Nuestra línea de producción experimentó recientemente fallas por fugas en lotes en pruebas de envejecimiento para tres lotes consecutivos de dispositivos QFN con paso de 0,4 mm. Las pruebas de sonda voladora revelaron que la resistencia de aislamiento en el área inferior del BGA estaba generalmente por debajo de 10 MΩ, mientras que el requisito estándar exige que debe ser superior a 100 MΩ. La causa principal se identificó finalmente como una distribución desigual de los residuos de fundente de soldadura después del reflujo de soldadura en pasta sin limpieza. Bajo el microscopio, se veía un residuo similar a una película de color ámbar translúcido en los bordes de las uniones de soldadura, concentrado en áreas donde las aberturas de la plantilla estaban desalineadas y en zonas de impresión débiles causadas por una presión insuficiente de la espátula.

Aunque el portador a base de colofonia de soldadura en pasta sin limpieza está diseñado para descomponerse y volatilizarse a altas temperaturas, durante el reflujo real, si la temperatura máxima no supera los 235°C, o la pureza del nitrógeno en el horno es inferior Al 99,99%, o el tiempo de retención es inferior a 60 segundos, algunos activadores de ácidos orgánicos no se carbonizarán completamente. Estos residuos de fundente de soldadura no descompuestos se adhieren a la interfaz entre la máscara de soldadura de PCB y las almohadillas, absorben la humedad e ionizan iones halógenos como Cl. y Br?, formando una corriente de fuga a nivel de microamperios en condiciones de polarización. Esto es particularmente propenso a provocar activaciones falsas en rutas de señales de nivel μV, como las redes de muestreo BMS.

Comparamos los niveles de residuos de tres soldaduras en pasta convencionales que no requieren limpieza bajo la misma tensión de plantilla (45 N/cm2) y ángulo de escurridor (55°). Descubrimos que la soldadura en pasta tipo A con un contenido sólido del 89,2 % tenía un nivel de contaminación iónica posterior a la soldadura de hasta 1,8 μg/cm2 equivalente de NaCl a una temperatura máxima de 230 °C, superando con creces el límite de 0,5 μg/cm2 especificado por IPC-J-STD-001. In por el contrario, la soldadura en pasta tipo B con un contenido sólido del 87,6 %, debido a sus cadenas moleculares de colofonia más cortas y su ventana de descomposición térmica más amplia, tenía solo 0,32 μg/cm2 de residuo bajo los mismos parámetros del proceso. Esto indica que el control de los residuos de fundente de soldadura no puede depender únicamente de la etiqueta de"no limpieza", sino que también debe hacer coincidir los ajustes de la zona de temperatura del horno de reflujo con las curvas de análisis termogravimétrico TGA de lotes específicos.

El plan de ajuste en el sitio era aumentar el ajuste de temperatura máxima original de 228 °C a 236 °C y extender la sección de retención en 20 segundos, mientras se aumentaba el caudal de nitrógeno de 15 l/min a 22 l/min para acelerar la descarga de los gases de descomposición del flujo. Después del ajuste, las pruebas de contaminación iónica de cinco lotes consecutivos de muestras se mantuvieron estables en 0,41 ± 0,03 μg/cm2. Sin embargo, es necesario monitorear simultáneamente si la tasa de vacíos en la parte inferior del QFN excede el límite superior del 15% debido a un aumento excesivo de temperatura, porque el tiempo prolongado de fusión de la pasta de soldadura causará que los gases volátiles del flujo queden atrapados dentro de las uniones de soldadura, lo que en cambio exacerba el riesgo de corrosión posterior.

El control eficaz de los residuos de fundente de soldadura nunca se puede resolver simplemente limpiando o simplemente cambiando la pasta de soldadura. Debe integrar la relación coincidente entre el tamaño de apertura de la plantilla y el tamaño de las partículas de soldadura, la compensación de errores entre las temperaturas medidas de cada zona del horno de reflujo y las posiciones de conexión del termopar, y la vinculación en tiempo real de los datos de monitoreo en línea del contenido de oxígeno y nitrógeno. Cualquier desconexión en cualquier enlace convertirá la soldadura en pasta no limpia en una fuente de fuga invisible.