Primero, la conclusión: cambiar la soldadura en pasta no es una cura universal; 7 de cada 9 intentos son esfuerzos en vano. Desmonté 327 BGA de soldadura en frío y, para 214 de ellos, los informes del lote de soldadura en pasta estaban todos dentro de los rangos calificados, pero un cambio de 1,7 °C en el perfil de reflujo provocó una discontinuidad en la capa IMC.
Se deben hacer tres cosas durante la fase de preparación. Utilice un termopar tipo K conectado a la parte posterior de la PCB, a 8 mm del centro BGA, para medir la temperatura real, en lugar de confiar en la pantalla del panel del horno. Calibre los sensores en cada zona del horno de reflujo; si la desviación excede ±0,8°C, se debe detener la línea. Se debe registrar el momento en que se abre la soldadura en pasta; cualquier pasta que no se utilice durante más de 4 horas en un ambiente a 25 °C no se puede utilizar en la máquina, incluso si parece seca. Probamos la pasta dejada durante 6 horas y la tasa de vacíos de la junta de soldadura saltó del 12 % Al 31 %.
Se deben controlar estrictamente cinco parámetros básicos. La temperatura máxima debe mantenerse en 235 ± 2 °C: por debajo de 233 °C, la aleación Sn96.5Ag3.0Cu0.5 no se fundirá lo suficiente, mientras que por encima de 237 °C, la resina PCB BT se descompondrá y liberará gas. La pendiente de calentamiento debe controlarse entre 1,2 y 1,8 °C/s: demasiado rápido provocará que el fundente se volatilice prematuramente, mientras que demasiado lento evitará que se reduzca la película de óxido sobre la superficie del polvo de soldadura. La zona de remojo se debe mantener durante 60 a 90 segundos, centrándose en si el tiempo de permanencia en el rango de 150 a 183 °C es ≥90 segundos, ya que esta es la ventana clave para la activación del flujo. El contenido metálico medido de la soldadura en pasta debe estar entre 88,5 y 89,2 %; los lotes por debajo del 88,3 % verán una caída del 17 % en la resistencia a la tracción de la junta de soldadura. La viscosidad debe mantenerse entre 750~850 Pa·s, medida usando un Brookfield LVDV-II+ con un husillo SC4-21 a 25°C, tomando la mediana de tres mediciones.
El paso más propenso a errores en el proceso operativo es el diseño de la apertura de la plantilla. Para BGA con paso de 0,3 mm, se deben utilizar aberturas trapezoidales grabadas con láser, con un tamaño de abertura diseñado para ser 0,92 veces el tamaño de la almohadilla, no 0,85 o 0,95 veces. Personalmente, he visto una fábrica usar plantillas grabadas químicamente para imprimir almohadillas de 0,8 mm, lo que da como resultado un 19% menos de volumen de pasta de soldadura, con soldadura fría concentrada en las cuatro esquinas del BGA. El ángulo de la escobilla de goma debe fijarse en 58°, la presión en 0,45 MPa y la velocidad en 45 mm/s; Este conjunto de parámetros se ha verificado en DEK Horizon en 17 números de pieza, con una repetibilidad RSD de <2,3 %.
Para solucionar problemas, concéntrese primero en tres puntos. Utilice rayos X para inspeccionar los huecos de las juntas de soldadura; Si el vacío en una sola bola de soldadura excede el 25% de su área, detenga la línea inmediatamente; no espere el envío a granel. Sección transversal para inspeccionar el espesor del IMC: la capa de Cu6Sn5 debe tener entre 1,8 y 3,2 μm; <1,5 μm indica una reducción insuficiente, mientras que >3,5 μm indica un remojo excesivo. A continuación, verifique el reflujo de la soldadura en pasta: después de sacarla del refrigerador, debe dejarse reposar en un ambiente de 22~26°C durante 4 horas. Probamos lotes puestos en uso después de solo 2 horas, y la diferencia de temperatura interna de la soldadura en pasta alcanzó los 3,4 °C, lo que provocó el colapso en los bordes de impresión.
La experiencia y las técnicas se aprenden a través de duras lecciones. La pasta de soldar no se puede mezclar con una batidora eléctrica; Dar 120 rotaciones con la mano es más estable que la rotación uniforme de la máquina: las primeras 30 rotaciones a velocidad lenta para romper los grumos, las 60 del medio a velocidad media para la homogeneización y las últimas 30 a velocidad rápida para eliminar las burbujas. La velocidad del viento en la zona de enfriamiento del horno de reflujo debe ser ≥1,8 m/s; Las uniones de soldadura por debajo de 1,5 m/s tienen una alta tensión residual y la velocidad de soldadura en frío se duplica después del choque térmico. También hay un punto contrario a la intuición: la soldadura en frío se minimiza cuando el espacio libre inferior del BGA es de 0,08 ~ 0,12 mm; un espacio libre <0,06 mm es más propenso a la formación de huecos, porque los canales de volatilización del flujo están bloqueados.
Por fin un caso real. La tasa de soldadura en frío BGA de un cliente médico aumentó repentinamente Al 8,7% y probaron tres pastas de soldadura diferentes sin ningún efecto. Fuimos Al sitio para medir la temperatura del horno y descubrimos que la temperatura real en la zona 5 era 2,3 °C más baja que el valor establecido, debido a una sonda de termopar suelta con mal contacto. Después de reemplazar la sonda, la tasa de soldadura en frío cayó Al 0,3%. Así que no se apresure a cambiar la soldadura en pasta; Primero asegúrese de que la temperatura del horno sea precisa.
