Дефекты трафаретной печати паяльной пасты на производстве – это не единичные явления, а результат систематических несоответствий. Когда после печати AOI часто сигнализирует об отсутствии припоя или недостаточном объеме припоя на контактных площадках, не следует спешить с заменой паяльной пасты в первую очередь; вместо этого немедленно используйте лупу, чтобы проверить, нет ли засоренных отверстий на дне трафарета, нет ли на кромке ракеля заусенцев и не находится ли натяжение трафарета ниже 35 Н/см. Потому что дефицита натяжения всего лишь 0,5 Н/см достаточно, чтобы вызвать частичный сбой в разъединении устройств с мелким шагом (например, QFN с шагом 0,4 мм), а этот сбой в разъединении, в свою очередь, усугубит скопление остаточной паяльной пасты на стенках отверстий трафарета.
Материал трафарета и срок его службы оказывают чрезвычайно непосредственное влияние на дефекты печати. После того, как импортный трафарет из нержавеющей стали 304, вырезанный лазером, будет использован для 50 000 последовательных отпечатков, заусенцы на боковых стенках апертуры значительно увеличатся. На этом этапе, даже если вязкость паяльной пасты поддерживается на стандартном значении 750 Па·с, заусенцы будут захватывать припой и приводить к падению покрытия паяльной пастой на площадках компонентов 0201 более чем на 12%. Еще более неприятно то, что этот износ необратим; протирание ИПА или ультразвуковая чистка совершенно неэффективны. Для замены трафарета линию необходимо остановить, иначе все последующие настройки параметров процесса будут напрасными.
Хотя номинально допустимое отклонение вязкости между партиями паяльной пасты составляет ±10 %, на реальных производственных линиях паяльная паста одной и той же модели, но с разными датами производства, может иметь разницу индексов тиксотропии более 0,3 при 25°C. Это небольшое изменение приведет к неравномерному оседанию паяльной пасты при печати площадок с шагом 0,3 мм с помощью трафарета толщиной 0,12 мм, что проявляется в отсутствии припоя на некоторых краях площадки и чрезмерной высоте пасты в центре. Если в это время слепо увеличить давление ракеля, это вместо этого ускорит деформацию трафарета, вызывая ухудшение выравнивания по всей печатной плате.
Однажды мы столкнулись с партией дефектов печати, сосредоточенных в области BGA, и в конечном итоге обнаружили, что незакрепленные винты, поддерживающие трафарет, вызывают локальное провисание на 0,08 мм. Между тем, паяльная паста не была достаточно перемешана после трех циклов восстановления температуры, что привело к расслоению флюса и низкому объему припоя на ранних этапах печати. Когда эти два фактора объединились, рентгеновский контроль показал чрезмерную долю пустот в шариках припоя BGA, в то время как на поверхности они проявлялись лишь в виде небольших дефектов печати. Это показывает, что дефекты печати никогда не являются выбором «или-или», а являются внешним проявлением совокупного отказа физического состояния трафарета, реологического поведения паяльной пасты и механической точности оборудования.
Ежедневная проверка должна включать калибровку трафаретного измерителя натяжения при первом изделии каждой смены. Также требуется, чтобы после того, как паяльная паста была извлечена из холодильника, ее необходимо оставить при комнатной температуре на 2 часа, прежде чем открывать и перемешивать. Время перемешивания должно строго контролироваться и составлять 120 секунд ± 5 секунд: менее 115 секунд приведет к неравномерному рассеиванию флюса, а более 125 секунд приведет к сдвиговому перегреву и ухудшению вязкости. Эти действия кажутся тривиальными, но они напрямую определяют, можно ли стабильно удерживать уровень дефектов печати ниже уровня PPM.
