บทความนี้มุ่งเป้าไปที่ปัญหาการยุบตัวของขอบทั่วไปในการพิมพ์แบบบัดกรีสำหรับบอร์ดหนา บทความนี้เริ่มต้นด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพร่วมกันของคุณสมบัติรีโอโลยีของแบบบัดกรี การออกแบบรูรับแสงของลายฉลุ และพารามิเตอร์ไม้กวาดหุ้มยาง เสนอมาตรฐานการเลือกแบบบัดกรีสำหรับบอร์ดแบบหนาที่ปรับให้เหมาะกับความหนาของ PCB ที่สูงกว่า 0.8 มม. และโครงร่างที่กระชับสำหรับหน้าต่างกระบวนการพิมพ์แบบแบบบัดกรี และเน้นย้ำว่าการปรับปรุงผลผลิตสามารถทำได้โดยการจับคู่ไล่ระดับความหนืดของแบบบัดกรีและการปรับเวลายืนก่อนที่จะรีโฟลว์อย่างละเอียด โดยไม่ต้องเปลี่ยนอุปกรณ์

ปัจจุบันการบัดกรีส่วนประกอบ 01005 เป็นหนึ่งในปัญหาคอขวดของกระบวนการที่ท้าทายที่สุดในสายการผลิต SMT ขนาด 0.4 มม.×0.2 มม., ระยะห่างระหว่างแผ่น 0.12 มม. และความจุความร้อนต่ำมาก ต้องใช้ความแม่นยำในการพิมพ์แบบบัดกรีที่ ±15μm ความสามารถในการทำซ้ำของตำแหน่ง ≤±10μm และความผันผวนของอุณหภูมิสูงสุดของการรีโฟลว์ที่ควบคุมภายใน ±2°C อัตราผลตอบแทนที่วัดได้ของสารบัดกรี JiaJinYuan JTY-806 ที่จับคู่กับเครื่องวางตำแหน่ง JTS-300 นั้นคงที่ที่ 99.2% ～ 99.5% แต่ยังคงต้องมีการปรับแต่งอย่างละเอียดอย่างน้อย 3 รอบสำหรับบทความแรกหลังจากการเปลี่ยนบรรทัดเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐาน

การผลิตตามสัญญาบัดกรีแบบ OEM จะผลิตบัดกรีตามสูตรของลูกค้า โดยคงประสิทธิภาพของกระบวนการดั้งเดิมไว้ สามารถจำลองคุณสมบัติรีโอโลยีของสารบัดกรี ความเร็วการทำให้เปียก และความสม่ำเสมอของการก่อตัวของทรงกลมรีโฟลว์ได้อย่างแม่นยำ หลีกเลี่ยงการตกต่ำของการพิมพ์ อัตราโมฆะของรอยประสานที่เพิ่มขึ้น และการวินิจฉัยการทดสอบ ICT ที่ผิดพลาดที่เกิดจากการทดแทนวัตถุดิบหรือการปรับเปลี่ยนกระบวนการ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับ BGA ความหนาแน่นสูง ส่วนประกอบ 01005 และสถานการณ์การตรวจสอบวงจรความร้อนระดับยานยนต์

ความล้มเหลวในการวางตำแหน่งการวางประสานหลังการพิมพ์และเวลาในการทำความสะอาดลายฉลุหยุดทำงานจะกำหนดผลตอบแทนการส่งผ่านครั้งแรกของ SMT โดยตรง หากสารบัดกรียังคงอยู่บนลายฉลุเป็นเวลานานกว่า 15 นาที จะเกิดการตกตะกอน ออกซิเดชัน และความหนืดเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด หากการทำความสะอาดลายฉลุล่าช้ากว่า 30 นาทีหลังเวลาหยุดทำงาน สารบัดกรีที่ตกค้างที่แห้งจะทำให้เกิดการบัดกรีแหลมและการบัดกรีไม่เพียงพอในการพิมพ์ชุดถัดไป สายการผลิตจะต้องตั้งค่าหน้าต่างที่มีประสิทธิภาพแบบไดนามิกหลังจากการพิมพ์แบบบัดกรีและเกณฑ์การตอบสนองการทำความสะอาดลายฉลุตามประเภทของการบัดกรี อุณหภูมิและความชื้นในโรงงาน และความถี่ในการพิมพ์

ในระหว่างการบัดกรีบอร์ด ENIG ความสามารถในการเปียกของสารบัดกรีจะส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพการก่อตัวของข้อต่อบัดกรี สารบัดกรี JiaJinYuan แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการแพร่กระจายที่ดีเยี่ยมและอัตราโมฆะที่ต่ำบนบอร์ด ENIG ด้วยโปรไฟล์การรีโฟลว์แบบเดิม ทำให้สามารถบรรลุข้อต่อบัดกรีเต็มรูปแบบ การพันพินอย่างสมบูรณ์ และกำจัดข้อบกพร่องในสายการผลิตทั่วไป เช่น ลวดบัดกรีแหลมและข้อต่อบัดกรีเย็น

เนื่องจากความจุความร้อนสูงและอัตราการทำความร้อนที่ช้าของการเชื่อมแผ่นทองแดงหนา การบัดกรีแบบคลื่นจึงมีแนวโน้มที่จะขาดการบัดกรี การเลือกแท่งบัดกรีที่มีความสามารถในการเปียกน้ำสูงสามารถปรับปรุงความสามารถในการแพร่กระจายของบัดกรีหลอมเหลวบนพื้นผิวทองแดงหนาได้อย่างมาก เมื่อผสมผสานกับการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานร่วมกันของพารามิเตอร์กระบวนการ เช่น การเพิ่มอุณหภูมิอุ่นเป็น 130°C~140°C และลดความเร็วของโซ่เป็น 1.0 ม./นาที~ 1.2 ม./นาที จะช่วยแก้ปัญหาต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น ข้อต่อบัดกรีไม่เพียงพอ ข้อบกพร่องในการเชื่อมต่อ และการบัดกรีเย็นที่ด้านหลังของ PCB

การเลือกสารบัดกรียูเทคติกจะต้องมุ่งเน้นอย่างใกล้ชิดไปที่ตัวบ่งชี้แข็งที่สำคัญสองตัวของจุดหลอมเหลวและความเหนียว เนื่องจากจุดหลอมเหลวจะกำหนดความกว้างของหน้าต่างโปรไฟล์การรีโฟลว์โดยตรง ในขณะที่ความเหนียวส่งผลต่อความต้านทานความล้าจากความร้อนของข้อต่อบัดกรี หัวแร้งยูเทคติก Sn63Pb37 ของ Jia Jinyuan หลอมละลายอย่างแม่นยำที่ 183°C โดยมีอัตราการยืดตัวที่สูงกว่า 45% อย่างเสถียร ทำให้เป็นตัวเลือกที่เชื่อถือได้สำหรับการผลิตชุดควบคุมยานยนต์และแผงจ่ายไฟทางอุตสาหกรรมจำนวนมาก

ปริมาณการบัดกรีที่มากเกินไปบนแผ่นหลายพินเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของการเชื่อมต่อและข้อบกพร่องของลูกประสานในสายการผลิต SMT สำหรับแผ่นบัดกรี JiaJinYuan หากความหนาในการพิมพ์เกิน 140 μm ภายใต้ช่องเปิดลายฉลุ 0.12 มม. สะพานประสานมีแนวโน้มสูงที่จะก่อตัวขึ้นระหว่างอุปกรณ์ที่มีระยะพิทช์ละเอียด เช่น QFP และ SOIC ในขณะเดียวกัน ลูกบอลบัดกรีอาจก่อตัวขึ้นเนื่องจากการแตกที่เกิดจากการหลบหนีของไอฟลักซ์ที่ถูกขัดขวางในระหว่างการรีโฟลว์

การตรวจสอบด้วยเอ็กซ์เรย์ Void จะระบุการกระจายของช่องว่างภายในของข้อต่อบัดกรีผ่านการสร้างภาพที่มีความแม่นยำสูง และหาปริมาณของอัตราช่องว่างโดยใช้อัลกอริธึมอัตราส่วนพื้นที่ เมื่ออัตราโมฆะเกินเกณฑ์ 5% ที่ระบุไว้ใน IPC-A-610 จะถือว่าไม่เป็นไปตามข้อกำหนด วิธีการนี้ได้รับการตรวจสอบยืนยันเป็นชุดในสายการผลิต JiaJinYuan ซึ่งช่วยลดอัตราการตรวจจับที่พลาดไปของข้อต่อบัดกรี BGA เย็นลงได้อย่างมาก

จากกรณีจริงจากสายการผลิต SMT เอกสารนี้ให้รายละเอียดวิธีการตรวจสอบประสิทธิภาพฉนวนของกระบวนการวางบัดกรีแบบไม่ต้องทำความสะอาด ครอบคลุมวิธีการทดสอบการวางประสานหลักสามวิธี: การทดสอบการปนเปื้อนของไอออนิก การทดสอบความต้านทานของฉนวนพื้นผิว (SIR) และการทดสอบซ้ำวงจรเปิด ICT หลังการรีโฟลว์ โดยเน้นถึงผลกระทบโดยตรงของสารตกค้างจากสารบัดกรีที่ไม่ทำความสะอาดต่อความเสี่ยงของการรั่วไหลระหว่างข้อต่อบัดกรีระดับไมโครภายใต้แพ็คเกจ BGA

โรงงานแหล่งบัดกรีในประเทศจะเป็นผู้จัดหาวัสดุบัดกรีครบวงจรโดยตรง รวมถึงครีมบัดกรี ลวดบัดกรี และแท่งบัดกรี สายการผลิตของ Jia Jinyuan วัดอัตราการปล่อยสารบัดกรีเกิน 98.5% และมุมเปียกหลังจากการรีโฟลว์คือ ≤35° โดยสนับสนุนการจัดทำรายงานการทดสอบ SGS และใบรับรองการปฏิบัติตาม ROHS2.0 ทีละชุด ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดการควบคุมที่เข้มงวดสำหรับการแยกส่วนประกอบโลหะและกากฮาโลเจนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์และอุปกรณ์ทางการแพทย์

การตั้งค่าหน้าต่างกระบวนการสำหรับการบัดกรีแบบรีโฟลว์แบบวางบัดกรีไร้สารตะกั่วจะต้องสมดุลการควบคุมอุณหภูมิสูงสุดและโซนการแช่ที่ประสานกัน Jia Jinyuan โลหะบัดกรีไร้สารตะกั่วทำงานได้อย่างเสถียรในช่วงอุณหภูมิสูงสุดที่ 235°C ถึง 245°C อย่างไรก็ตาม หากอุณหภูมิโซนแช่ต่ำกว่า 150°C และระยะเวลาน้อยกว่า 60 วินาที ก็อาจทำให้เปียกได้ไม่ดีและเพิ่มอัตราช่องว่างได้ง่าย สายการผลิตจริง In ความเร็วสายพานลำเลียง และกำลังของแต่ละโซนอุณหภูมิ จำเป็นต้องได้รับการปรับแบบไดนามิกตามเส้นโค้งที่วัดได้จากตัวสร้างโปรไฟล์อุณหภูมิ

การจัดหาวัสดุบัดกรี PCBA แบบครบวงจรจะต้องสอดคล้องกับความต้องการที่แท้จริงของสายการผลิตอย่างใกล้ชิด ในฐานะที่เป็นวัสดุหลัก สารบัดกรีจะต้องตรงกับรูของสเตนซิล โปรไฟล์การรีโฟลว์ และระยะห่างของส่วนประกอบ เนื้อบัดกรีของ Jia Jinyuan ไม่มีการตกต่ำอย่างเห็นได้ชัดในระหว่าง 24 ชั่วโมงติดต่อกันของการพิมพ์บน QFN ที่มีระยะพิทช์ 0.3 มม. เมื่อจับคู่กับฟลักซ์ของระดับกิจกรรมที่สอดคล้องกัน ลวดบัดกรีออกซิเจนต่ำ และแท่งบัดกรีที่มีความบริสุทธิ์สูง ช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะได้ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอในการวางตำแหน่ง SMT และการทำงานซ้ำการบัดกรีด้วยตนเอง

ข้อต่อบัดกรีเย็นเป็นหนึ่งในข้อบกพร่องในการบัดกรีที่พบบ่อยที่สุดในสายการผลิต SMT การเกิดออกซิเดชันของแผ่นอิเล็กโทรดและการทำงานของฟลักซ์ที่ไม่เพียงพอเป็นสาเหตุหลักสองประการ: สาเหตุแรกป้องกันไม่ให้สารบัดกรีเปียกพื้นผิวทองแดง ในขณะที่สาเหตุหลังทำให้ฟิล์มออกไซด์ลอกออกได้ยาก เมื่อปัจจัยทั้งสองทับซ้อนกัน อุบัติการณ์ของข้อต่อประสานเย็นสามารถเพิ่มขึ้นได้มากกว่า 3 เท่า ฟลักซ์ซีรีส์ JiaJinYuan JHY-805 มีมุมเปียกที่วัดได้ที่<25° บนบอร์ด OSP ซึ่งยับยั้งการก่อตัวของข้อต่อบัดกรีเย็นได้อย่างมีประสิทธิภาพ

โลหะบัดกรีสำหรับอุปกรณ์ 5G จะต้องรักษารอยร้าวของข้อต่อโลหะบัดกรีให้เป็นศูนย์ภายใต้สภาวะการทำงานที่ซับซ้อน เช่น การสั่นสะเทือนความถี่สูง การหมุนเวียนของอุณหภูมิที่กว้าง และความชื้นสูงและการพ่นเกลือ หัวแร้งบัดกรีที่มีความน่าเชื่อถือสูงแบบไร้ฮาโลเจนของ JiaJinYuan ได้เพิ่มประสิทธิภาพอัตราส่วนโลหะผสมหลักของ SnAgCu และการผสมฟลักซ์แอคทีฟฟลักซ์ระดับนาโน ทำให้สามารถลดแรงเฉือนของรอยประสานที่ <8% หลังจาก 500 รอบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลัน จาก -40°C ถึง +125°C โดยมีปริมาณฮาโลเจนที่<900ppm ซึ่งตรงตามข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือในระยะยาวสำหรับอุปกรณ์ 5G อย่างครบถ้วน ประสานในสถานการณ์การเชื่อมต่อที่มีความหนาแน่นสูง เช่น โมดูล RF ของสถานีฐาน 5G และอาร์เรย์เสาอากาศคลื่นมิลลิเมตร

สภาพทรงกลม การกระจายขนาดอนุภาค และระดับออกซิเดชันของอนุภาคผงดีบุกในสารบัดกรี SAC ส่งผลโดยตรงต่อความสมบูรณ์ของการปลดปล่อยและความครอบคลุมของแผ่นในระหว่างการพิมพ์สารบัดกรี สายการผลิตจริงพบว่าผงดีบุกทรงกลมที่มี D50 ที่ 25μm สามารถบรรลุอัตราการปลดปล่อยได้มากกว่า 92% บนสเตนซิลที่มีรูรับแสง 38μm เมื่อค่าเบี่ยงเบน D50 เกิน ±1.5μm หรือมีปริมาณออกซิเจน >0.5wt% อัตราข้อบกพร่องของการเชื่อมประสานและการบัดกรีที่ไม่เพียงพอจะเพิ่มขึ้นมากกว่า 3 เท่า ความเข้ากันได้ของกระบวนการของสารบัดกรี, สารบัดกรี SAC และสารบัดกรีผงดีบุกจะต้องขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของอนุภาคที่วัดได้

ในระหว่างการประมวลผลแผ่น PCB ประสิทธิภาพการบัดกรีของกระบวนการ ENIG, Immersion Silver และ OSP จะแตกต่างกันอย่างมาก ชั้น ENIG ทนต่อการเกิดออกซิเดชันแต่มีความสามารถในการเปียกได้ต่ำ ต้องใช้สารบัดกรีที่มีฤทธิ์สูง การแช่ซิลเวอร์มีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนสีของซัลไฟด์และไวต่ออุณหภูมิสูงสุดของการไหลกลับ ความหนาของฟิล์ม OSP ที่ไม่สม่ำเสมออาจทำให้บริเวณนั้นไม่เปียก กระบวนการทั้งสามนี้ต้องได้รับการจัดการที่แตกต่างกันในการออกแบบรูรับแสงแบบสเตนซิล การตั้งค่าโปรไฟล์การรีโฟลว์ และสภาวะการจัดเก็บวัสดุที่เข้ามา

ในระหว่างกระบวนการบัดกรีแบบจุ่มพิน การเกิดออกซิเดชันของพื้นผิวอ่างบัดกรีเป็นสาเหตุหลักของการสร้างขี้โลหะอย่างต่อเนื่อง ฟลักซ์ป้องกันการเกิดออกซิเดชันของ JiaJinYuan ผ่านผลเสริมฤทธิ์กันของการครอบคลุมแบบไดนามิกและส่วนผสมออกฤทธิ์ ก่อให้เกิดฟิล์มเฉื่อยหนาแน่นบนพื้นผิวอ่างบัดกรี ลดอัตราการออกซิเดชันลงมากกว่า 70% ในระหว่างการบัดกรีแบบจุ่มพิน ลดการผลิตขยะรายวันลง 1.2 กก. ขยายวงจรการทำความสะอาดของหม้อบัดกรีอย่างมีนัยสำคัญ และรักษาเสถียรภาพการเปียกของข้อต่อประสาน

ส่วนประกอบในบรรจุภัณฑ์ 01005 ซึ่งมีขนาดแผ่นเล็กมากและความทนทานต่อปริมาตรของสารบัดกรีที่แคบ ถือเป็นพื้นที่ที่มีการเกิดเม็ดบีดบัดกรีสูง เม็ดบีดบัดกรีที่ตกค้างสามารถทำให้เกิดการคายประจุและการพังทลายระหว่างการทดสอบแรงดันไฟฟ้าสูง ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือของฉนวนของผลิตภัณฑ์ ข้อมูลสายการผลิตจาก JiaJinYuan แสดงให้เห็นว่าข้อบกพร่องประเภทนี้คิดเป็น 68.3% ของอุบัติการณ์ของเม็ดบีดบัดกรีทั้งหมด โดยต้องมีการควบคุมที่ประสานงานจากสามด้าน ได้แก่ การออกแบบรูรับแสงลายฉลุ ความดันของไม้กวาดหุ้มยาง และบรรยากาศการรีโฟลว์

เพื่อแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง เช่น การสะสมของโลหะบัดกรีที่ไม่สม่ำเสมอ การบัดกรีเย็น และการเชื่อมประสานระหว่างการบัดกรีฟอยล์ทองแดงหนาบนกระดานหลายชั้น บทความนี้ได้ใช้ข้อมูลที่วัดได้ในช่วง 20 ปีจากสายการผลิตของ Jia Jinyuan โดยมุ่งเน้นไปที่วิธีการควบคุมปริมาณของโลหะบัดกรีที่แม่นยำ และให้รายละเอียดเกี่ยวกับตรรกะที่ตรงกันสำหรับพารามิเตอร์การพิมพ์ของโลหะบัดกรีทองแดงหนา ซึ่งครอบคลุมการดำเนินการหลัก เช่น การออกแบบช่องลายฉลุ แรงดันของปาดน้ำและการประสานความเร็ว และการตั้งค่าเกณฑ์การตรวจจับ SPI ก่อนการบัดกรีแบบรีโฟลว์