В прошлую среду в 2 часа ночи на производственной линии внезапно сработал сигнал тревоги и она остановилась. 28 основных плат управления ADAS последовательно продемонстрировали низкое сопротивление VDD_IO относительно земли во время тестирования ICT. Мы провели экстренное разрезание и обнаружили полупрозрачный гелеобразный остаток на дне BGA. Ионная хроматография обнаружила концентрацию бромид-ионов до 12,3 мкг/см², что намного превышает предел в 5,0 мкг/см², указанный в IPC-J-STD-001G. Это указывает на то, что используемая в настоящее время паяльная паста средней активности, несмотря на хорошие печатные свойства, имеет относительно высокий остаток флюсовой системы. Его производные канифоли не смогли полностью разложиться в зоне выдержки при температуре 150°C, а вместо этого карбонизировались в зоне пика оплавления (235°C), инкапсулируя частицы металла с образованием изолирующей пленки.
В то время мы приняли экстренные меры, временно применив в мастерской резервную смесь изопропилового спирта и поверхностно-активного вещества для локальной очистки печатной платы, затем повторно протестировали импеданс после сушки азотом, и он вернулся в норму. Однако это решает только проблемы с единичными партиями и не может справиться с темпами массового производства в 4000 единиц в день. Более того, процесс очистки привел к отсоединению двух резисторов 0201, а затраты на переработку в 3,7 раза превысили стоимость исходного материала. Что еще более серьезно, чистящая жидкость просочилась в зазоры разъемов, что привело к повторному отказу контактов через три дня, и жалоба клиента переросла в отчет 8D.
Решение первопричины должно начинаться с источника материала. Мы сравнили образцы паяльной пасты с низким содержанием остатков, предоставленные пятью поставщиками, и провели непрерывную проверку печати на 200 экземплярах при одинаковой апертуре трафарета, давлении ракеля (5,2 кг) и температуре/влажности окружающей среды (24,5°C/55% относительной влажности). Мы обнаружили, что только паяльная паста No-Clean от поставщика А не показала явного ореола флюса под рентгеновскими лучами после оплавления, а испытания летающим зондом показали, что угол контакта поверхности паяного соединения был стабильным и составлял 38°±2,1°. Это указывает на то, что используемая модифицированная система активации алкилфосфатного эфира может не только завершить реакцию раскисления при 160°C, но также полностью разложиться на летучие небольшие молекулы при температуре выше 217°C. Термогравиметрический анализ (ТГА) остатка показал, что потеря массы на 95% происходит в диапазоне 200–260°C, а температура начала карбонизации задерживается на 19°C по сравнению с обычными паяльными пастами.
При закупках мы не можем полагаться только на заявленное производителем «соответствие стандарту J-STD-004B»; мы должны запросить оригинальные отчеты по ионной хроматографии, выданные третьими сторонами, и сосредоточиться на проверке того, находятся ли все четыре измеренных значения Cl⁻, Br⁻, Na⁺ и K⁺ ниже пороговых значений приемлемости, указанных в Приложении B IPC-A-610H. В то же время мы должны запросить данные о затухании вязкости паяльной пасты после открытия при температуре окружающей среды 25°C и относительной влажности 60%. Однажды мы столкнулись с брендом, который заявлял о «сроке годности 12 месяцев», но на самом деле его вязкость упала на 23% после 7 дней открытия, в результате чего процент брака печатных изданий резко возрос с 0,18% до 1,4%. Основная причина заключается в том, что система тиксотропных веществ чувствительна к влаге, и такие проблемы особенно заметны во время сезона сливовых дождей на юге Китая.
In при ежедневном использовании необходимо установить журнал контроля температуры паяльной пасты. Каждый раз после извлечения из холодильника его необходимо оставить при комнатной температуре не менее чем на 120 минут, прежде чем открывать и перемешивать. Время перемешивания строго контролируется и составляет 180 секунд. Слишком короткий срок приведет к неравномерному рассеиванию флюса и локальному остатку, превышающему допустимый предел, а слишком длинный приведет к усилению окисления металлического порошка и увеличению риска шариков припоя. Однажды у нас была операция по смене линии, когда перемешивание длилось 25 секунд сверхурочно, в результате чего на первых 32 платах в одной и той же печи оплавления образовались крошечные шарики припоя, тогда как последние 68 плат были совершенно нормальными. Это показывает, что паяльная паста с низким содержанием остатков гораздо более чувствительна к технологическим окнам, чем традиционные паяльные пасты.
Частота очистки трафарета также должна регулироваться синхронно. Первоначальный ритм уборки каждые 4 часа необходимо сократить до каждых 2,5 часов. Потому что слабые органические кислоты в паяльной пасте с низким содержанием остатков летучи, но склонны к образованию чрезвычайно тонких кристаллических слоев на боковых стенках отверстий трафарета, которые не могут быть растворены обычными чистящими средствами. Вместо этого необходимо использовать специальный чистящий раствор, содержащий 5% монобутилового эфира этиленгликоля, в противном случае при третьей печати произойдет перемычка припоя. Мы контролировали, прикрепляя бумагу для измерения pH к обратной стороне трафарета, и обнаружили, что бумага для тестирования меняла цвет с желтого на оранжевый после 120 последовательных отпечатков, подтверждая, что кислотные вещества начали осаждаться и мигрировать.
Наконец, мы подчеркиваем деталь, которую легко упустить из виду: плата для испытания температуры в печи оплавления должна использовать подложку FR4 с той же структурой ламинирования, что и плата массового производства, и не может быть заменена алюминиевой подложкой. Потому что путь испарения растворителя паяльной пасты с низким содержанием остатков сильно зависит от значения температуры стеклования печатной платы Tg. При использовании материала платы Tg130, но несоответствии с тестовой платой Tg170, температурная кривая печи показывает, что зона выдержки соответствует стандарту, но нелетучий флюс все еще остается под фактическим паяным соединением. После трех месяцев испытаний на ускоренное старение ток утечки превысил предел на 400%. Такие скрытые сбои часто возникают на стороне клиента, что чрезвычайно затрудняет расследование.
