Основное противоречие при пайке иммерсионных серебряных плат заключается в том, что паяльная паста должна одновременно обеспечивать высокую смачиваемость и низкую коррозионную активность. Обычные средне- и высокотемпературные паяльные пасты часто вызывают локальное растворение иммерсионного серебряного слоя и почернение контактной площадки из-за чрезмерно сильной активации органической кислотой, тогда как низкотемпературные паяльные пасты склонны к недостаточному смачиванию, образованию перемычек или чрезмерному образованию пустот на устройствах с шагом менее 0,4 мм. Паяльная паста JJY GJ-812A была разработана специально для решения этой проблемы на производственной линии. Его слабокислотная система на основе канифоли начинает активную активацию при 155°C в сочетании со сферическим порошком сплава Sn96.5Ag3.0Cu0.5 с размером частиц D50 25±3 мкм. При коэффициенте апертуры трафарета 0,78, давлении ракеля 0,8 МПа и скорости печати 25 мм/с он может стабильно достигать однородности толщины CV ≤ 8,2%.
Характеристики смачивания необходимо оценивать в сочетании с динамикой межфазной реакции.
Однажды мы использовали одну и ту же паяльную пасту GJ-812A для сравнения эффектов пайки плат OSP и плат с иммерсионным серебром и обнаружили, что степень растекания паяного соединения на плате с иммерсионным серебром достигла 89,3% при пиковой температуре 235°C, что немного ниже, чем 92,1% на плате OSP, но усилие сдвига вместо этого увеличилось на 6,4%. Это связано с тем, что атомы серебра частично диффундируют в расплав Sn-Ag-Cu во время оплавления с образованием упрочняющих фаз твердого раствора Ag-Sn. Если пиковая температура поднимается выше 245°C, сила сдвига уменьшается на 11,7%, что указывает на то, что чрезмерное растворение слоя серебра начало ослаблять прочность межфазного соединения. Следовательно, TAL профиля оплавления необходимо контролировать на уровне 60±5 с, а пиковую температуру следует фиксировать в диапазоне 232–236°C.
Коррозионная стойкость отражается на сохранении целостности серебряного слоя после пайки.
Распространенной проблемой после пайки иммерсионных серебряных плат являются не тусклые паяные соединения, а появление серовато-белых следов коррозии по краям площадок. Под микроскопом наблюдается уменьшение толщины слоя серебра с исходных 0,35 мкм до 0,12 мкм. После трех циклов оплавления паяльной пастой JJY GJ-812A толщина серебра контактной площадки остается выше 0,28 мкм. XPS-анализ показывает, что содержание Cl⁻ в его остатке составляет <38 частей на миллион, а Br⁻ <12 частей на миллион, что намного ниже пределов содержания галогенов, указанных в IPC-J-STD-004B. Это напрямую связано с использованием фосфатных эфиров для замены традиционных бромидных активаторов, а в остатках флюса не наблюдается явления электролитической миграции после 1000 часов старения при 85°C и относительной влажности 85%.
Дизайн трафарета и соответствие паяльной пасты не могут быть разделены.
При использовании паяльной пасты GJ-812A, если сохраняется соотношение ширины и толщины отверстия 1:1,2, обычно используемое для плат OSP, на плате с иммерсионным серебром будет наблюдаться чрезмерный объем паяльной пасты при QFN 0,3 мм, а степень образования дефектов после оплавления возрастет до 3,7%. После того, как мы скорректировали соотношение ширины и толщины отверстия до 1:1,05 и добавили ступенчатую фаску 0,05 мм, процент надгробий упал до 0,4%. Между тем, проверка SPI показала, что отклонение объема паяльной пасты сократилось с ±12,3% до ±6,8%, что указывает на то, что реологические свойства паяльной пасты и геометрические параметры трафарета должны быть оптимизированы одновременно, а дефекты совмещения невозможно скрыть только за счет увеличения вязкости.
