Термическое повреждение корпусов BGA-чипов в процессе установки шариков уже давно является узким местом производительности, особенно в корпусах с малым шагом менее 0,4 мм. Традиционная паяльная паста Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5 требует максимальной температуры выше 230°C для достижения надежного оплавления, в то время как несоответствие КТР между составом для формования чипа и подложкой приводит к несовместимости по термическому расширению. В сочетании с несколькими циклами доработки на краях кремниевой пластины с высокой вероятностью образуются невидимые микротрещины. Такие дефекты часто проявляются только после испытаний на старение, что напрямую продлевает цикл жалоб клиентов.
Низкотемпературная паяльная паста призвана не просто снизить температуру плавления, но и восстановить окно металлургической реакции.
Активная система паяльной пасты JJY LTS-215 была проверена на трех итерациях производственной линии, гарантируя достаточное осаждение тройной эвтектической фазы SnBiAg при пиковой температуре 185±3°C. Его кривая испарения потока и скорость нагрева строго соответствуют ритму затухания содержания кислорода в атмосфере азота, что не только позволяет избежать образования мостов, но также предотвращает окисление и почернение сфер. После того, как некий клиент заменил исходное высокотемпературное решение этой паяльной пастой в шариковом креплении CSP, уровень пустот, обнаруживаемых с помощью рентгеновских лучей, снизился с 12,7% до 3,1%, а уровень ложных срабатываний AOI одновременно снизился на 40%.
Давление швабры и скорость отпускания должны регулироваться одновременно.
Вязкость низкотемпературной паяльной пасты более чувствительна к температуре. Если исходное давление ракеля 2,5 кгс используется со скоростью отпуска 15 мм/с, оставленная паяльная паста может оставаться в отверстии трафарета, что приводит к тому, что дисперсия диаметра сферы после шарового крепления превышает ±0,04 мм. Уменьшив давление ракеля до 1,8 кгс, увеличив скорость отпуска до 22 мм/с и одновременно точно отрегулировав натяжение трафарета с 38 Н/см² до 42 Н/см², мы добились более равномерного сдвигового потока паяльной пасты внутри отверстий, при этом измеренное значение CV высоты шарика стабильно контролировалось в пределах 5,3%.
Конструкция отверстия трафарета должна обратно соответствовать реологическим свойствам паяльной пасты.
Индекс тиксотропности паяльной пасты серии JJY LTS составляет 4,8, что намного выше, чем у обычной паяльной пасты 3,2. Это означает, что он имеет высокую структурную прочность в состоянии покоя и склонен к разрушению во время печати. Поэтому для крепления шара диаметром 0,3 мм необходимо использовать отверстия перевернутой трапеции с верхним отверстием 0,32 мм, нижним отверстием 0,28 мм и углом конусности, контролируемым на уровне 8°±0,5°. В противном случае после 200 последовательных отпечатков более 3 сфер сместятся на 198-й доске, при этом сдвиг будет сконцентрирован в диапазоне 15–22 мкм, что находится точно на границе порога распознавания АОИ.
Существует сильная взаимосвязь между скоростью цепи печи оплавления и чистотой азота.
Когда температура печи установлена на пик 185°C, если чистота азота ниже 99,992%, остаточный кислород ускоряет окисление поверхности элементов Bi, в результате чего значение Ra шероховатости поверхности сферы внезапно увеличивается выше 0,85 мкм. На данный момент даже снижение скорости цепи со 120 см/мин до 90 см/мин не может улучшить ситуацию. Необходимо повысить чистоту азота до 99,995% и одновременно продлить время зоны выдержки на 8 секунд, чтобы обеспечить достаточную диффузию атомов на границе раздела Sn-Bi, сохраняя колебания прочности на сдвиг около базовой линии 32 МПа не более чем на 1,2 МПа.
