Los huecos internos en las uniones de soldadura de dispositivos BGA y QFN no son defectos aislados, sino el resultado de la acción conjunta de múltiples variables del proceso, como el espesor desigual de la impresión de la pasta de soldadura, las rutas de volatilización del flujo bloqueadas durante el reflujo, la pureza insuficiente del nitrógeno y el deterioro de la humectabilidad de la superficie de la almohadilla de la PCB. Una vez que se forman los huecos, no se pueden eliminar en procesos posteriores, por lo que se debe introducir control desde los pasos iniciales de fabricación.

La ubicación vacía determina el nivel de riesgo de falla

Realizamos un seguimiento de las imágenes de rayos X de 28 lotes de dispositivos QFN-48 en la línea de producción JJY durante tres meses consecutivos y descubrimos que si los huecos se concentran en el área central de la junta de soldadura con un diámetro superior a 75 μm, su factor de concentración de tensión térmica aumenta 2,1 veces. Si bien los pequeños huecos (<30 μm) ubicados en las cuatro esquinas de la unión soldada tienen un impacto limitado en la conducción térmica, pueden inducir fácilmente una fractura por cizallamiento. Esto indica que el tamaño y la ubicación del vacío deben evaluarse simultáneamente, en lugar de observar únicamente la proporción del área total.

Los parámetros de impresión de pasta de soldadura afectan directamente la probabilidad de generación de vacíos

Cuando los tres parámetros (fluctuación de la presión de la escobilla de goma ±0,3 kgf, rugosidad de la pared de apertura de la plantilla Ra > 0,8 μm y velocidad de liberación inferior a 15 mm/s) están fuera de control, la tasa de transferencia de pasta de soldadura disminuye en un 12 % con un severo borde de cola, que bloquea los canales de escape de gas durante el reflujo. La tasa de nulidades aumenta del 8% normal Al 37%, y el 62% de las nulas van acompañadas de puentes locales.

La atmósfera de reflujo y el estado de los PCB amplifican sinérgicamente los peligros de vacío

Cuando el punto de rocío de nitrógeno en el horno es superior a -40°C y el espesor de la película OSP en la placa de PCB excede los 0,4 μm, la tensión superficial durante la etapa de fusión de la pasta de soldadura aumenta anormalmente, lo que dificulta que el gas de descomposición del fundente penetre en la capa de soldadura líquida y escape. El volumen vacío promedio aumenta en un 40%. En este punto, incluso si la temperatura máxima cumple con el estándar, todavía existe una gran cantidad de huecos cerrados dentro de la unión de soldadura y la sección transversal conductora real se reduce en un 19%.

Medidas procesables de interceptación de vacíos para la línea de producción

Para la inspección diaria del primer artículo, se deben tomar muestras de 3 dispositivos BGA bajo un microscopio de 200× para verificar el ángulo de humectación en el borde de la bola de soldadura. Si se observa un ángulo obtuso >85° o una altura de ascenso de la pasta de soldadura <1/3 del diámetro de la bola de soldadura, detenga inmediatamente la línea para calibrar la tensión de la plantilla y vuelva a probar la pureza del nitrógeno. Al mismo tiempo, tome PCB del mismo lote para realizar una prueba del ángulo de contacto de la superficie de la almohadilla; un ángulo de contacto >68° se considera una falla de OSP y dichas placas no deben ponerse en producción.