Уровень пустот в паяных соединениях устройств QFN больше не является лабораторным параметром, а является жестким порогом производительности производственной линии. Потребители-потребители обычно принимают долю пустот в размере ≤15 %, но проекты сертификации AEC-Q200 прямо требуют, чтобы доля площади пустот в одном паяном соединении составляла ≤5 %, а любое паяное соединение, превышающее стандарт среди четырех контактных площадок одного и того же устройства, рассматривается как браковка партии. Этот стандартный переход вынуждает производителей паяльной пасты перестраивать флюсовую систему с «необязательной модернизации» на «обязательную итерацию». Когда в прошлом году мы заменили три типа паяльной пасты на заводе по производству наушников TWS, мы обнаружили, что простое снижение температуры размягчения канифоли на 12°C снижает среднюю скорость образования пустот QFN на 3,8 процентных пункта, но необходимым условием было одновременное увеличение пиковой температуры оплавления на 15°C и увеличение времени превышения точки ликвидуса до 68 секунд.
Азотная защита проникает от линий по производству автомобильной электроники высокого класса до линий по производству силовых модулей среднего класса не из-за снижения затрат, а потому, что отечественные генераторы азота достигли точности контроля точки росы -60°C, в результате чего годовые эксплуатационные расходы одной линии SMT на 470 000 юаней ниже, чем у схемы с жидким азотом. Однако, когда колебание чистоты азота превышает 99,95%, вместо этого увеличивается количество пустот. Это связано с тем, что остаточный кислород конкурирует с оксидной пленкой на поверхности припоя, что приводит к локальному нарушению смачивания. Когда мы проводили отладку на заводе по производству электропитания в Дунгуане, мы обнаружили, что после того, как скорость потока азота внезапно увеличилась с 25 л/мин до 32 л/мин, скорость испарения QFN выросла на 1,2% вместо того, чтобы уменьшиться. Основная причина заключается в том, что возмущение воздушного потока разрушило капиллярную структуру до того, как паяльная паста разрушилась, поэтому новое оборудование теперь должно быть оснащено буферным резервуаром с динамическим потоком.
Уменьшение пустот в паяльной пасте больше не зависит от однокомпонентного улучшения, а достигается за счет синергетического соотношения производных канифоли, органических кислот-активаторов и высококипящих растворителей. Определенная японская паяльная паста увеличила количество нонилфенол-полиоксиэтиленового эфира на 0,7% по массе, уменьшив скорость утечки растворителя в зоне выдержки при 150°C на 23%, позволяя паяльной пасте сохранять достаточную вязкость, чтобы поддерживать рост интерметаллических соединений на краю площадки QFN. Однако в этой формуле будет наблюдаться увеличение количества шариков припоя в течение 30 минут после печати в среде с относительной влажностью > 65%, поэтому ее необходимо использовать в сочетании с замкнутой системой управления влажностью окружающей среды в мастерской; в противном случае эффект улучшения скорости образования пустот будет полностью компенсирован риском короткого замыкания шариков припоя.
В настоящее время проводится повторная оценка влияния формы отверстия трафарета на скорость образования пустот QFN. Традиционные круглые отверстия приводят к недостаточному объему припоя на центральной площадке QFN с шагом 0,3 мм, в то время как улучшенное отверстие в форме беговой дорожки + центральный микровыступ увеличивает объем паяльной пасты на 18%. Однако, если индекс тиксотропности паяльной пасты <4,2, будет наблюдаться слежение за ракелем. Мы проверили две печатные машины разных марок и обнаружили, что процент порчи паяльной пасты с индексом тиксотропности 4,5 был стабильным на уровне 7,3% на отечественных печатных машинах, но возрастал до 9,1% на импортном оборудовании. Причина в том, что колебание давления ракеля последнего на ±0,03 мм вызывало сдвиг критической точки предела текучести паяльной пасты.
Настройка зоны выдержки в температурном профиле печи оплавления смещается с «температурного плато» на управление «временным окном». Один немецкий заказчик отказался от зоны постоянной температуры 165°C и вместо этого использовал плавный нагрев от 155°C до 168°C, что позволило направленно выпускать газ разложения флюса до того, как припой расплавится. Эта корректировка снизила долю пустот в термопрокладке QFN с 12,4% до 4,9%, но одновременно увеличила вероятность захоронения компонентов 0201 на 0,15%. Следовательно, значение вакуума монтажного сопла должно быть точно настроено в диапазоне от -65 кПа до -58 кПа, чтобы компенсировать разницу в термическом напряжении. Такая оптимизация межпроцессных связей стала стандартной практикой для ведущих предприятий EMS.
Колебания вязкости >800 сП между партиями паяльной пасты приводят в действие механизм автоматической остановки линии. Это происходит не из-за повышения точности оборудования, а потому, что после того, как допуск на размер колодки QFN сжимается до ±0,015 мм, небольшие изменения вязкости напрямую изменяют распределение напряжения сдвига во время извлечения из формы при печати. Мы отслеживали данные от 12 поставщиков и обнаружили, что для паяльной пасты со временем восстановления тиксотропии >30 секунд стандартное отклонение процента пустот QFN увеличилось до 2,3% после непрерывной печати 200 штук, в то время как стандартное отклонение для партий со временем восстановления <18 секунд осталось ≤0,7%. Таким образом, проверка IQC теперь включает время тиксотропного восстановления в качестве обязательного параметра проверки первого изделия, а не только измерение начальной вязкости.
