Проектирование апертуры трафарета не так просто, как просто увеличить его в зависимости от номинального размера шарика припоя и положить конец этому. В результате повторной проверки на производственной линии JiaJinYuan мы обнаружили, что если диаметр отверстия напрямую установлен на номинальное значение шарика припоя 0,3 мм, высота нанесения паяльной пасты после печати недостаточна, что приводит к сильному смятию кромок, что приводит к увеличению степени смещения шарика припоя до 12% во время установки шарика. Расширив отверстие до 0,35 мм и обработав его односторонним конусом 8°, мы не только обеспечиваем соответствие объема паяльной пасты требованиям к монтажу шарика, но также используем конические боковые стенки для уменьшения тягового усилия при извлечении из формы, улучшая верхнюю плоскостность слоя паяльной пасты на 40%.

Форма отверстий должна быть одинаковой круглой, а не шестиугольной или квадратной, поскольку отверстия неправильной формы легко вызывают неравномерное направление потока паяльной пасты под давлением ракеля. Особенно на участках с небольшими отверстиями менее 0,3 мм накопление паяльной пасты в острых углах шестиугольных отверстий на 23% выше, чем в круглых отверстиях, что приводит к разнице диаметров соседних шариков припоя, превышающей 0,02 мм на одном и том же трафарете. Три выборочных рентгеновских контроля, проведенных компанией JiaJinYuan, подтвердили, что это явление непосредственно вызывает 2,7% дефектов соединений холодной пайки в корпусах BGA256.

Толщина трафарета не может быть установлена ​​изолированно и должна регулироваться в зависимости от размеров апертуры. Мы настаиваем на использовании основного материала из нержавеющей стали толщиной 0,12 мм. При утолщении вслепую до 0,15 мм, даже если апертура останется равной 0,35 мм, скорость высвобождения паяльной пасты уменьшится на 18 % из-за увеличения трения по боковым стенкам, что дополнительно приведет к уменьшению средней высоты шарика припоя на 0,04 мм после установки шарика, что превышает критерии приемки для устройств FC-BGA с требованиями копланарности ≤0,08 мм.

Скорость выемки из формы и давление ракеля должны соответствовать характеристикам апертуры трафарета. Данные JiaJinYuan, полученные на месте, показывают, что при использовании трафарета с круглым отверстием 0,35 мм и конусом 8° скорость извлечения из формы выше 30 мм/с приведет к разрушению отложений паяльной пасты, а скорость ниже 20 мм/с оставит остаточный след. В конечном итоге мы установили оптимальное значение 25 мм/с, а давление ракеля строго контролируется на уровне 0,3 МПа. При каждом отклонении давления на 0,05 МПа стандартное отклонение диаметра шарика припоя увеличивается на 0,008 мм.

Частота очистки напрямую влияет на фактическую скорость открытия отверстий. JiaJinYuan specifies that every 500 printed boards must be inspected hole by hole with a vacuum pen, and any blockages found must be immediately cleaned with a 150μm nylon brush combined with anhydrous ethanol. Otherwise, after 1200 consecutive boards, the equivalent diameter of 0.35mm apertures will decay to 0.32mm, with Solder Paste volume loss reaching 11%, at which point the consistency of ball mounting height is completely out of control.