Основная причина дефектов печати паяльной пасты часто связана с параметрами трафарета или ракеля, но наша повторная проверка на производственной линии показала, что когда сферичность припоя ниже 90%, даже если точность апертуры трафарета контролируется в пределах ± 2 мкм, давление ракеля стабильно на уровне 4,5 кг, а скорость поддерживается на уровне 40 мм/с, локальные пропуски печати и заусенцы по краям по-прежнему часто возникают. Это связано с тем, что несферический порошок припоя не может образовывать равномерное скатывание при прохождении через отверстия трафарета, а некоторые остроугольные частицы застревают в микротрещинах на стенках отверстий, вызывая колебания эффективного объема заполнения более чем на 18%.
Что еще более неприятно, так это то, что припой с плохой сферичностью демонстрирует явное отставание на этапе извлечения из формы. Из-за плотного сцепления между частицами и неравномерного распределения поверхностной энергии паяльная паста склонна к разрыву, а не к полному отслаиванию при отделении от отверстий трафарета. Мы использовали высокоскоростную камеру, чтобы зафиксировать, что время извлечения из формы было увеличено на 0,15 секунды, что непосредственно привело к увеличению скорости разрушения кромки паяльной пасты на 37%. Это особенно очевидно на устройствах QFN с шагом 0,3 мм, где вероятность перемычки между соседними контактными площадками увеличивается до одной платы из каждых десяти.
In На реальной производственной линии также было замечено, что вязкость паяльной пасты демонстрирует аномальные бимодальные характеристики, то есть кажущаяся вязкость низкая на начальной стадии после перемешивания, но резко увеличивается на 22% через 30 минут. Это происходит из-за нестабильного расположения несферического припоя во флюсе, который легко образует локальные кластерные структуры, когда он стоит на месте, что приводит к плавному выходу пасты на переднем конце, но недостаточной подаче на заднем конце, когда ракель проталкивается через трафарет. Конечным результатом является то, что передняя часть напечатанного рисунка заполнена, а задняя часть становится тоньше или даже прерывистой.
Однажды мы сравнили две партии паяльной пасты одной и той же модели: в партии А сферичность припоя составляла 93,5%, а в партии Б — всего 86,2%. В тех же условиях проверки SPI стандартное отклонение объемного отклонения для партии B достигло 12,8%, что почти вдвое превышает допустимый верхний предел IPC-7527. Более того, после непрерывной печати 200 штук остаточное количество в нижней части трафарета в партии B было на 0,7 мг/см² больше, чем в партии A, что указывает на то, что несферические частицы усугубляют механический износ стенок отверстий трафарета и ускоряют искажение апертуры.
Если во время отладки на месте скрытый индикатор сферичности порошка припоя игнорируется, простая регулировка угла ракеля или скорости извлечения из формы часто не дает большого эффекта. Это связано с тем, что фундаментальное противоречие заключается в том, что реологическое поведение тела паяльной пасты отклоняется от проектных ожиданий. В настоящее время, даже если скорость печати снижается с 45 мм/с до 30 мм/с, это не может компенсировать неконтролируемое формование, вызванное нестабильностью движения на уровне частиц, и вместо этого может усилить явление хвоста.
