медные печатные платы широко используются в модулях питания, драйверах светодиодов и автомобильных платах OBC. Высокая теплоемкость, обусловленная толщиной меди более 2 унций, делает обычную паяльную пасту для печатных плат очень склонной к таким проблемам, как плохое смачивание, чрезмерное образование пустот и усадочное растрескивание паяных соединений во время оплавления. За три последовательных месяца массового производства 8-слойной медной платы толщиной 4 унции мы обнаружили, что средний уровень пустот под компонентами BGA составляет 35%. После перехода на густую медную паяльную пасту с содержанием металла 90,5 %, вязкостью 280 Па·с и индексом тиксотропности 4,2 уровень пустот снизился до уровня ниже 12 %. Это демонстрирует, что содержание металла и реологические параметры паяльной пасты должны быть строго согласованы с характеристиками термического отклика толстой меди.
Стабильность процесса печати напрямую определяет успех последующей пайки. Шероховатость поверхности Ra площадок из толстых медных плат часто достигает более 1,8 мкм. Под давлением ракеля обычная паяльная паста склонна к разрушению кромок и проникновению в боковые зазоры медной фольги, что приводит к недостаточному припою или перемычкам. После перехода на густую медную паяльную пасту с повышенной активностью и размером частиц D50 25 мкм коэффициент использования апертуры трафарета увеличился с 68% до 89%, а после 500 последовательных отпечатков значительного засорения не наблюдалось. Ключевым моментом является то, что время тиксотропного восстановления этой паяльной пасты контролируется в пределах 1,2 секунды, что позволяет ей быстро заполнять локальные пустоты, вызванные неровностями поверхности толстых медных площадок.
Динамическое поведение смачивания во время оплавления более чувствительно, чем у обычных печатных плат. Густая медная паяльная паста должна демонстрировать способность непрерывно высвобождать активность и снижать межфазное натяжение в диапазоне от 150°C до 183°C; в противном случае нерасплавленный остаток флюса, скорее всего, останется в основании выводов QFN. В сравнительных испытаниях In мы обнаружили, что густая медная паяльная паста, содержащая смешанную систему себациновой и адипиновой кислот, обеспечивает высоту подъема паяного соединения на 0,13 мм выше при пиковой температуре 217°C по сравнению с системой с одной канифолью, а однородность толщины слоя IMC улучшается на 22%. Это связано с тем, что ступенчатый механизм активации его органических кислот в диапазоне средних температур эффективно компенсирует локальное температурное отставание, вызванное поглощением тепла толстой медью.
Совместимость при очистке часто упускают из виду, но толстые медные платы чаще всего используются в сценариях с высокой надежностью. Для водосмываемой густой медной паяльной пасты, если остаточное содержание ионов превышает 45,2 мкг/см², это вызывает электрохимическую миграцию во влажных и предвзятых условиях. Однажды мы стали причиной сбоев серийного CAF в автомобильном проекте из-за паяльной пасты, которая была помечена как не требующая очистки, но на самом деле требовала слабой промывки водой. В конечном итоге проблема была решена только после перехода на специальную густую медную паяльную пасту с содержанием хлорид-ионов < 0,5 мкг/см² и стабильным содержанием монобутилового эфира этиленгликоля 6,3 ± 0,4%. Это указывает на то, что индикаторы химических остатков паяльной пасты для печатных плат должны быть откалиброваны в соответствии с марками нанесения меди с большой толщиной.
Стабильность качества от партии к партии — залог успеха производственных линий. Если колебание вязкости густой медной паяльной пасты одной и той же модели превышает ±15 Па·с, стандартное отклонение толщины печати возрастает с 8,2 мкм до 14,7 мкм. При приемке паяльной пасты определенной марки мы установили, что показатели тиксотропности трех ее партий составили 4,1, 5,3 и 3,9 соответственно. Мы сразу приостановили внедрение и потребовали от поставщика предоставить реологический профиль для каждой партии при поставке. Это связано с тем, что толстые медные печатные платы не допускают дискретного отклонения параметров физических свойств паяльной пасты; любое отклонение может привести к скрытым соединениям холодной пайки или слабым паяным соединениям после оплавления.
