Целью этой статьи является совместная оптимизация реологических свойств паяльной пасты, конструкции отверстий трафарета и параметров ракеля, проблема схлопывания кромок при печати паяльной пастой на толстых платах. Предлагается стандарт выбора паяльной пасты для толстых плат, адаптированный к толщине печатной платы более 0,8 мм, и схема ужесточения процесса печати паяльной пастой, а также подчеркивается, что повышение производительности может быть достигнуто за счет согласования градиента вязкости паяльной пасты и точной настройки времени выдержки перед оплавление без замены оборудования.

Пайка компонентов 01005 в настоящее время является одним из самых сложных узких мест на производственных линиях SMT. Его размер 0,4×0,2 мм, шаг контактной площадки 0,12 мм и чрезвычайно низкая теплоемкость требуют точности печати паяльной пасты ± 15 мкм, повторяемости размещения ≤ ± 10 мкм и контроля пиковых колебаний температуры оплавления в пределах ± 2 ℃. Измеренный выход паяльной пасты JiaJinYuan JTY-806 в сочетании с машиной для нанесения JTS-300 стабильен на уровне 99,2% ~ 99,5%, но все же требуется как минимум 3 раунда тонкой настройки, чтобы первое изделие после смены линии соответствовало стандартам.

Контрактное производство OEM-производителей припоев производит припои по рецептурам клиентов, сохраняя первоначальные технологические характеристики. Он может точно воспроизводить реологические свойства паяльной пасты, скорость смачивания и консистенцию образования сфер оплавления, избегая осадка печати, увеличения количества пустот в паяных соединениях и ошибочных оценок испытаний ICT, вызванных заменой сырья или корректировкой процесса. Он особенно подходит для BGA-компонентов высокой плотности, компонентов 01005 и сценариев проверки теплового цикла автомобильного уровня.

Неправильное размещение паяльной пасты после печати и время простоя очистки трафарета напрямую определяют производительность первого прохода SMT. Если паяльная паста останется на трафарете более 15 минут, произойдет явная осадка, окисление и увеличение вязкости. Если очистка трафарета задерживается более чем на 30 минут после простоя, засохшие остатки паяльной пасты могут привести к появлению всплесков припоя и недостаточному количеству припоя в следующей партии печати. Производственная линия должна динамически устанавливать эффективное окно после печати паяльной пасты и порог реакции очистки трафарета в зависимости от типа паяльной пасты, температуры и влажности в цеху, а также частоты печати.

При пайке плат ENIG смачиваемость паяльной пасты напрямую влияет на качество формирования паяных соединений. Паяльная паста JiaJinYuan демонстрирует отличную растекаемость и низкий уровень пустот на платах ENIG. Благодаря обычному профилю оплавления он позволяет добиться полной пайки соединений, полного охвата выводов и устранить распространенные дефекты производственной линии, такие как выступы припоя и соединения холодной пайки.

Из-за большой теплоемкости и медленной скорости нагрева при сварке толстых медных пластин при пайке волной припой может отсутствовать. Выбор припоев с высокой смачиваемостью может значительно улучшить способность растекания расплавленного припоя по толстым медным подложкам. В сочетании с совместной оптимизацией параметров процесса, например, повышением температуры предварительного нагрева до 130℃～140℃ и снижением скорости цепи до 1,0–1,2 м/мин, это эффективно решает такие проблемы, как недостаточность паяных соединений, дефекты перемычек и холодная пайка на обратной стороне печатной платы.

При выборе эвтектического припоя необходимо внимательно учитывать два ключевых твердых показателя: температуру плавления и пластичность, поскольку температура плавления напрямую определяет ширину окна профиля оплавления, а пластичность влияет на сопротивление термической усталости паяных соединений. Эвтектический припой Sn63Pb37 от Jia Jinyuan плавится точно при температуре 183 ℃ со степенью удлинения, стабильно превышающей 45 %, что делает его надежным выбором для массового производства автомобильных контроллеров и промышленных силовых плат.

Чрезмерный объем паяльной пасты на многоконтактных контактных площадках является одной из основных причин возникновения перемычек и дефектов шариков припоя на производственных линиях SMT. Для паяльной пасты JiaJinYuan, если толщина печати превышает 140 мкм при отверстии трафарета 0,12 мм, весьма вероятно образование перемычек между устройствами с мелким шагом, такими как QFP и SOIC. Между тем, шарики припоя могут образовываться из-за разрыва, вызванного затрудненным выходом паров флюса во время оплавления.

Рентгеновский контроль пустот определяет распределение внутренних пустот в паяных соединениях с помощью высокоточной визуализации и количественно определяет количество пустот с помощью алгоритма соотношения площадей. Когда процент пустот превышает порог в 5%, указанный в IPC-A-610, это считается несоответствующим. Этот метод был проверен на производственной линии Цзяцзиньюань, что значительно снизило процент промахов при обнаружении соединений холодной пайки BGA.

В этом документе, основанном на реальных случаях на производственных линиях SMT, подробно описаны методы проверки характеристик изоляции при использовании паяльной пасты без очистки, охватывающие три метода тестирования паяльной пасты: тестирование ионного загрязнения, тестирование сопротивления поверхностной изоляции (SIR) и повторное тестирование ICT разомкнутой цепи после оплавления. В нем подчеркивается прямое влияние остатков паяльной пасты, не подлежащих очистке, на риск протечек между паяными соединениями с микрошагом под корпусами BGA.

Отечественный завод по производству источников припоя напрямую поставляет полный спектр паяльных материалов, включая паяльную пасту, припойную проволоку и припой. Измеренная на производственной линии Jia Jinyuan скорость отделения паяльной пасты превышает 98,5%, а угол смачивания после оплавления составляет ≤35°. Он поддерживает предоставление отчетов об испытаниях SGS и сертификатов соответствия ROHS2.0 для партий, что соответствует строгим требованиям контроля разделения металлического состава и остатков галогенов в автомобильной электронике и медицинском оборудовании.

Настройка технологического окна для пайки оплавлением бессвинцовой паяльной пастой должна сбалансировать скоординированный контроль пиковой температуры и зоны выдержки. Бессвинцовая паяльная паста Jia Jinyuan стабильно работает в диапазоне максимальных температур от 235°C до 245°C. Однако если температура зоны выдержки ниже 150°C и продолжительность менее 60 секунд, это может легко привести к плохому смачиванию и увеличению количества пустот. In фактические производственные линии, скорость конвейера и мощность каждой температурной зоны должны динамически регулироваться на основе измеренных кривых с помощью профилометра температуры.

Комплексное предоставление материалов для пайки печатных плат должно точно соответствовать реальным потребностям производственной линии. Паяльная паста в качестве основного материала должна соответствовать отверстиям трафарета, профилям оплавления и расстоянию между компонентами. Паяльная паста Jia Jinyuan не показывает явного осадка в течение 24 часов подряд печати с шагом QFN 0,3 мм. В сочетании с флюсом соответствующего уровня активности, припойной проволокой с низким содержанием кислорода и припоем высокой чистоты он обеспечивает стабильную производительность при размещении SMT и ручной пайке.

Холодная пайка является одним из наиболее частых дефектов пайки на производственных линиях SMT. Окисление контактной площадки и недостаточная активность флюса являются двумя основными причинами: первая предотвращает смачивание паяльной пасты медной поверхности, а вторая затрудняет удаление оксидной пленки. Когда эти два фактора перекрываются, частота возникновения холодных паяных соединений может увеличиться более чем в 3 раза. Флюс серии JiaJinYuan JHY-805 имеет измеренный угол смачивания <25° на платах OSP, что эффективно подавляет образование холодных паяных соединений.

Припой для оборудования 5G должен обеспечивать нулевое растрескивание паяных соединений в сложных условиях эксплуатации, таких как высокочастотная вибрация, широкий диапазон температур, высокая влажность и солевой туман. Безгалогеновый высоконадежный припой JiaJinYuan за счет оптимизации соотношения основного сплава SnAgCu и состава наноразмерного активного флюса обеспечивает ослабление усилия сдвига паяного соединения <8% после 500 циклов термического удара от -40°C до +125°C, с содержанием галогенов <900 PPM, что полностью соответствует требованиям долгосрочной надежности для оборудования 5G. пайка в сценариях межсоединений высокой плотности, таких как радиочастотные модули базовых станций 5G и антенные решетки миллиметрового диапазона.

Сферичность, гранулометрический состав и уровень окисления частиц оловянного порошка в паяльной пасте SAC напрямую влияют на целостность отделения и покрытие контактной площадки во время печати паяльной пастой. На реальных производственных линиях было обнаружено, что сферический оловянный порошок с D50 25 мкм может достигать скорости выделения более 92% на трафарете с апертурой 38 мкм. Когда отклонение D50 превышает ±1,5 мкм или содержание кислорода составляет >0,5 мас.%, процент дефектов перемычек и недостаточности припоя увеличивается более чем в 3 раза. Технологическая совместимость паяльной пасты, паяльной пасты SAC и паяльной пасты из оловянного порошка должна основываться на измеренных параметрах частиц.

Во время обработки контактных площадок печатной платы эффективность пайки процессов ENIG, Immersion Silver и OSP существенно различается. Слой ENIG устойчив к окислению, но имеет плохую смачиваемость, поэтому требуется высокоактивная паяльная паста. Иммерсионное серебро склонно к сульфидейному обесцвечиванию и чувствительно к пиковой температуре оплавления. Неравномерная толщина пленки OSP может привести к локальному несмачиванию. Этими тремя процессами необходимо управлять по-разному: при проектировании отверстий трафарета, настройке профиля оплавления и условиях хранения поступающего материала.

Во время процесса пайки окунанием окисление поверхности ванны припоя является основной причиной непрерывного образования окалины. Антиокислительный флюс JiaJinYuan благодаря синергетическому эффекту динамического покрытия и активных ингредиентов образует плотную инертную пленку на поверхности паяльной ванны, снижая скорость окисления более чем на 70% во время пайки погружением, сокращая ежедневное производство окалины на 1,2 кг, значительно продлевая цикл очистки ванны припоя и стабилизируя смачиваемость паяного соединения.

Корпусные компоненты 01005 с их чрезвычайно маленькими размерами контактных площадок и узким допуском на объем паяльной пасты представляют собой зону повышенного воздействия шариков припоя. Остаточные шарики припоя могут легко вызвать ползучий разряд и пробой при высоковольтных испытаниях, напрямую угрожая надежности изоляции изделий. Данные производственной линии JiaJinYuan показывают, что этот тип дефектов составляет 68,3% от общего количества валиков припоя, что требует скоординированного контроля по трем аспектам: конструкция отверстия трафарета, давление ракеля и атмосфера оплавления.

Чтобы решить постоянные проблемы, такие как неравномерное нанесение паяльной пасты, холодная пайка и перемычки при пайке толстой медной фольги на многослойных платах, в этой статье использованы данные измерений за 20 лет, полученные на производственных линиях Jia Jinyuan, основное внимание уделяется точным методам контроля дозировки паяльной пасты и подробно описана логика сопоставления параметров печати толстой медной паяльной пастой, охватывающая такие ключевые действия, как проектирование апертуры трафарета, координация давления и скорости ракеля, а также установка порога обнаружения SPI перед пайкой оплавлением.