SMT гадәти эретеп ябыштыручы паста һавасын чагылдыручы эретеп ябыштыру куышлыгын анализлау һәм чишелеш (2023 Essence Edition) куллана, сез моңа лаек!
1. Кереш
Схема тактасын җыюда, эретеп ябыштыручы паста башта схема тактасына ябыштырыла, аннары төрле электрон компонентлар беркетелә.Ниһаять, чагылдырылган мичтән соң, эретеп ябыштыручы пастадагы калай бөртекләр эретелә һәм төрле электрон компонентлар һәм электр тактасының эретеп ябыштыручы электр субмодулаларын җыюны бергәләп эретәләр.surfaceир өсте технологиясе (SMT) югары тыгызлыктагы упаковка продуктларында кулланыла, мәсәлән, система дәрәҗәсе пакеты (siP), балгридаррей (BGA) җайланмалары, һәм көчсез Чип, квадрат яссы пиннан азрак пакет (QFN дип атала). ) җайланма.
Эретеп ябыштыручы эретеп ябыштыру процессының һәм материалларның характеристикалары аркасында, бу эретеп ябыштыручы эретеп ябыштырганнан соң, эретеп ябыштыру өлкәсендә тишекләр булачак, бу электр характеристикасына, җылылык үзлекләренә һәм продуктның механик үзлекләренә тәэсир итәчәк, һәм хәтта продукт җитешсезлегенә китерә, шуңа күрә, эретеп ябыштыручы эретеп ябыштыру куышлыгын яхшырту процесс һәм техник проблемага әйләнде, кайбер тикшерүчеләр BGA эретеп ябыштыручы куыш куышлыгының сәбәпләрен анализладылар һәм өйрәнделәр, яхшырту чишелешләре, гадәти эретүче белән тәэмин иттеләр. 10 мм2-тан зуррак QFN эретеп ябыштыру процессын ябыштыру яки 6 мм2-тан зуррак эретеп ябыштыру мәйданы җитми.
Эретеп ясалган тишекне яхшырту өчен Preformsolder эретеп ябыштыру һәм вакуум рефлюкс мич белән эретү.Префабрикацияләнгән эретеп ябышу өчен махсус җиһазлар кирәк.Мәсәлән, чип префабрикацияләнгән эретеп ябыштырылганнан соң, чип офсетланган һәм җитди иелгән.Әгәр дә флук монтаж чипы чагылдырылса, аннары күрсәтелсә, процесс ике чагылыш белән арттырыла, һәм префабрикацияләнгән эретеп ябыштыручы материалның бәясе эретү пастасына караганда күпкә югарырак.
Вакуум рефлюкс җиһазлары кыйбатрак, мөстәкыйль вакуум камерасының вакуум сыйдырышлыгы бик түбән, чыгымнар югары түгел, һәм калай чәчү проблемасы җитди, бу югары тыгызлык һәм кечкенә тонны куллануда мөһим фактор. продуктлар.Бу кәгазьдә, гадәти эретеп ябыштыручы эретеп ябыштыру процессына нигезләнеп, эретеп ябыштыру куышлыгын яхшырту, эретеп ябыштыру куышы аркасында пластик мөһер яру проблемаларын чишү өчен яңа икенчел рефлинг эретеп ябыштыру процессы эшләнә һәм кертелә.
2 Солдер пастасы бастыру рефловой эретеп ябыштыру куышлыгы һәм җитештерү механизмы
2.1 Эретеп ябыштыру
Эретеп ябыштырганнан соң, продукт рентген астында сынадылар.Эретеп ябыштыручы зонадагы тишекләр, эретеп ябыштыручы катламда эретеп ябыштыручы булмау аркасында, 1 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә.
Күпчелек тишекне рентген ачыклау
2.2 Эретеп ябыштыру механизмы
Мисал итеп sAC305 эретеп ябыштыручы пастаны алсак, төп композиция һәм функция 1-нче таблицада күрсәтелгән.Калай эретүченең агымга авырлыгы якынча 9: 1, күләм күләме якынча 1: 1.
Солдат пастасы бастырылып, төрле электрон компонентлар белән урнаштырылганнан соң, рефлюкс миче аша үткәндә, эретеп ябыштыру, активлаштыру, рефлюкс һәм суыту дүрт этап узачак.Солдат пастасының торышы шулай ук төрле этапларда төрле температуралар белән аерылып тора, 2 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә.
Күрсәткеч эретүнең һәр өлкәсе өчен профиль сылтамасы
Preылыту һәм активлаштыру этабында, эретеп ябыштыручы пастадагы үзгәрүчән компонентлар җылытылганда газга ватилизацияләнәчәк.Шул ук вакытта, эретеп ябыштыручы катлам өслегендәге оксид алынгач, газлар чыгарылачак.Бу газларның кайберләре ватилизацияләнәчәк һәм эретеп ябыштыручы пастаны калдырачак, һәм агып торган ватилизация аркасында эретеп ябыштыручылар каты конденсацияләнәчәк.Рефлюкс этапында, эретеп ябыштыручы пастадагы калган агым тиз парга әйләнәчәк, калай мишәрләр эреп бетәчәк, аз күләмле үзгәрүчән газ һәм калай мончалар арасындагы һаваның күп өлеше вакытында таралмаячак, һәм калдык эретелгән калай һәм эретелгән калай киеренкелеге астында гамбургер сандвич структурасы бар һәм схема тактасы эретеп ябыштыручы такта һәм электрон компонентлар белән тотыла, һәм сыек калайга төрелгән газны өскә күтәрелү белән генә коткару авыр. Upperгары эретү вакыты бик кыска.Эретелгән калай суынып, каты калайга әйләнгәч, эретеп ябыштыру катламында тишекләр барлыкка килә һәм 3 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә эретеп тишекләр барлыкка килә.
Эретеп ябыштыручы эретеп ябыштыручы бушлыкның схематик схемасы
Эретеп ябыштыруның төп сәбәбе шунда: эретелгәннән соң эретеп ябыштырылган һава яки үзгәрүчән газ тулысынча агып чыкмый.Йогынты ясаучы факторларга эретеп ябыштыручы паста материалы, эретеп ябыштыручы паста бастыру формасы, эретеп ябыштыру күләме, рефлюкс температурасы, рефлюкс вакыты, эретеп ябыштыру күләме, структурасы һ.б.
3. Эретеп ябыштыручы эретеп ябыштыручы тишекләрне эретеп ябыштыручы паста бастыру факторларын тикшерү
QFN һәм ялан чип сынаулары эретеп ябыштыручы бушлыкның төп сәбәпләрен раслау өчен, һәм эретеп ябыштыручы бушлыкны эретү пастасы белән бастыру өчен кулланылды.QFN һәм ялан чип эретеп ябыштыручы эретеп ябыштыручы продукт профиле 4 нче рәсемдә күрсәтелгән, QFN эретеп ябыштыру өслегенең зурлыгы 4,4 ммх4.1 мм, эретеп ябыштыру өслеге калайланган катлам (100% саф калай);Ялан чипның эретеп ябыштыру күләме 3,0 ммх2,3 мм, эретеп ябыштыру катламы никель-ванадий биметалл катлам, өслек катламы ванадиум.Субстратның эретеп ябыштыручы электролсыз никель-палладий алтынга батуы, калынлыгы 0,4μm / 0.06μm / 0.04μm иде.SAC305 эретү пастасы кулланыла, эретеп ябыштыручы паста бастыру җиһазлары - DEK Horizon APix, рефлюкс мич җиһазлары BTUPyramax150N, рентген җиһазлары DAGExD7500VR.
QFN һәм ялан чип эретеп ябыштыру рәсемнәре
Тест нәтиҗәләрен чагыштыруны җиңеләйтү өчен, 2-нче таблицада шартларда эретеп ябыштыру эшләнде.
Эретеп ябыштыру шартлары таблицасы
Surfaceир өстенә монтажлау һәм чагылдыру белән эретеп ябыштыру тәмамлангач, эретеп ябыштыру катламы рентген ярдәмендә табылды, һәм 5 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, QFN төбендә эретеп ябыштыру катламында зур тишекләр һәм ялан чип барлыгы ачыкланды.
QFN һәм Чип Голограммасы (рентген)
Калай мишәр зурлыгы, корыч балчык калынлыгы, ачылу мәйданы, корыч челтәр формасы, рефлюкс вакыты һәм мичнең иң югары температурасы эретеп ябыштыручы бушлыкларга тәэсир итәчәк, бик күп тәэсир итүче факторлар бар, алар турыдан-туры DOE тесты белән тикшереләчәк, һәм эксперимент саны. төркемнәр бик зур булачак.Корреляция чагыштыру тесты аша төп йогынты ясаучы факторларны тиз тикшерергә һәм билгеләргә, аннары DOE аша төп йогынты ясаучы факторларны оптимальләштерергә кирәк.
3.1 Солдат тишекләренең һәм эретеп ябыштыручы калай бөртекләренең үлчәмнәре
3 тибы (мишәр зурлыгы 25-45 мм) SAC305 эретеп ябыштыручы сынау белән, башка шартлар үзгәрешсез кала.Күрсәтелгәннән соң, эретеп ябыштыручы катламдагы тишекләр үлчәнәләр һәм 4 типтагы паста белән чагыштыралар.Эретеп ясалган катламдагы тишекләр ике төрле эретеп ябыштыручы паста арасында аерылып тормыйлар, бу төрле мишәр зурлыгында эретеп ябыштыручы пастаның эретү катламындагы тишекләргә тәэсир итмәвен күрсәтә, бу тәэсир итүче фактор түгел, .әр сүзнең.6 Күрсәтелгәнчә.
Металл калай порошок тишекләрен төрле кисәкчәләр зурлыклары белән чагыштыру
3.2 Эретеп ябыштыру куышлыгының калынлыгы һәм басылган корычтан
Күрсәтелгәннән соң, эретеп ябыштырылган катламның куыш мәйданы 50 мм, 100 мм һәм 125 мм калынлыктагы басма корыч белән үлчәнде, һәм башка шартлар үзгәрешсез калды.Төрле калынлыктагы корыч плитәнең (эретеп ябыштыручы пастаның) QFNга тәэсире 75 мм калынлыктагы басма корыч белән чагыштырылуы ачыкланды, корыч торның калынлыгы арта барган саен, куыш мәйданы әкренләп кими.Билгеле калынлыкка (100μм) җиткәч, куыш мәйданы кире кайтачак һәм 7-нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, корыч торның калынлыгы арту белән арта башлый.
Бу шуны күрсәтә: эретеп ябыштыручы паста күләме артканда, рефлюкслы сыек калай чип белән каплана, һәм һавадан чыгу чыганагы дүрт ягында тар.Солдат пастасы күләме үзгәртелгәч, калдыклы һаваның чыгу урыны да арта, һәм сыек калайга төрелгән һаваның тиз арада шартлавы яки сыек калайдан качып торган сыек газ QFN һәм чип тирәсендә таралуга китерәчәк.
Тест ачыклаганча, корыч сетка калынлыгы арту белән, һава яки үзгәрүчән газ качу аркасында килеп чыккан күпер шартлавы да артачак, һәм калайның QFN һәм чип тирәсендә таралу ихтималы да тиешенчә артачак.
Төрле калынлыктагы корыч челтәрдәге тишекләрне чагыштыру
3.3 Эретеп ябыштыру куышлыгының мәйдан корпусы
100%, 90% һәм 80% ачылу белән бастырылган корыч плитәләр сынадылар, һәм башка шартлар үзгәрешсез калды.Күрсәтелгәннән соң, эретеп ябыштырылган катламның куыш мәйданы үлчәнде һәм 100% ачылу дәрәҗәсе белән басылган корыч меш белән чагыштырылды.8-нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, 100% һәм 90% 80% ачылу шартларында эретеп ябыштырылган катлам куышлыгында зур аерма юклыгы ачыкланды.
Төрле корыч сеткаларның төрле ачылу мәйданын чагыштыру
3.4 Эретелгән куышлык һәм басма корыч форма
B полосасының эретеп ябыштыручы пастасын һәм с сызыклы челтәрне бастыру формасы белән, башка шартлар үзгәрешсез кала.Күрсәтелгәннән соң, эретеп ябыштыру катламының куыш мәйданы үлчәнә һәм челтәрнең бастыру формасы белән чагыштырыла.9-нчы рәсемдә күрсәтелгәнчә, челтәр, полоса һәм омтылган челтәр шартларында эретеп ябыштыру катламының куышлыгында зур аерма юклыгы ачыкланды.
Корычтан ясалган төрле режимдагы тишекләрне чагыштыру
3.5 Эретеп ябыштыру куышлыгы һәм рефлюкс вакыты
Озакка сузылган рефлюкс вакыты (70 с, 80 с, 90 с) сынаудан соң, башка шартлар үзгәрешсез кала, эретеп ябыштыру катламындагы тишек рефлюкстан соң үлчәнде, һәм рефлюкс вакыты 60 с белән чагыштырганда, арту белән ачыкланды. рефлюкс вакыты, эретеп ябыштыручы тишек мәйданы кимеде, ләкин кыскарту амплитудасы вакыт арту белән әкренләп кимеде, 10 нчы рәсемдә күрсәтелгәнчә. Бу шуны күрсәтә: рефлюкс вакыты җитмәгән очракта, рефлюкс вакытын арттыру һаваның тулы ташуына ярдәм итә. эретелгән сыек калай белән уралган, ләкин рефлюкс вакыты билгеле бер вакытка артканнан соң, сыек калай белән уралган һава кабат ташып китү кыен.Рефлюкс вакыты - эретеп ябышу куышына тәэсир итүче факторларның берсе.
Төрле рефлюкс вакыт озынлыгын буш чагыштыру
3.6 Эретеп ябыштыру куышлыгы һәм иң югары мич температурасы
240 ℃ һәм 250 ℃ иң югары мич температурасы сынаулары һәм башка шартлар үзгәрмәгәндә, эретеп ябыштырылган катламның куыш мәйданы чагылганнан соң үлчәнде, һәм 260 ℃ иң югары мич температурасы белән чагыштырганда, төрле мич температурасы шартларында, куышлык ачыкланды. QFN һәм чипның эретеп ябыштырылган катламы, 11 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, зур үзгәрмәде, бу төрле мич температурасының QFNга һәм чипның эретеп ябыштыру катламындагы тишеккә тәэсир итмәвен күрсәтә, бу тәэсир итүче фактор түгел.
Төрле температураны буш чагыштыру
Aboveгарыдагы сынаулар шуны күрсәтә: QFN һәм чипның эретеп ябышу катламына тәэсир итүче мөһим факторлар - рефлюкс вакыты һәм корыч меш калынлыгы.
4 Солдер пастасы бастыру рефловкасы эретеп ябыштыру куышлыгын яхшырту
4.1DOE эретеп ябыштыру куышлыгын яхшырту
QFN һәм чипның эретеп ябыштыру катламындагы тишек төп йогынты ясаучы факторларның оптималь кыйммәтен табып яхшыртылды (рефлюкс вакыты һәм корыч меш калынлыгы).Эретеп ябыштыручы паста SAC305 тип 4, корыч челтәр формасы челтәр тибы (100% ачылу дәрәҗәсе), мичнең иң югары температурасы 260 was, һәм башка сынау шартлары сынау җиһазлары белән бер үк иде.DOE тесты һәм нәтиҗәләре таблицада күрсәтелде. Корыч челтәр калынлыгының һәм рефлюкс вакытының QFN һәм чип эретеп ябыштыручы тишекләргә тәэсире 12 нче рәсемдә күрсәтелгән. һәм 80 с рефлюкс вакыты QFN һәм чипның эретеп ябыштыру куәтен сизелерлек киметергә мөмкин.QFN эретеп ябыштыру куышлыгы максимум 27,8% тан 16,1% ка кадәр, ә чипның эретеп ябыштыру тизлеге максимум 20,5% тан 14,5% ка кадәр киметелә.
Тестта оптималь шартларда 1000 продукт җитештерелде (100 мм корыч меш калынлыгы, 80 с рефлюкс вакыты), һәм эретеп ябыштыру куышлыгы 100 QFN һәм чип очраклы рәвештә үлчәнде.QFN-ның эретеп ябыштыру куышлыгы 16,4% иде, һәм чипның эретеп ябыштыру куышлыгы 14,7% иде, чипның һәм чипның эретеп ябышу тизлеге кимеде.
4.2 Яңа процесс эретеп ябыштыру куышлыгын яхшырта
Факттагы производство ситуациясе һәм сынау шуны күрсәтә: чип төбендәге эретеп ябыштыру мәйданы 10% тан ким булмаганда, корычны бәйләү һәм формалаштыру вакытында чип куышлыгының торышын яру проблемасы килеп чыкмас.DOE белән оптимальләштерелгән процесс параметрлары гадәти эретеп ябыштыручы эретеп ябыштырудагы тишекләрне анализлау һәм чишү таләпләренә җавап бирә алмый, һәм чипның эретеп ябышу куышлыгы тизлеген тагын да киметергә кирәк.
Эретеп ябыштырылган чип эретеп ябыштыручы газны кача алмаганга, чип төбендәге тишек тизлеге эретеп ябыштырылган газны бетереп яки киметеп тагын да кими.Ике эретеп ябыштыручы паста бастыру белән эретеп ябыштыруның яңа процессы кабул ителде: берсе эретеп ябыштыручы паста бастыру, берсе рефлекция QFNны капламый һәм газны эретеп ябыштыручы ялан чип;Икенчел эретеп ябыштыручы паста бастыру, пач һәм икенчел рефлюксның конкрет процессы 13 нче рәсемдә күрсәтелгән.
75μм калынлыктагы эретеп ябыштыручы паста беренче тапкыр бастырылганда, чип каплагычсыз эретеп ябыштыручы газның күбесе өслектән кача, һәм рефлюкстан соң калынлыгы 50μм тирәсе.Беренчел рефлюкс тәмамланганнан соң, суытылган каты эретеп ябыштыручы өслегендә кечкенә квадратлар басыла (эретеп ябыштыручы паста күләмен киметү, газ агызу күләмен киметү, эретеп ябыштыруны киметү яки бетерү өчен), һәм эретеп ябыштыручы паста. калынлыгы 50 мм (югарыдагы тест нәтиҗәләре шуны күрсәтә: 100 мм иң яхшы, шуңа күрә икенчел басманың калынлыгы 100 μm.50 μm = 50 μm), аннары чипны урнаштырыгыз, аннары 80 с аша кайтыгыз.Беренче басма һәм чагылдырудан соң эретеп ябыштыручыда тишек юк диярлек, икенче басмада эретеп ябыштыручы паста кечкенә, эретеп ябыштыру тишеге кечкенә, 14 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә.
Солдат пастасы ике тапкыр бастырылганнан соң, буш рәсем
4.3 Эретеп ябыштыру куышының эффектын тикшерү
2000 продукт җитештерү (беренче полиграфия корыч калынлыгы 75 мм, икенче полиграфия корыч калынлыгы 50 мм), башка шартлар үзгәрми, 500 QFN очраклы үлчәү һәм чип эретеп ябыштыру куышлыгы яңа процесс тапты беренче рефлюкстан соң бушлык юк, икенче рефлюкстан соң QFN эретеп ябыштыру куышының максималь дәрәҗәсе 4,8%, һәм чипның эретеп ябыштыру куышының максималь дәрәҗәсе 4,1%.Оригиналь бер паста бастыру эретеп ябыштыру процессы һәм DOE оптимальләштерелгән процесс белән чагыштырганда, эретеп ябыштыру куышлыгы сизелерлек кими, 15 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, барлык продуктларның функциональ сынауларыннан соң чип ярыклары табылмады.
5 Аннотация
Эретеп ябыштыручы пастаны оптимизацияләү һәм рефлюкс вакыты эретеп ябыштыру куышлыгын киметергә мөмкин, ләкин эретеп ябыштыру куышлыгы әле зур.Ике эретеп ябыштыручы паста бастыру рефловой эретеп ябыштыру ысулларын куллану эретеп ябыштыру куышлыгын тизләтә ала.QFN чылбырының эретеп ябыштыру мәйданы массалы производствода тиешенчә 4,4 мм x4.1 мм һәм 3.0 мм х2,3 мм булырга мөмкин.Бу кәгазьдәге тикшеренүләр эре эретеп ябыштыру өслегенең эретеп ябыштыру проблемасын яхшырту өчен мөһим белешмәлек бирә.