Использование паяльной пасты непосредственно на производственной линии без достаточного времени для разогрева после ее извлечения из холодильника является наиболее частым, но легко упускаемым из виду нарушением технологического процесса на производстве. Хотя эта практика, по-видимому, экономит время ожидания, на самом деле она приводит к неравномерному нанесению паяльной пасты ракелем, сильным остаткам пасты в отверстиях трафарета и очевидным натягиваниям во время отпуска на этапе печати. Это в дальнейшем приводит к недостаточному объему припоя на контактных площадках, резкому увеличению залегания компонентов и большому количеству случайных валиков припоя после оплавления. Эти проблемы часто ошибочно принимают за окончание срока службы трафарета или неправильные настройки давления ракеля, что приводит к повторной замене расходных материалов без устранения основной причины дефектов.
Более скрытая опасность заключается в том, что флюсовая система в низкотемпературной паяльной пасте еще не восстановила текучесть при комнатной температуре, что снижает скорость диффузии ее активных компонентов и значительно ослабляет способность к удалению оксидной пленки. Даже если пиковая температура оплавления соответствует стандарту, все равно могут возникнуть сложные аномалии пайки, такие как чрезмерная скорость образования пустот в паяных соединениях BGA, плохое смачивание под компонентами QFN и недостаточная высота подъема припоя на выводах резистора 0201. Такие проблемы трудно полностью обнаружить во время проверки AOI, и они становятся очевидными только во время функционального тестирования, при этом затраты на доработку намного превышают трудозатраты, необходимые для предварительного прогрева.
Основная причина заключается в том, что паяльная паста представляет собой тиксотропную неньютоновскую жидкость, вязкость которой чрезвычайно чувствительна к температуре. В условиях охлаждения (0–10 ℃) его вязкость может быть в 3–5 раз выше, чем при комнатной температуре (22–26 ℃). Все параметры печати, указанные производителем, проверены при температуре 25 ℃±2 ℃. Если прогрев пропускается и работа продолжается напрямую, фактическое отклонение вязкости превышает возможности динамической компенсации оборудования. На этом этапе даже регулировка угла, давления или скорости ракеля может только замаскировать симптомы, но не устранить фундаментальное несоответствие реологических свойств пасты.
Правильная процедура — дать неоткрытой паяльной пасте постоять в помещении с постоянной температурой 22–26 ℃ в течение полных 4 часов, прежде чем открывать ее. После открытия вручную катите бутылку с одинаковой скоростью в одном направлении более 100 оборотов, чтобы разрушить внутреннюю структуру гелевой сетки. Затем с помощью ротационного вискозиметра определите, находится ли вязкость в пределах эталонного диапазона комнатной температуры, указанного в таблице данных для этой модели паяльной пасты. Только при соблюдении всех трех условий — температуры, механической активации и вязкости — пасту можно загружать в систему подачи SPI или печатной машины для SMT-производства.
На месте персонал часто использует инфракрасный термопистолет для сканирования внешней стенки бутылки с паяльной пастой и определяет прогрев как завершенный, как только она достигает 25 ℃, игнорируя отставание температуры в центре бутылки из-за плохой теплопроводности паяльной пасты. Измерения показывают, что после того, как внешняя стенка достигнет целевой температуры, центральная температура все еще может быть на 6–8 ℃ ниже, и в этот момент отклонение вязкости остается более чем в 2 раза. Следовательно, в качестве критерия выброса необходимо использовать время, а не температуру поверхности. Все действия по прогреву необходимо фиксировать в «Журнале заявок на паяльную пасту», включающем четыре поля: время снятия, время начала и окончания прогрева, оператор и измеренное значение вязкости. Отсутствие любого поля считается недействительной разминкой.
Еще одна типичная ошибка – размещение паяльной пасты рядом с радиаторами или в печах для ускорения прогрева. Такой метод принудительного нагрева вызывает неравномерный локальный нагрев пасты, преждевременное испарение растворителя, расслоение и осаждение флюса, что приводит к необратимому затуханию активности всей партии. Однажды мы отслеживали случай, когда на заводе с помощью термофена с температурой 45℃ продували дно бутылки в течение 3 минут, в результате чего количество дефектов валиков припоя во время смены резко возросло с 0,08% до 1,7%. Даже после компенсации 4-часовым естественным прогревом паяльная паста из этой партии не смогла восстановить свои первоначальные характеристики, и ее пришлось утилизировать.
Простой контрольный список: подтвердите, что прошло полных 4 часа с момента извлечения паяльной пасты из холодильника, убедитесь, что данные самописца температуры и влажности в помещении с постоянной температурой постоянно охватывают период прогрева, проверьте, правильно ли была выполнена процедура активации прокатки, подтвердите, что срок действия сертификата калибровки вискозиметра находится в пределах срока действия, убедитесь, что измеренное значение находится между нижним и верхним пределами в таблице данных, проверьте, что журнал заполнен полностью без изменений, и подтвердите, что CPK объема паяльной пасты в SPI первого выпуска дня составляет ≥1,33.
