На этапе подготовки необходимо одновременно подтвердить, что содержание металла в партии паяльной пасты составляет 89,5±0,3%, уровень активности флюса на основе канифоли соответствует классу RMA, температура холодного хранения поддерживается на уровне 0 ~ 10 ℃, а время оплавления составляет не менее 4 часов. При этом натяжение трафарета должно быть откалибровано на уровне 45±2 Н/см, твердость ракеля установлена на уровне 85±2 по Шору А, а влажность рабочей среды печатной машины должна контролироваться в пределах 45±5% относительной влажности. В противном случае паяльная паста с мелкими частицами очень склонна к образованию мостиков или недостаточному припою во время отсоединения.
In с точки зрения параметров сердцевины, значение размера частиц порошка D50 мелкозернистой паяльной пасты строго ограничено диапазоном 4,8 ± 0,3 мкм, а диапазон распределения частиц по размерам D90 / D10≤2,1, что напрямую определяет, можно ли достичь полного заполнения отверстий трафарета размером ≤120 мкм. Обычная паяльная паста со средними частицами обычно имеет степень заполнения менее 75% под такими отверстиями, тогда как паяльная паста с мелкими частицами может стабильно достигать более 92%. В сочетании с вязкостью 320±30Па·с и индексом тиксотропии 2,3±0,2 это гарантирует, что в процессе печати не произойдет ни сплющивания, ни образования кончиков.
In на этапах работы угол ракеля должен быть зафиксирован на уровне 55 ± 2 °, скорость печати установлена на 25 ± 3 мм/с, скорость выпуска контролируется на уровне 1,2 ± 0,1 мм/с, а расстояние отпуска поддерживается на уровне 0,15 ± 0,02 мм. Если расстояние освобождения превышает 0,18 мм, мелкозернистая паяльная паста из-за своей слабой силы сцепления легко захватывается трафаретом и образует шарики припоя, а слишком высокая скорость приведет к образованию зазубрин на краях. Однажды мы проверили производственную линию клиента с резисторами 01005 и обнаружили, что при увеличении скорости отпускания с 1,1 мм/с до 1,4 мм/с степень перемычки паяного соединения резко возросла с 0,12% до 0,87%.
При устранении неполадок приоритет следует отдавать проверке наличия остаточной пленки сухой паяльной пасты на нижней части трафарета, поскольку частицы микронного размера в мелкодисперсной паяльной пасте более склонны к местному окислению в сухой среде, что приводит к повышенному сопротивлению разделению. В это время, после протирания IPA, необходимо повторно измерить натяжение и убедиться в отсутствии видимых царапин. Если пропуски печати все еще наблюдаются, необходимо немедленно проверить время перемешивания паяльной пасты и убедиться, что оно не превышает 3 минут. Чрезмерное перемешивание приведет к разрыву пленки флюса и снижению смачиваемости. Однажды мы измерили, что после продолжительного перемешивания угол смачивания подушечки ухудшился с 28° до 43°.
В качестве практических советов рекомендуется брать образцы и проверять профиль паяльной пасты с помощью 100-кратного микроскопа каждые 5 напечатанных печатных плат, уделяя особое внимание наблюдению за разницей полноты четырех углов. Если процент односторонних дефектов превышает 3%, необходимо немедленно остановить машину, чтобы исправить параллельность ракеля, а время обслуживания паяльной пасты должно быть сокращено с обычных 8 часов до 6 часов. Поскольку мелкозернистая паяльная паста имеет большую удельную поверхность, а растворитель испаряется быстрее, скорость увеличения вязкости после длительного хранения в 1,7 раза выше, чем у паяльной пасты со средними частицами. Фактические измерения показывают, что после 6,5 часов хранения его вязкость выросла до 380 Па·с, что намного превышает верхний предел технологического окна.
Перед оплаванием необходимо убедиться, что отклонение объема паяльной пасты на площадке составляет ≤±8%, что достигается путем установки 0,05 мм3 в качестве эталонного допуска с помощью оборудования SPI. Из-за высокой однородности частиц мелкодисперсной паяльной пасты стандартное отклонение объема для 100 последовательных отпечатков под одним и тем же трафаретом составляет всего 0,012 мм3, что значительно лучше, чем 0,028 мм3 для паяльной пасты со средними частицами. Это означает, что на контактных площадках размером 0,3×0,15 мм в корпусах 0201 диапазон колебаний объема припоя можно контролировать в пределах ±0,004 мм3, что значительно снижает риск образования надгробий и холодной пайки.
В отверстиях трафарета необходимо использовать процесс гальванопластики вместо лазерной резки, поскольку высота краевых заусенцев последней часто достигает 1,2 мкм, что царапает сферическую структуру поверхности мелкодисперсной паяльной пасты и вызывает неравномерное распределение флюса. В ходе сравнительных испытаний мы обнаружили, что при использовании порошковой паяльной пасты № 3 средний уровень пустот в паяных соединениях гальванопластичных трафаретов составлял 2,1%, тогда как у трафаретов, полученных лазерной резкой, этот показатель возрастал до 5,8%, особенно в области нижней площадки чипов QFN.
После каждой замены материала первая деталь должна пройти рентгеновское сканирование поперечного сечения, при этом основное внимание уделяется измерению того, находится ли толщина слоя IMC паяного соединения в диапазоне 1,8 ~ 2,5 мкм. Мелкозернистая паяльная паста плавится более полно, что приводит к более равномерному наращиванию IMC. Однако, если пиковая температура оплавления отклоняется от 235 ± 2 ℃, эта толщина выйдет из-под контроля. Например, когда пик достигает 238 ℃, средняя толщина IMC увеличивается до 3,1 мкм, что вместо этого ослабляет усталостную прочность паяного соединения.
Мелкозернистую паяльную пасту категорически запрещено смешивать с другими видами паяльной пасты. Даже между разными партиями одной серии от одного производителя систему подачи необходимо тщательно очищать. Остаточное количество >0,3 мг приведет к размытию краев печати, поскольку в распределении молекулярной массы канифольной смолы между различными партиями наблюдается колебание ±5%, что напрямую влияет на соответствие межфазного натяжения.
