На подавляющем большинстве линий массового производства контрольный стандарт толщины печати паяльной пасты составляет 120±20 мкм. Это значение не является идеальным лабораторным показателем, а является результатом инженерной конвергенции, неоднократно проверенным на производственных линиях таких клиентов, как Samsung, Huawei и BYD, за последние два десятилетия. Он не только соответствует требованиям к заполнению контактных площадок устройств с шагом QFN0.4, но также позволяет избежать риска образования шариков припоя в нижней части BGA. Если толщина трафарета составляет 100 мкм, а соотношение площадей отверстий превышает 0,65, если измеренная толщина продолжает оставаться ниже 100 мкм, это, скорее всего, вызвано износом ракеля, приводящим к неполному заполнению отверстий трафарета паяльной пастой, или повышенной вязкостью паяльной пасты из-за колебаний температуры и влажности в цеху.
Мы обнаружили, что когда разброс толщины печати превышает 15 мкм, процент промахов обнаружения AOI резко увеличивается до 37%. За этим кроется не только проблема точности оборудования SPI, но чаще всего вызванная деформацией опорной рамы трафарета, приводящая к плохой адгезии между трафаретом и печатной платой, или микросмещениям, вызванным вибрацией трансмиссии. Особенно когда размер панели превышает 250×350 мм, толщина краевой области обычно на 8–12 мкм меньше, чем в центре. В это время необходимо использовать четырехточечное опорное приспособление в сочетании с вакуумной адсорбцией для стабилизации КФК выше 1,33.
Для перекрестной проверки данных о толщине используются три обычно используемых на производственной линии метода. Сначала SPI автоматически производит выборку 10 точек в час и генерирует диаграмму SPC. Во-вторых, срезы поперечного сечения используются с помощью металлографического микроскопа для измерения реального объема паяльной пасты. В-третьих, для автономной калибровки используется ступенчатый блок известной высоты. Однако следует отметить, что после непрерывной печати одной и той же банки паяльной пасты в количестве 200 штук, вязкость увеличивается за счет улетучивания флюса, а толщина ее печати уменьшается в среднем на 6,3 мкм. Поэтому время разогрева паяльной пасты, скорость перемешивания и срок службы должны быть включены в таблицу параметров контроля толщины.
При большой толщине в плотной зоне компонентов 0201 давление ракеля нельзя просто снизить, поскольку давление ниже 4,5 кг приведет к подпрыгиванию трафарета и образованию зазора, который вместо этого приводит к растеканию паяльной пасты. Правильный подход — одновременно снизить скорость печати до 25 мм/с и увеличить скорость извлечения из формы до 3,2 мм/с, что позволит сбалансировать целостность отделения паяльной пасты и четкость кромок. Из-за этого один завод по производству автомобильной электроники однажды снизил процент надгробий с 1,8% до 0,27%.
Особое напоминание новым инженерам производственных линий: не доверяйте слепо теоретическим значениям толщины, предоставленным поставщиками трафаретов. Однажды, когда мы приняли вырезанный лазером трафарет толщиной 120 мкм, мы обнаружили, что измеренная средняя толщина составила всего 109 мкм. Первопричина заключалась в том, что производитель применил сварку в азотной среде, что привело к локальной термической деформации. В дальнейшем это было исправлено до соответствия стандарту с помощью электрополировки + вторичной электроэрозионной обработки. Таким образом, первое подтверждение изделия должно быть основано на фактическом измерении SPI. Любой бумажный стандарт, который отклоняется от фактического производственной линии, является неэффективным контролем.
