Если растворители с низкой температурой кипения во флюсе не полностью удаляются на этапе предварительного нагрева после печати паяльной пасты, они мгновенно испаряются при попадании в зону оплавления, создавая внутреннее давление, которое раздвигает расплавленный припой и образует пустоты. Это явление особенно заметно при использовании паяльной пасты серии JJY SN100C с трафаретом толщиной 0,12 мм для печати устройств QFN с большой площадкой, особенно когда скорость конвейера установлена на 1,8 м/мин без синхронного увеличения времени предварительного нагрева до более чем 90 секунд, и в этом случае уровень пустот часто превышает верхний предел 15%, указанный в IPC-A-610E.
Окисление колодок является более скрытым фактором. Когда плиты FR4 хранятся более 72 часов без защиты от азота или когда толщина пленки OSP менее 0,3 мкм, поверхностный слой меди будет медленно реагировать с влагой воздуха, образуя смешанную пленку CuO/Cu2O. Этот оксидный слой не только препятствует смачиванию и растеканию паяльной пасты, но и подавляет активационную способность флюса на поверхности металла на ранней стадии оплавления, в результате чего расплавленный припой не полностью смачивает края площадки и в конечном итоге оставляет регулярные серповидные пустоты в нижней части паяного соединения. Эти пустоты имеют высококонтрастные границы при рентгеновском контроле и имеют очень стабильное положение.
Неправильное повышение температуры охватывает как отклонения наклона нагрева, так и пиковую температуру. Например, когда скорость нагрева на этапе предварительного нагрева превышает 3 ℃/с, компоненты смолы в паяльной пасте преждевременно карбонизуются и обволакивают молекулы растворителя, блокируя каналы испарения. Если пиковая температура оплавления ниже 235 ℃, фаза сплава SnAgCu в паяльной пасте JJY не может быть полностью расплавлена, и сопротивление газовому разряду увеличивается в состоянии сосуществования твердой и жидкой фаз. В это время, даже если время выдержки достаточное, пустоты по-прежнему концентрируются в центральной части паяного соединения, в основном размером от 80 до 120 мкм, что намного превышает диапазон распределения 20–50 мкм при обычных процессах.
Однажды мы использовали один и тот же рулон паяльной пасты JJY для проведения перекрестной проверки в двух печах оплавления. Печь А сократила время нагрева в интервале 150℃→180℃ до 25 секунд, в результате чего уровень пустот составил 22%; после того, как печь B увеличила этот интервал до 42 секунд, уровень пустот снова упал до 9%. Это показывает, что эта температурная зона оказывает решающее влияние на эффективность удаления основного растворителя флюса (монобутилового эфира этиленгликоля), а не просто зависит от регулирования всего температурного диапазона печи.
Для быстрого определения причины пустот на месте необходимо одновременно сравнить содержание летучих веществ в отчете о повторной проверке партии паяльной пасты (должно быть ≤1,8%), запись частоты очистки трафарета (рекомендуется выполнять тщательную ультразвуковую очистку после каждых 500 отпечатков) и однородность блеска паяного соединения первых 3 плат в AOI после оплавления. Если наряду с пустотами возникает локальная затупление, приоритет следует отдать проверке на наличие неисправности ОСП на колодках; если пустоты размыты и уменьшаются с увеличением давления закачки, это указывает на то, что путь улетучивания флюса заблокирован.
