При ремонте BGA мы никогда не подбираем флюс для паяльной пасты по уровню активности, указанному на упаковке. Вместо этого мы сначала разбираем неисправную плату, чтобы подтвердить уровень окисления шариков припоя микросхемы, наличие повреждения пленки OSP на контактных площадках печатной платы из-за неоднократного термического удара и тип остатков предыдущей пайки, а затем делаем комплексное заключение в сочетании с равномерностью нагрева и способностью защиты от азота дорабатываемого оборудования. Например, для той же микросхемы Xilinx Kintex-7 при доработке в условиях высокой влажности Шэньчжэня летом более склонны использовать флюс марки RMA-2 с немного более высоким содержанием канифоли, чем в сухих цехах северного Китая, поскольку его температурный диапазон активации шире и его устойчивость к влаге немного лучше.
Суть активности флюса заключается в восстановительной способности кислотных компонентов до оксидов металлов при определенной температуре, но что действительно работает при пайке BGA, так это активный слой толщиной менее 5 микрон на поверхности расплавленной паяльной пасты. Таким образом, контроль толщины печати ракелем на уровне 120 ± 10 мкм, проектирование отверстия трафарета в 0,85 раза больше диаметра шарика припоя и стабилизация пиковой температуры оплавления на уровне 235 ± 3 ℃ являются необходимыми условиями для проявления активности. В противном случае, независимо от того, насколько высок уровень активности, он полностью улетучится до того, как припой полностью расплавится, что вместо этого приведет к образованию перемычек или увеличению количества пустот.
Статистика производственной линии JJY за последние три года по случаям сбоев при ремонте BGA показала, что 67% коренных причин проблем связаны не с активностью самого флюса, а с несоответствием между флюсом и системой сплава паяльной пасты. Например, использование паяльной пасты SAC305 с флюсом типа RA с чрезмерным содержанием хлорид-ионов приведет к явному ненормальному утолщению слоя IMC на границе паяного соединения после оплавления, а рентгеновский контроль показывает, что пустоты сосредоточены на 1/3 площади в нижней части паяного соединения. После перехода на безгалогеновый флюс марки РМА-1,5 процент пустот снизился с 22% до менее 8% при тех же параметрах процесса.
In при фактической эксплуатации мы требуем, чтобы флюс был израсходован в течение 24 часов после открытия, температура окружающей среды при хранении строго контролируется на уровне 22 ± 2 ℃, а влажность составляет 45 ± 5% относительной влажности. Перед каждым использованием медленно перемешивайте ракелем вдоль стенок контейнера в течение 30 секунд, чтобы обеспечить повторную гомогенизацию смолы и активатора. Если паста становится тягучей или снижается ее тиксотропность, немедленно прекратите ее использование, поскольку это указывает на частичное разложение органической кислоты. В настоящее время, даже если номинальная активность останется неизменной, фактическая эффективность активации вблизи эвтектической точки 183℃ снизилась более чем на 40%.
Испытание пайки BGA флюсом — это нечто большее, чем просто значение активности. Температура термического разложения несущей смолы должна быть как минимум на 15 ℃ выше пиковой температуры оплавления, в противном случае остаточные карбиды будут внедряться в паяное соединение, образуя точки концентрации напряжений. Однажды мы столкнулись с отечественным флюсом номинальной марки RMA-2, но термогравиметрический анализ показал, что его смола начала терять вес при 220℃, что привело к снижению на 31% силы сдвига паяного соединения во время испытания на высокотемпературное старение после переделки BGA процессора Intel. Проблема была полностью решена после перехода на импортный продукт марки РМА-1,8 с температурой начала термического разложения 252℃.
