Нарушения пайки на платах с иммерсионным серебром чаще всего проявляются в виде почерневших паяных соединений, соединений холодной пайки, оголенной меди на контактных площадках или разбрызгивания шариков припоя на производственных линиях Jia Jinyuan. Почти все эти проблемы напрямую связаны с колебаниями качества обработки поверхности печатной платы иммерсионным серебром, а не вызваны исключительно паяльной пастой или настройками температуры оплавления. Например, если толщина слоя серебра менее 0,05 мкм, площадки очень склонны к окислению во время оплавления; если это усугубляется неполным удалением пленки OSP, флюс не может эффективно контактировать с поверхностью серебра, и сила смачивания мгновенно падает более чем на 30%.
Толщина слоя серебра сильно связана с окном оплавления
Наши фактические измерения показывают, что при толщине иммерсионного серебра 0,08–0,12 мкм паяльная паста SAC305, обычно используемая Jia Jinyuan, может образовывать сплошной и плотный IMC-слой Ag-Sn при пиковой температуре 235 ℃ ± 2 ℃. Однако если толщина серебра превышает 0,15 мкм, не только резко возрастает стоимость, но и чрезмерное растворение серебра также увеличивает хрупкость паяных соединений. В партиях толщиной менее 0,06 мкм микропористая открытая медь обычно появляется на краях контактных площадок после оплавления, что особенно заметно в монтажных позициях чип-резисторов и конденсаторов размером менее 0402.
Остатки OSP — невидимый убийца пайки плат с погружением в серебро
Многие заводы ошибочно полагают, что обезжиривание и раскисление перед погружением серебра означает, что OSP можно игнорировать, но повторная проверка на производственных линиях Jia Jinyuan показывает, что если значение pH очищающей ванны отклоняется от диапазона 7,8–8,2 перед погружением серебра или если время ультразвука составляет менее 120 секунд, органический пленкообразователь, остающийся на поверхности меди, будет частично инкапсулирован после осаждения серебра. Это предотвращает проникновение флюса через этот барьер во время оплавления, что в конечном итоге приводит к тому, что высота подъема паяного соединения составляет менее 50% от диаметра площадки, а рентгеновский контроль показывает, что коэффициент межфазных пустот возрастает до более чем 18%.
Апертуры трафарета должны быть компенсированы серебряной поверхностью.
Обычные конструкции трафаретов, основанные на размерах голых медных площадок, приводят к недостаточному объему припоя при пайке плат с иммерсионным серебром, поскольку слой серебра слегка приподнимает поверхность площадки и изменяет характеристики растекания паяльной пасты. Наши фактические измерения на подложках FR-4 показывают, что слой иммерсионного серебра толщиной 0,1 мм увеличивает эквивалентную высоту площадки примерно на 3,2 мкм. Следовательно, для устройств типа QFP апертуру трафарета необходимо увеличить в целом на 8–10%; в противном случае после оплавления в нижних паяных соединениях корпусов QFN обычно наблюдается неравномерное разрушение паяльной пасты, что дополнительно приводит к увеличению степени образования надгробий до 0,35%.
Профиль оплавления должен избегать зоны, чувствительной к окислению серебра.
Самым большим табу для пайки иммерсионных серебряных плат является длительное пребывание в диапазоне 150–180 ℃, что является именно критической зоной, где серебро начинает реагировать со следами серы и хлора в воздухе. После того, как Цзя Цзиньюань сократил время зоны предварительного нагрева до 60–90 секунд и стабилизировал крутизну нагрева на уровне 1,2 ℃/секунду, скорость почернения колодок снизилась с первоначальных 2,1% до 0,07%. В то же время необходимо обеспечить, чтобы защитная концентрация азота поддерживала содержание кислорода ниже 800 PPM; в противном случае, даже если профиль соответствует стандартам, межфазное окисление невозможно подавить.
Щелочные средства на водной основе нельзя использовать для очистки после пайки.
Обработка печатных плат после иммерсионной серебряной пайки чистящим раствором на водной основе с pH > 9 быстро приводит к образованию серо-черной пленки Ag-O на поверхности паяного соединения, что создает риск утечки во время последующих испытаний ICT. После того, как мы перешли на слабоионное чистящее средство с pH = 7,3 в сочетании с промывкой при постоянной температуре при 60 ℃, степень восстановления блеска паяных соединений достигла 94%, и миграции серебра не наблюдалось. Главное – избегать температуры обжига после очистки, превышающей 105 ℃, иначе остаточная влага ускорит коррозию серебра.
