Проблемы с пустотами всегда были узким местом при пайке устройств BGA и QFN, особенно чувствительных к температуре компонентов или больших контактных площадок. Простая настройка профиля перекомпоновки может привести лишь к ограниченному улучшению; необходимо совершить прорыв за счет синергетической оптимизации свойств паяльной пасты и атмосферы печи. В прошлом году, когда мы проверяли оплавание азотом без пустот в сочетании с раствором паяльной пасты с низким содержанием пустот на линии JJY SMT Line 3, мы обнаружили, что простое увеличение скорости потока азота при пренебрежении контролем содержания кислорода в реальном времени вместо этого приводит к увеличению пустот. Это связано с тем, что когда содержание кислорода колеблется выше 80 PPM, скорость регенерации оксидной пленки на поверхности паяльной пасты будет превышать восстановительную способность флюса.
Критический контроль чистоты азота и содержания кислорода
Измерения на месте показывают, что при использовании того же генератора азота без онлайн-анализатора кислорода измеренное содержание кислорода в камере печи колеблется от 40 до 120 частей на миллион, что соответствует большому изменению количества пустот BGA от 5,2% до 18,7%. После установки анализатора и фиксации содержания кислорода на уровне ≤50 PPM уровень пустот стабилизировался на уровне 2,8% ± 0,6%. Это указывает на то, что оплавление азота не работает просто путем введения газа; Содержание кислорода должно быть включено в качестве основного параметра процесса в управление SPC, а отверстие для отбора проб должно быть расположено на выпускной стороне камеры печи, а не на входной стороне.
Три ключевых момента адаптации процесса для паяльной пасты с низким содержанием пустот
Паяльная паста JJY LDS-702 с низким содержанием пустот не уменьшает пустоты, просто уменьшая содержание металла. Вместо этого он контролирует распределение частиц сферического порошка по размерам D50 на уровне 22 ± 1 мкм, увеличивает объемную плотность до 4,05 г/см³ и использует расчет температуры испарения с двумя пиками для производных канифоли и органических кислот во флюсе. Это гарантирует, что более 85% растворителя уйдет до 150°C, в то время как остаток сохранит достаточное смачивающее напряжение при 220°C, предотвращая запечатывание пустот отвержденной пленкой до того, как они закроются.
Скрытые эффекты усиления в процессах печати и размещения
Даже при использовании вышеуказанной комбинации, если шероховатость стенки отверстия трафарета Ra > 0,4 мкм или угол ракеля меньше 58°, при высвобождении паяльной пасты возникнут микроструны, задерживающие воздух. Это, в сочетании с возмущениями от вакуумного сопла установочной машины, может увеличить количество начальных пустотных ядер в 3–5 раз. В ходе сравнительных испытаний мы обнаружили, что та же паяльная паста имела коэффициент пустотности 2,3% на трафарете с Ra = 0,25 мкм, который возрастал до 6,1% при использовании трафарета с Ra = 0,48 мкм. Поэтому паяльную пасту с низким содержанием пустот необходимо сочетать с высокоточными трафаретами и жесткими системами ракелей.
Логика динамической связи профиля перекомпоновки
Настройки пиковой температуры не могут быть оптимизированы изолированно; они должны образовывать замкнутую реакцию со скоростью потока азота. При скорости конвейера 70 см/мин, если скорость потока азота ниже 25 л/мин, даже при максимальной температуре 245°C, эффективность устранения пустот снизится на 40%. Это связано с тем, что остаточный кислород в высокотемпературной зоне ускоряет повторное окисление поверхности припоя. После увеличения скорости потока до 35 л/мин тот же эффект подавления пустот может быть достигнут при 238°C. Это демонстрирует сильную связь между температурой и атмосферой, и параметры нельзя регулировать независимо.
