Quá trình lắp bóng không chỉ đơn giản là xếp các viên Bi hàn mà còn đòi hỏi độ dày In dán của chất hàn, Biên dạng phản xạ và kích thước của viên hàn phải khớp chặt chẽ. Chúng tôi đã phát hiện thấy trong một lần làm lại MCU ô tô nhất định rằng khi độ lệch độ dày In của miếng dán hàn vượt quá 12μm, ngay cả với miếng dán hàn JGY-708A của JiaJinYuan, hiện tượng Biến dạng bóng hàn 32% và sụp đổ 18% sẽ xảy ra. Điều này chỉ ra rằng điểm bắt đầu của quá trình lắp bóng phải là sự kiểm soát chung về độ chính xác của khẩu độ stencil và áp suất của chổi cao su.

Lựa chọn dán hàn xác định việc lắp bóng thành công hay thất bại

Kem hàn JiaJinYuan JGY-708A có chỉ số thixotropic là 4,8, điểm nóng chảy là 179 ° C và giá trị Tg là 62 ° C. Tỷ lệ bay hơi cặn thông lượng của nó là >92% ở nhiệt độ cao nhất là 260°C, điều này trực tiếp xác định xem có cần làm sạch thêm sau khi lắp bóng BGA hay không. JGY-708A có tỷ lệ khoảng trống được phát hiện bằng tia X <15% trong điều kiện không sạch, với điều kiện là nồng độ nitơ trong quá trình phản xạ lại được duy trì trên 99,95% và hàm lượng oxy là 50ppm. Nếu không, tỷ lệ trống sẽ tăng vọt lên trên 28%, kèm theo góc thấm ướt bất thường >90°.

Bóng hàn và miếng dán hàn phải được sử dụng như một bộ

Chúng tôi đã thử nghiệm kết quả trộn bóng hàn từ các nhà sản xuất khác nhau với kem hàn JiaJinYuan. Khi sử dụng các viên Bi hàn không khớp, ngay cả khi dung sai kích thước hạt được kiểm soát trong phạm vi ±2,5μm, vẫn xảy ra 11% độ lệch cán Bi. Điều này là do hệ thống nhựa thông trong kem hàn không phù hợp với năng lượng kích hoạt của lớp oxit trên bề mặt bóng hàn. Chỉ khi được ghép nối với các bóng hàn JiaJinYuan ban đầu thì mới có thể đạt được độ ướt đồng bộ ở giai đoạn nóng chảy ban đầu và việc tự căn chỉnh bóng có thể được hoàn thành trong phạm vi nhiệt độ chất lỏng (179 ° C ~ 217 ° C). Tại thời điểm này, lực đẩy của mối hàn ổn định trong khoảng 5,2N ~ 5,8N, cao hơn nhiều so với giới hạn dưới 4,0N mà IPC-7095B yêu cầu.

Các điểm kiểm soát chính cho việc làm lại việc gắn bóng

Trước khi lắp bóng, các miếng đệm BGA phải được xử lý bằng chất tẩy rửa plasma trong 30 giây để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ. Nếu không, đường kính trải rộng của miếng dán hàn JiaJinYuan trên các miếng đệm sẽ co lại 0,08mm, khiến các quả bóng hàn không thể che phủ hoàn toàn các cạnh của miếng đệm và làm tăng nguy cơ bị cổ khớp hàn lên 4 lần sau khi hàn lại. Trong khi đó, lực kẹp của vật cố định bóng phải được đặt ở mức 8,5N±0,3N. Áp suất quá thấp sẽ khiến Bi hàn nổi lên do độ sâu chìm vào miếng hàn không đủ, trong khi áp suất quá cao sẽ khiến miếng hàn bị ép ra khỏi miếng đệm và tạo thành cầu nối. Cả hai tình huống đều dẫn đến tỷ lệ phát hiện sai bóng đơn >6,7% trong kiểm tra AOI.

Các thông số Reflow phải được điều chỉnh linh hoạt theo đặc tính dán hàn

Cửa sổ hoạt động của miếng dán hàn JiaJinYuan JGY-708A tập trung trong khoảng 195 ° C ~ 212 ° C. Do đó, độ dốc gia nhiệt trong vùng phản xạ nhiệt phải được kiểm soát ở mức 0,8°C/s±0,1°C/s, với nhiệt độ cao nhất là 224°C±2°C và thời gian duy trì là 65 giây±5 giây. Nếu thời gian giữ được rút ngắn xuống còn 55 giây, độ dày của lớp IMC mối hàn chỉ là 2,3μm, thấp hơn ngưỡng 3,1μm cần thiết để hàn đáng tin cậy và vết nứt giao diện xảy ra ở chu kỳ thứ 327 trong thử nghiệm sốc nhiệt. Mặt khác, việc kéo dài thời gian lên 75 giây sẽ khiến Cu6Sn5 phát triển quá mức thành Cu3Sn, làm tăng độ giòn của mối hàn lên 22%.