Realizamos pruebas en lotes pequeños utilizando soldadura de sensor JJY JH-851A en un total de 42 sensores de presión MEMS en tres lotes, con 14 unidades por lote. Los sustratos eran FR4 de doble cara, el tamaño de la almohadilla era de 0,3 mm x 0,3 mm, el acabado de la superficie era ENIG (níquel paladio por inmersión en oro electrolítico), la atmósfera de reflujo era nitrógeno con una pureza del 99,99 %, la temperatura máxima estaba estrictamente fijada en 235 ℃ ± 2 ℃, el tiempo de retención fue de 68 segundos y la velocidad de rampa de calentamiento fue de 1,8 ℃/s.
Morfología de la unión de soldadura y consistencia de la humectación
La observación de todas las muestras bajo un microscopio estereoscópico de 20x reveló que la soldadura del sensor formó perfiles de humectación continuos en forma de media luna a lo largo de los bordes de las almohadillas de 0,3 mm, sin cavidades de contracción Ni exposición Al cobre. Sin embargo, 3 dispositivos del segundo lote mostraron un retraso de humectación unilateral. La trazabilidad confirmó que esto fue causado por un desplazamiento de 7 μm en la apertura de la plantilla combinado con una fluctuación de ±0,3 N en la presión de la espátula después de la impresión de la pasta de soldadura, en lugar de una actividad insuficiente de la soldadura del sensor en sí.
Tasa de vacío de rayos X y espesor de la capa IMC
Las uniones de soldadura BGA se escanearon utilizando un sistema de inspección por rayos X DXR-3000. Los resultados mostraron que la proporción promedio del área total de huecos fue del 3,2 % y el diámetro máximo de un solo hueco fue ≤35 μm, todos cumpliendo con el estándar IPC-7095B Clase 2. La observación transversal SEM mostró que el espesor de la capa de IMC se concentraba en el rango de 2,1 a 2,4 μm, sin precipitación significativa de fases frágiles de Ni-Sn. Esto indica que la soldadura del sensor JJY JH-851A garantiza una reacción suficiente a una temperatura máxima de 235 ℃ sin crecimiento excesivo.
Resistencia Al corte y estabilidad del ciclo térmico
La resistencia Al corte de la junta de soldadura se probó utilizando una máquina de prueba push-pull. El valor promedio fue 86,3 gf con una desviación estándar de ±4,1 gf, y el valor mínimo de un solo punto aún alcanzó 79,5 gf, superando el límite inferior de 75 gf requerido por JEDEC JESD22-B117A. Después de 1000 ciclos térmicos de -40 ℃/15 min → 125 ℃/15 min, la deriva de resistencia de todas las muestras fue <±0,8 % FS, sin que se observaran uniones de soldadura en frío Ni grietas. Esto demuestra que la unión de la interfaz de esta soldadura de sensor permanece robusta bajo estrés térmico repetido.
Verificación de sensibilidad de la ventana de proceso
Cuando la temperatura máxima de reflujo se redujo a 232 ℃, 5 dispositivos exhibieron ligeros puentes, que se produjeron en áreas con una separación entre almohadillas adyacentes <0,45 mm. El aumento de la temperatura a 238 ℃ provocó que la almohadilla se levantara en 2 dispositivos. Esto indica que el ancho de ventana de proceso confiable real de la soldadura con sensor JJY JH-851A es de solo ±3 ℃ y debe usarse junto con un módulo de monitoreo de temperatura del horno en tiempo real. Después de aumentar el espesor de la plantilla de 100 μm a 125 μm, la altura de colapso de la soldadura aumentó en 18 μm, lo que provocó directamente 3 cortocircuitos. Por lo tanto, la relación del área de apertura de la plantilla debe controlarse entre 0,62 y 0,65.
