Когда уровень захоронения устройств QFN с шагом 0,4 мм на гибких платах FPC постоянно достигал 37%, мы немедленно исследовали профиль оплавления и апертуру трафарета и обнаружили, что настоящее узкое место заключается в несоответствии между консистенцией печати паяльной пасты и контролем силы в момент нажатия установочной головки. Поскольку толщина подложки FPC составляет всего 0,1 мм, удлинение медной фольги превышает 12%, а сзади нет опорной платформы, паяльная паста склонна смещаться под действием ракеля, а незначительное чрезмерное давление при размещении приведет к разрушению всей площадки или разрыву медной фольги. Следовательно, реологические свойства паяльной пасты и механическое давление необходимо анализировать совместно, а не рассматривать печать отдельно или регулировать давление отдельно.
Разница в вязкости паяльной пасты напрямую определяет качество печати. Паяльная паста с вязкостью 220 Па·с (25 ℃) может сохранять острые края и не оседать под трафаретом толщиной 30 мкм, в то время как та же модель паяльной пасты с вязкостью 180 Па·с демонстрирует 12% стягивания паяльной пасты во время отпуска при тех же параметрах. Особенно в краевой области гибкой платы FPC, из-за небольшого коробления подложки, вызывающего локальное избыточное давление ракеля, скопившийся припой увеличивает вероятность перемычки между контактными площадками с шагом 0,3 мм до 29%. Однако если вязкость слепо увеличиться до 260 Па·с, недостаточное утончение при сдвиге приведет к плохому заполнению апертуры трафарета, а 35% площадок будут видны под микроскопом с недостаточным объемом припоя, что приведет к увеличению скорости холодного соединения до 21% после оплавления.
Содержание металла влияет на высоту паяного соединения и количество пустот после оплавления. Паяльная паста с содержанием металла 88,5% образует среднюю высоту паяного соединения 48 мкм и долю пустот <8% на гибких платах FPC, в то время как паяльная паста с содержанием металла 85%, хотя и более гладкая при печати, имеет высоту паяного соединения, падающую до 36 мкм, а коэффициент пустотности возрастает до 19%. В сценариях In, таких как модули автомобильных камер, требующих проверки на термический удар при температуре -40℃～125℃, у последнего уровень растрескивания паяных соединений составляет 17% после 500 циклов, а у первого - только 2,3%. Поэтому при сварке гибких плат FPC с жесткими требованиями к надежности никогда нельзя жертвовать содержанием металла ради плавной печати.
Паяльная паста с индексом тиксотропии более 4,2 может быстро восстановить структурную прочность в момент остановки ракеля, предотвращая боковое растекание паяльной пасты при отделении гибкой платы FPC от трафарета. Мы провели сравнительные испытания на той же печатной машине DEK и обнаружили, что паяльная паста с индексом тиксотропности 3,6 имеет смещение паяльной пасты в центре площадки после отслаивания на 18 мкм, тогда как паста с индексом 4,5 смещается только на 5 мкм. Этот разрыв напрямую приводит к увеличению в 4,8 раза частоты появления сигналов тревоги, выходящих за пределы допуска по точности, в корпусах BGA с шагом 0,35 мм. Таким образом, тиксотропия является не вспомогательным показателем, а ключевым критерием того, может ли печать паяльной пастой на гибких платах FPC быть замкнутой.
Давление укладки должно устанавливаться ярусами в соответствии с геометрией колодки. Максимально допустимое давление для площадок 0,2×0,2 мм составляет 0,15 Н, в противном случае глубина углубления медной фольги превышает 3 мкм, что приводит к риску разрушения паяного соединения. Контактные площадки размером 0,6×0,6 мм выдерживают давление 0,45 Н, обеспечивая достаточную деформацию и контакт паяльной пасты. При равномерной настройке 0,3 Н скорость холодного соединения на небольших площадках возрастает до 14%, тогда как на больших площадках происходит выдавливание паяльной пасты и загрязнение паяльной маски. В результате объем доработок на производственной линии для двустороннего смешанного монтажа наушников TWS FPC подскочил с 1,2% до 6,7%.
Для двусторонних гибких плат FPC наличие припаянных устройств BGA на задней стороне снижает жесткость подложки на 32% при размещении на лицевой стороне. Если параметры давления для одностороннего FPC все еще используются в настоящее время, процент разрушения устройств SOP с шагом 0,25 мм вырастет с 2,1% до 18,4%. Установочное давление на передней стороне необходимо уменьшить до 65% от исходного значения, а время удержания установочной головки необходимо увеличить с 200 до 350 мс, чтобы паяльная паста могла завершить первоначальное закрепление при низком напряжении. В противном случае небольшой вибрации перед оплавлением будет достаточно, чтобы вызвать смещение устройства.
Гибкие плиты высокой плотности, закрытые/заглубленные с помощью FPC, имеют локальные изменения жесткости в местах сверления. Сила реакции в этой зоне при нажатии установочной головки на 40% выше, чем в однородной зоне. Если компенсация давления не применяется, степень разрыва медной фольги площадок вокруг глухих переходных отверстий достигает 9,3%. Благодаря использованию функции сопоставления зон давления для автоматического снижения давления на 22 % в радиусе 1,2 мм от жалюзи по координатам, скорость разрыва снижается до 0,8 %. Эти данные получены из статистики AOI на нашей производственной линии за три месяца подряд, а не из результатов моделирования.
Поэтому направление выбора очень понятно: паяльную пасту необходимо выбирать с порошком типа 4, содержанием металла 88,5%, вязкостью 220Па·с и индексом тиксотропии ≥4,2. Установочное давление должно быть установлено путем поиска в таблице в соответствии с размером площадки и поддержкой динамической компенсации глухих сквозных площадей. Любое решение, которое пытается охватить все типы гибких плат FPC с помощью одного параметра, заплатит за это удвоенной скоростью доработки при массовом производстве.
