Các khoảng trống bên trong trong các mối hàn của thiết bị BGA và QFN không phải là các khuyết tật riêng Biệt mà là kết quả của hoạt động kết hợp của nhiều Biến số quy trình, chẳng hạn như độ dày In dán hàn không đồng đều, đường bay hơi từ thông bị chặn trong quá trình nóng chảy lại, độ tinh khiết nitơ không đủ và khả năng thấm ướt của bề mặt miếng PCB bị suy giảm. Khi các khoảng trống đã hình thành, chúng không thể được loại bỏ trong các quy trình tiếp theo, do đó, việc kiểm soát phải được thực hiện từ các bước sản xuất đầu tiên.
Vị trí trống xác định mức độ rủi ro thất bại
Chúng tôi đã theo dõi hình ảnh X-quang của 28 lô thiết bị QFN-48 trên dây chuyền sản xuất JJY trong ba tháng liên tiếp và nhận thấy rằng nếu các khoảng trống tập trung ở khu vực trung tâm của mối hàn có đường kính lớn hơn 75 μm thì hệ số tập trung ứng suất nhiệt của chúng tăng 2,1 lần. Trong khi các lỗ rỗng nhỏ (<30 μm) nằm ở bốn góc của mối hàn có tác động hạn chế đến sự dẫn nhiệt, chúng có thể dễ dàng gây ra hiện tượng đứt gãy do cắt. Điều này cho thấy rằng kích thước và vị trí khoảng trống phải được đánh giá đồng thời, thay vì chỉ nhìn vào tỷ lệ tổng diện tích.
Các thông số In dán hàn ảnh hưởng trực tiếp đến xác suất tạo khoảng trống
Khi ba thông số—dao động áp suất chổi cao su ±0,3 kgf, độ nhám của thành lỗ trên khuôn tô Ra > 0,8 μm và tốc độ nhả dưới 15 mm/s—đều nằm ngoài tầm kiểm soát, thì tốc độ truyền chất hàn dán giảm 12% với hiện tượng bám đuôi nghiêm trọng, làm chặn các kênh thoát khí trong quá trình hàn lại. Tỷ lệ trống tăng từ mức bình thường 8% lên 37%, với 62% số khoảng trống đi kèm với việc bắc cầu cục bộ.
Khí quyển Reflow và trạng thái PCB khuếch đại phối hợp các mối nguy hiểm khoảng trống
Khi điểm sương nitơ trong lò cao hơn -40°C và độ dày màng OSP trên tấm PCB vượt quá 0,4 μm, sức căng bề mặt trong giai đoạn nóng chảy kem hàn tăng lên bất thường, khiến khí phân hủy từ thông khó thâm nhập vào lớp hàn lỏng và thoát ra ngoài. Thể tích rỗng trung bình tăng 40%. Tại thời điểm này, ngay cả khi nhiệt độ cao nhất đáp ứng tiêu chuẩn, một số lượng lớn lỗ rỗng kín vẫn tồn tại bên trong mối hàn và tiết diện dẫn điện thực tế giảm 19%.
Các Biện pháp ngăn chặn khoảng trống khả thi cho dây chuyền sản xuất
Đối với lần kiểm tra sản phẩm đầu tiên hàng ngày, 3 thiết bị BGA phải được lấy mẫu dưới kính hiển vi 200× để kiểm tra góc làm ướt ở mép Bi hàn. Nếu quan sát thấy góc tù >85° hoặc chiều cao leo lên của kem hàn <1/3 đường kính Bi hàn, hãy dừng dây chuyền ngay lập tức để hiệu chỉnh độ căng của khuôn tô và kiểm tra lại độ tinh khiết của nitơ. Đồng thời, lấy PCB từ cùng một lô để tiến hành kiểm tra góc tiếp xúc bề mặt tấm đệm; góc tiếp xúc >68° được coi là hỏng OSP và những bảng như vậy không được đưa vào sản xuất.
