Недостаточное смачивание нижних площадок во время пайки QFN является частой неисправностью на производственных линиях. Мы обнаружили, что после печати одной и той же модели печатной платы трафаретами из разных партий AOI-инспекция показала, что колебание покрытия паяльной пастой нижних площадок достигло 23%, а рентгеновское сканирование дополнительно подтвердило, что пустоты концентрируются в области центральной площадки, что указывает на то, что первопричиной проблемы является не профиль оплавления или выбор паяльной пасты, а несоответствие между геометрической точностью отверстия трафарета и поведением отделения паяльной пасты.
В трафарете лазерной резки толщиной 0,3 мм, предоставленном JiaJinYuan, используются трапециевидные отверстия вместо традиционных прямоугольных, при этом длинная сторона масштабируется в 0,92 раза больше размера площадки, а короткая сторона - в 0,94 раза. Такое асимметричное масштабирование повышает вероятность растекания паяльной пасты вдоль длинной оси площадки QFN под действием сдвига ракеля, избегая при этом чрезмерного выдавливания на короткой стороне, которое приводит к смещению паяльной пасты в сторону корпуса устройства. При комнатной температуре 25℃ и относительной влажности 45% измеренная скорость передачи этой структуры стабильна на уровне 89,6%, что на 7,3 процентных пункта выше, чем у исходной апертуры 1:1.
Параметры ракеля должны быть отрегулированы в соответствии с апертурой трафарета. Если исходное давление 0,55 МПа сохраняется при использовании нового трафарета, чрезмерное давление вместо этого приведет к чрезмерному выдавливанию паяльной пасты в зазор в нижней части герметизирующего корпуса QFN, создавая ложное впечатление смачивания. Поэтому мы одновременно снизили давление ракеля до 0,45 МПа и увеличили скорость печати с 35 мм/с до 45 мм/с, чтобы напряжение сдвига и вязкость паяльной пасты достигли динамического баланса. Под микроскопом кромка паяльной пасты четкая, без заусенцев, поверхность находится в однородном матовом состоянии.
Скорость потока азота на этапе оплавления необходимо контролировать на уровне 12 л/мин при содержании кислорода ≤100 PPM. Чрезмерная скорость потока нарушит поверхностное натяжение расплавленного припоя, что вместо этого ослабит его способность подниматься к нижней площадке. После использования нового трафарета мы обнаружили, что если скорость потока азота превышает 15 л/мин, высота смачивания центральной площадки QFN уменьшается на 0,08 мм, что напрямую связано с ускоренной скоростью регенерации оксидной пленки поверхности припоя.
Частота очистки трафарета должна соответствовать циклу затухания активности паяльной пасты. После непрерывной печати 28 деталей паяльной пастой JiaJinYuan SN63-Pb толщина остатков в отверстиях трафарета достигает 4,7 мкм. В настоящее время, даже если размер отверстия остается неизменным, фактическая эффективная скорость сквозного отверстия снизилась на 19%. Поэтому мы в обязательном порядке установили правило каждые 25 штук останавливать машину для протирания нижней поверхности трафарета флизелином + спиртом и с помощью 30-кратной лупы проверять отсутствие засоров в соответствующей зоне QFN.
Для окончательной проверки используется стандартная плата JEDEC для визуального контроля IPC-A-610E класса 3. Среди 120 устройств QFN процент прохождения области смачивания нижней площадки увеличился с 68% до оптимизации до 91%, а средний коэффициент площади рентгеновских пустот снизился с 18,4% до 11,7%. Более того, на всех устройствах не наблюдалось растрескивания паяных соединений после 500 циклов температурного шока -40℃/125℃, что доказывает, что эта схема оптимизации апертуры трафарета по-прежнему сохраняет структурную стабильность в условиях термического напряжения.
