В ходе проверки надежности мы обнаружили, что после хранения неочищенных остатков паяльной пасты в течение 168 часов в среде 40°C и относительной влажности 93% поверхностное сопротивление упало на целых 3 порядка. Среди них паяльная паста типа RMA более склонна к впитыванию влаги, чем паяльная паста без очистки, поскольку ее канифольная матрица содержит гидроксильные структуры с сильной гидрофильностью. Хотя тип, не требующий очистки, помечен как «не требующий очистки», его активаторы органических кислот все равно будут медленно гидролизоваться при высокой температуре и высокой влажности с образованием проводящих ионов, что напрямую угрожает надежности изоляции.
Распространенным типом неисправности в мастерской является прохождение функциональных испытаний, но выход из строя после старения, а основная причина часто скрывается в остатках паяльной пасты. Например, партия модулей Wi-Fi имела чрезмерный ток в режиме ожидания после старения в течение 96 часов при температуре 70°C и относительной влажности 85%. Анализ поперечного сечения подтвердил, что остатки паяльной пасты в нижней части BGA впитывают влагу и образуют микропроводящие пути, в то время как очищенные участки на той же плате не выявили никаких отклонений от нормы. Это указывает на то, что химический состав и толщина остатков паяльной пасты совместно определяют порог утечки, вызванной влагой, которого нельзя просто избежать с помощью универсального подхода «нужно ли чистить».
Мы проследили эффективность трех основных паяльных паст при одинаковых условиях температуры и влажности и обнаружили, что остатки пасты с содержанием твердых веществ >85% более плотные, с медленным начальным поглощением влаги, но ускоряются при превышении критической влажности. Пасты с содержанием сухих веществ <70% из-за низкой степени сшивки смолы обладают быстрой и необратимой скоростью поглощения влаги, что приводит к очевидным различиям в кривых снижения надежности изоляции. Поэтому при выборе паяльной пасты нельзя полагаться только на содержание Tg или галогенов, предоставленное поставщиками, но необходимо сопоставлять кинетику влагопоглощения остатка в сочетании с циклом хранения и средой собственной производственной линии.
Измерения на производственной линии показывают, что для неочищенных остатков паяльной пасты в течение 24 часов после пайки оплавлением, если они складируются на складе с влажностью >60% в течение более 7 дней, ток утечки на уровне МОм может быть измерен между выводами QFP с расстоянием между ними <0,3 мм. Если дополнительно наложить степень водопоглощения подложки печатной платы >0,15%, риск утечки сразу удваивается. Поэтому рекомендуется усилить процессы очистки для изделий с высокой плотностью и высокой надежностью и привязать партию паяльной пасты с параметрами очистки к системе MES, чтобы избежать колебаний надежности изоляции, вызванных смешиванием различных партий.
Коллега однажды попробовал использовать протирание IPA вместо ультразвуковой очистки, но под микроскопом все равно была видна паяльная паста, проникающая в капиллярные зазоры паяльной маски. После того, как эти остатки хранились в естественных условиях в течение трех месяцев, во время обжига при 85°C образовалось больше путей миграции ионов, что привело к ухудшению надежности изоляции, чем до обработки. Это показывает, что очистка – это не просто выполнение действия, но и соответствие полярности паяльной пасты, температуры размягчения смолы и поверхностной энергии печатной платы; в противном случае, хотя он и выглядит чистым, на самом деле он таит в себе большую скрытую опасность утечки.
