ความสมดุลของกิจกรรม Flux ของ Solder Paste

ประสิทธิภาพการบัดกรีจะขึ้นอยู่กับความสมดุลของกิจกรรมฟลักซ์ ซึ่งจะควบคุมประสิทธิภาพในการกำจัดออกไซด์ออกจากแผ่นทองแดงและการยุติส่วนประกอบในระหว่างการรีโฟลว์ โดยไม่ทิ้งสารตกค้างที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือลดความน่าเชื่อถือในระยะยาว เมื่อกิจกรรมของฟลักซ์สูงเกินไป กรดอินทรีย์ที่มีฤทธิ์รุนแรง เช่น กรดอะดิปิกหรือกรดกลูตาริกจะสลายตัวไม่สมบูรณ์ โดยเหลือไอออนิกตกค้างที่เร่งการเคลื่อนย้ายทางเคมีไฟฟ้าภายใต้ความชื้นและความลำเอียง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนประกอบ QFN ระดับละเอียดหรือ 01005 ในทางกลับกัน เมื่อกิจกรรมต่ำเกินไป การลดออกไซด์ที่ไม่เพียงพอจะเกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานของโลหะ ส่งผลให้เกิดการทำให้เปียก การทำให้เปียก และช่องว่างที่เพิ่มขึ้นในข้อต่อบัดกรี โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนบอร์ดที่เคลือบ OSP ซึ่งชั้นอินทรีย์ต้านทานการกระตุ้น เว้นแต่จะจับคู่อย่างแม่นยำกับการโจมตีด้วยความร้อนของฟลักซ์

หน้าต่างกิจกรรมของฟลักซ์ในอุดมคติจะต้องสอดคล้องกับพฤติกรรมการหลอมของโลหะผสมบัดกรี อุณหภูมิการไหลกลับสูงสุด และเวลาคงตัวเหนือของเหลว เนื่องจากกิจกรรมจะถึงจุดสูงสุดก่อนจะรวมตัวกันเต็มที่ และจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อการสลายตัวเริ่มต้น สำหรับสารวาง SAC305 โดยปกติแล้วกิจกรรมจะไปถึงประสิทธิภาพสูงสุดระหว่าง 150°C ถึง 180°C ก่อนถึงจุด liquidus ที่ 217°C ซึ่งหมายความว่าอัตราการขึ้นลาดหรือระยะเวลาการแช่ที่ไม่ตรงกันจะเปลี่ยนหน้าต่างการเปิดใช้งานที่มีประสิทธิภาพโดยสัมพันธ์กับความต้องการในการทำความสะอาดพื้นผิวโดยตรง การลาดที่ช้ากว่าอาจทำให้กรดระเหยก่อนเวลาอันควร ในขณะที่การลาดอย่างรวดเร็วสามารถดักจับตัวทำละลายและชะลอการกำจัดออกไซด์ได้จนกว่าการจัดเรียงอนุภาคใหม่ได้เริ่มขึ้นแล้ว เพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดก้อนโลหะบัดกรีและการเชื่อม

ผู้ผลิตปรับกิจกรรมโดยการเปลี่ยนประเภทและความเข้มข้นของกรดอินทรีย์อ่อน สารเชิงซ้อนเอมีน และตัวเร่งปฏิกิริยาแฝง ไม่ใช่โดยการเติมเฮไลด์เข้มข้น เนื่องจากสารบัดกรีที่เป็นไปตามข้อกำหนด RoHS ห้ามโบรมีนและคลอรีนเกินขีดจำกัด แต่สูตรสมัยใหม่กลับใช้กรดคาร์บอกซิลิกทดแทนที่มีค่า pKa ที่ปรับระหว่าง 3.8 ถึง 4.6 รวมกับสารกำจัดเอมีนที่ถูกขัดขวางซึ่งจะระงับความเป็นกรดหลังการรีโฟลว์ โดยไม่สูญเสียพลังในการทำความสะอาดเริ่มแรก การออกแบบสองฟังก์ชันนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแรงตึงผิวจะลดลงอย่างรวดเร็วในระหว่างการอุ่นเครื่อง แต่จะเด้งกลับเล็กน้อยในระหว่างการทำความเย็น ลดการตกต่ำ และปรับปรุงความละเอียดการพิมพ์บนรูรับแสงที่ต่ำกว่า 120μm

การตรวจสอบความถูกต้องในโลกแห่งความเป็นจริงต้องใช้ข้อมูลรีโอโลจีของสารบัดกรีที่มีความสัมพันธ์ข้ามมิติกับผลผลิตการพิมพ์สเตนซิลจริง การวัด SPI และการวิเคราะห์โมฆะรังสีเอกซ์หลังการรีโฟลว์ในบอร์ดหลายประเภท ตัวอย่างเช่น สารเพสต์ที่แสดงประสิทธิภาพการถ่ายโอน 92% บนแผ่น CSP พิทช์ 0.3 มม. ที่มีผิวเคลือบ ENIG อาจลดลงเหลือ 76% บนรูปทรงที่เหมือนกันด้วยเงินแช่ เนื่องจากความแตกต่างในปริมาณกำมะถันที่พื้นผิวและความคงตัวของออกไซด์ เผยให้เห็นว่าความสมดุลของกิจกรรมไม่ได้สัมบูรณ์แต่ขึ้นอยู่กับบริบท ขึ้นอยู่กับทั้งเคมีของเพสต์และสภาพของสารตั้งต้น ดังนั้น คุณสมบัติจึงไม่สามารถพึ่งพารหัสการจำแนกประเภท J-STD-004B เช่น ORL0 หรือ REL1 ได้เพียงอย่างเดียว เนื่องจากการจัดอันดับดังกล่าวสะท้อนถึงการทดสอบคูปองทองแดงที่เป็นมาตรฐานภายใต้ความชื้นและอุณหภูมิที่ควบคุม ไม่ใช่เงื่อนไขของสาย SMT แบบไดนามิกที่เกี่ยวข้องกับการสั่นสะเทือนของสายพานลำเลียง ความผันผวนของจุดน้ำค้างโดยรอบ หรือแรงดันปาดน้ำแบบแปรผัน

การจัดเก็บและการจัดการจะปรับกิจกรรมที่มีประสิทธิภาพเพิ่มเติม เนื่องจากการสัมผัสกับความชื้นโดยรอบที่สูงกว่า 60% RH เป็นเวลานานกว่าสี่ชั่วโมงสามารถไฮโดรไลซ์เอมีนเชิงซ้อนบางชนิดได้ ซึ่งลดศักยภาพในการกระตุ้นก่อนที่การพิมพ์จะเริ่มขึ้น ในทำนองเดียวกัน วงจรการแช่แข็งและละลายซ้ำๆ จะลดคุณภาพสารไทโซโทรปิกและอนุภาคของแอคติเวเตอร์กระจายตัวไม่สม่ำเสมอ ทำให้เกิดความไม่สอดคล้องกันแบบแบทช์ต่อแบทช์ในความเร็วการทำให้เปียกและความสว่างของข้อต่อ ดังนั้นวิศวกรจึงต้องบันทึกหมายเลขล็อตแป้ง ​​ติดตามอายุการเก็บรักษานับจากวันที่ละลาย ไม่ใช่วันที่ผลิต และตรวจสอบความสอดคล้องของกิจกรรมโดยใช้การทดสอบสมดุลการทำให้เปียกโดยเปรียบเทียบบนยานพาหนะทดสอบ IPC-B-24 ก่อนที่จะปล่อยล็อตใหม่ไปยังสายการผลิตที่มีปริมาณมาก