Проблема образования пустот при пайке компонентов BGA на толстых медных печатных платах — это не случайное явление, а, скорее, совокупный результат несбалансированной теплопроводности и несоответствия реологических свойств паяльной пасты. Когда толщина меди подложки печатной платы составляет ≥3 унций, а локальная площадь заливки меди превышает 8 см², температура центра площадки во время оплавления отстает от температуры края более чем на 12°C, что приводит к захвату асинхронного плавления паяльной пасты и газов разложения флюса во фронте затвердевания.
Различия в теплоемкости напрямую определяют вероятность образования пустот
Мы измерили и сравнили скорость образования пустот одного и того же BGA на медной плате толщиной 1,6 мм и массой 2 унции с медной платой толщиной 3,2 мм и массой 4 унции. Первый составил в среднем 9,3%, а второй вырос до 31,7%. Основная причина заключается в том, что толстые медные платы обладают чрезвычайно высокой способностью поглощать тепло, что сокращает время пребывания паяльной пасты над точкой ликвидуса на 1,8 секунды, что недостаточно для полного разложения флюса и эвакуации газа.
Обычная паяльная паста совершенно не подходит для толстых медных плат
Температура разложения канифольной системы обычной паяльной пасты средней активности сосредоточена в диапазоне 150–180°С. Однако во время оплавления толстых медных плат фактическая скорость нагрева в этой температурной зоне составляет всего 0,8°C/с, что намного ниже идеального значения 2,2°C/с. Это приводит к тому, что большое количество неразложившихся остатков задерживается в расплавленном припое, образуя после охлаждения кластеры пустот микронного размера. Рентгеновский контроль показывает, что пустоты в основном сосредоточены в нижней трети шариков припоя и выглядят как неправильные взаимосвязанные формы.
Необходимо переопределить основные параметры специализированной паяльной пасты
Паяльная паста Jia Jinyuan JH-806T специально оптимизирована для пайки толстых медных плат, с улучшенной сшитой структурой смолы и соотношением этиленгликоля и бутилового эфира. Это повышает начальную температуру разложения флюса до 135°C, расширяет плато пиковой скорости разложения до 145°C–175°C, а благодаря конструкции с индексом тиксотропности 3,6 поддерживает степень заполнения апертуры >92% при давлении ракеля 3,2 кг и скорости печати 25 мм/с, обеспечивая непрерывное покрытие слоем флюса под каждым шариком припоя.
Технологические окна должны быть затянуты синхронно с характеристиками паяльной пасты
После перехода на специализированную паяльную пасту настройки необходимо производить синхронно: размер апертуры трафарета установить на 88% от площади площадки, пиковую температуру оплавления установить на 238°C±2°C, а время выше ликвидуса контролировать в пределах 65–75 секунд. В противном случае, даже при использовании паяльной пасты Jia Jinyuan, если температура зоны выдержки ниже 155°C или продолжительность менее 90 секунд, скорость образования пустот снова возрастет до уровня выше 22%. Это было воспроизведено в ходе трех последовательных партийных проверок на линии по производству автомобильных радаров в Шэньчжэне.
