Медицинская электроника предъявляет чрезвычайно высокие требования к долговременной надежности паяных соединений. В ходе исследований и разработок пайки ODM для определенной материнской платы для мониторинга ЭКГ мы обнаружили, что в обычной паяльной пасте после нескольких термических циклов образуются микротрещины. Поэтому мы отрегулировали содержание серебра с 0,3% до 0,5%, уменьшив при этом количество добавляемого висмута, сузив диапазон плавления до интервала 217–221°C. В сочетании с профилем оплавления, обеспечивающим пиковую температуру 235°C в атмосфере азота, окончательный процент пустот в паяном соединении был снижен до ≤1,8%, что намного ниже требуемого заказчиком верхнего предела в 3,5%.
Исследования и разработки в области пайки ODM для главных плат управления BMS в транспортных средствах на новых источниках энергии предъявляют еще более высокие требования к стабильности партии. Заказчик потребовал, чтобы один рулон паяльной пасты сохранял отклонение объема ±8% после непрерывной печати 2000 плат. За счет оптимизации сферичности (≥92%) и распределения частиц по размерам (D50=25±1,2 мкм) в сочетании с градиентным составом модификаторов вязкости мы увеличили скорость высвобождения с 91% до 99,3% без изменения давления ракеля, а измеренная точность печати CPK оставалась стабильной выше 1,67.
Чтобы обеспечить отсутствие свинца в имплантируемых медицинских устройствах, группа исследований и разработок ODM припоя сразу пропустила систему SAC305 и приняла четвертый сплав Sn-0,7Cu-0,05Ni-0,01Ge. В этом сплаве In никель препятствует чрезмерному росту слоя IMC на границе раздела медной подложки, а германий улучшает скорость смачивания жидким металлом. Измеренный на платах FR4+OSP угол смачивания составил <25°, а после 1000 часов старения при 85°C и относительной влажности 85% снижение прочности на сдвиг составило всего 4,2%, что полностью соответствует положениям о проверке срока службы паяных соединений для материалов имплантатов с длительным сроком службы в ISO 13485.
Исследования и разработки в области пайки ODM для модулей OBC транспортных средств должны сбалансировать стойкость к сульфидированию и устойчивость к вибрации. В паяльную пасту мы ввели наноразмерные частицы медного порошка, покрытые сульфидом цинка. При встрече остатков серосодержащего флюса на поверхности печатной платы эта структура преимущественно реагирует с образованием пассивирующей пленки ZnS, предотвращая необратимое превращение Cu6Sn5 в Cu3Sn. По результатам измерений после 1500 циклов ударов при ускорении 25G микротрещин в паяных соединениях не наблюдалось, а колебание толщины слоя IMC, измеренное рентгеновским контролем, оставалось в пределах ±0,15 мкм.
Все процессы исследований и разработок ODM припоя основаны на замкнутом цикле обратной связи с реальной производственной линией. Например, во время жалобы клиента на холодную пайку индукторов микросхем мы привезли портативный РФА прямо в цех СМТ. Онлайн-анализ образцов показал, что большое количество остатков активатора в паяльной пасте вызывает карбонизацию изолирующей пленки после пайки. Мы сразу же скорректировали соотношение производных канифоли и органических кислот, снизив значение ионного загрязнения после пайки с 1,8 мкг/см² до 0,35 мкг/см². Проблема была решена за один раз, без остановки производственной линии.
