SMT adaty lehim pastasy howa şöhlelendiriji kebşirleme boşlugynyň derňewini we çözgüdini ulanýar (2023 Essence Edition), siz oňa mynasyp!
1 Giriş
Zynjyr tagtasynyň ýygnagynda lehim pastasy ilki zynjyr tagtasynyň lehim padinde çap edilýär, soň bolsa dürli elektron bölekleri berkidilýär. Ahyrynda, şöhlelenýän peçden soň, lehim pastasyndaky galaýy monjuklar ereýär we her dürli elektron bölekleri we elektrik tagtasynyň lehim ýassygy elektrik submodullarynyň ýygnalmagyny amala aşyrmak üçin kebşirlenýär. ýerüsti tehnologiýa (sMT) ulgam derejesindäki paket (siP), ballgridarray (BGA) enjamlary we güýçli ýalaňaç Çip, kwadrat tekiz pin az paket (QFN diýlip atlandyrylýan dört aatNo-gurşun) ýaly ýokary dykyzlykly gaplama önümlerinde has köp ulanylýar. ) enjam.
Lehim pastasy kebşirleme prosesiniň we materiallarynyň aýratynlyklary sebäpli, bu uly lehimli ýerüsti enjamlaryň şöhlelendirilen kebşirlemeginden soň, lehim kebşirleýiş meýdançasynda deşik bolar, bu önümiň elektrik aýratynlyklaryna, ýylylyk aýratynlyklaryna we mehaniki aýratynlyklaryna täsir eder we hatda önümiň näsazlygyna sebäp bolýar, şonuň üçin lehim pastasynyň şöhlelendiriji kebşirleme boşlugyny gowulandyrmak prosesi we çözülmeli tehniki meselä öwrüldi, käbir gözlegçiler BGA lehimli top kebşirleme boşlugynyň sebäplerini seljerdiler we öwrendiler we adaty lehimleri gowulandyrdylar. 10 mm2-den uly QFN kebşirleýiş meýdançasyny ýa-da 6 mm2-den uly kebşirleýiş meýdançasyny ýelmeşdiriň.
Kebşirleme deşigini gowulandyrmak üçin “Preformsolder” kebşirleme we wakuum refleksi peç kebşirlemesini ulanyň. Öndürilen lehim akymy görkezmek üçin ýörite enjamlary talap edýär. Mysal üçin, çip gönüden-göni taýýarlanan lehimde goýlandan soň, çip ýapylýar we çynlakaý egilýär. Eger flux monta chip çipi şöhlelendirilip, soňra görkezilse, amal iki şöhlelendirme bilen ýokarlanýar we prefabrik lehim we akym materialynyň bahasy lehim pastasyndan has ýokary.
Wakuum refleksi enjamlary has gymmat, garaşsyz vakuum kamerasynyň vakuum kuwwaty gaty pes, çykdajy öndürijiligi ýokary däl we ýokary dykyzlygy we kiçi çukuryň ulanylmagynda möhüm faktor bolan galaýy pyrlamak meselesi çynlakaýdyr. önümleri. Adaty lehim pastasy reflow kebşirleýiş prosesine esaslanyp, bu kagyzda kebşirleme boşlugyny gowulaşdyrmak we kebşirleme boşlugy sebäpli dörän plastmassa möhür döwmek meselelerini çözmek üçin täze ikinji derejeli şöhlelendiriji kebşirleme prosesi işlenip düzülýär we girizilýär.
2 Lehimli pasta çap ediji şöhlelendiriji kebşirleme boşlugy we önümçilik mehanizmi
2.1 Kebşirleme boşlugy
Yzygiderli kebşirlänsoň, önüm rentgen arkaly synag edildi. Has açyk reňkli kebşirleýiş zonasyndaky deşikleriň, 1-nji suratda görkezilişi ýaly, kebşirleýiş gatlagynda lehimiň ýeterlik däldigi ýüze çykaryldy.
Köpürjik deşigini rentgen arkaly kesgitlemek
2.2 Kebşirleýiş boşlugynyň emele geliş mehanizmi
Mysal hökmünde sAC305 lehim pastasyny alyp, esasy düzümi we funksiýasy 1-nji tablisada görkezilýär. Akym we galaýy monjuklar pasta görnüşinde birleşdirilýär. Galan lehimleriň akymyna agramy takmynan 9: 1, göwrüm gatnaşygy bolsa 1: 1 töweregi.
Lehim pastasy çap edilip, dürli elektron bölekleri bilen gurlansoň, lehim pastasy refleks peçinden geçende gyzdyrmak, işjeňleşdirmek, refleksi we sowatmak boýunça dört basgançakdan geçer. Lehim pastasynyň ýagdaýy, 2-nji suratda görkezilişi ýaly dürli basgançaklarda dürli temperatura bilen tapawutlanýar.
Yzygiderli lehimlemegiň her bir ugry üçin profil salgylanmasy
Preyladyş we işjeňleşdirme tapgyrynda, lehim pastasyndaky akymdaky üýtgäp durýan komponentler gyzdyrylanda gazda üýtgeýär. Şol bir wagtyň özünde kebşirleýiş gatlagynyň üstündäki oksid aýrylanda gazlar öndüriler. Bu gazlaryň käbiri üýtgäp, lehim pastasyny galdyrar we akymyň üýtgemegi sebäpli lehim monjuklary berk kondensirlener. Refleks tapgyrynda, lehim pastasyndaky galan akym çalt bugar, galaýy monjuklar erär, az mukdarda üýtgäp durýan gaz we galaýy monjuklaryň arasyndaky howanyň köp bölegi wagtynda dargamaz we galyndy eredilen gap-gaçlar we eredilen gap-gaçlaryň dartgynlylygy astynda gamburger sendwiç gurluşy bolup, zynjyr tagtasynyň lehimleýji paneli we elektron bölekleri tutulýar we suwuk gabyň içine örtülen gaz diňe ýokaryk galyp, gaçmak kyn. gysga. Eredilen gap-gaçlar sowap, gaty gala öwrülende, kebşirleýiş gatlagynda gözenekler peýda bolýar we 3-nji suratda görkezilişi ýaly lehim deşikleri emele gelýär.
Lehim pastasy şöhlelendiriji kebşirlemek arkaly emele gelen boşlugyň shemasy
Kebşirleýiş boşlugynyň düýp sebäbi, eredilenden soň lehim pastasyna örtülen howa ýa-da üýtgäp durýan gazyň doly çykmazlygydyr. Täsir ediji faktorlara lehim pastasy materialy, lehim pastasynyň çap görnüşi, lehim pastasynyň çap ediliş mukdary, refleksi temperaturasy, refleksi wagty, kebşirlemegiň ululygy, gurluşy we ş.m. degişlidir.
3. Lehim pastasynyň çap ediji şöhlelendiriji kebşirleme deşikleriniň täsir ediji faktorlaryny barlamak
QFN we ýalaňaç çip synaglary, kebşirleýiş kebşirleme boşluklarynyň esasy sebäplerini tassyklamak we lehim pastasy bilen çap edilen şöhlelendiriji kebşirleme boşluklaryny gowulandyrmagyň ýollaryny tapmak üçin ulanyldy. QFN we ýalaňaç çip lehimli pasta şöhlelendiriji kebşirleýiş önüminiň tertibi 4-nji suratda görkezilýär, QFN kebşirleýiş ýüzüniň ululygy 4,4mmx4.1mm, kebşirleýiş üstü gaplanan gatlak (100% arassa galaýy); Arealaňaç çipiň kebşirleme ululygy 3.0mmx2.3mm, kebşirleýiş gatlagy nikel-vanadiý bimetal gatlagy, üstki gatlagy bolsa vanadiý. Substratyň kebşirleýiş paneli elektroless nikel-palladim altyna çümdi we galyňlygy 0,4μm / 0.06μm / 0.04μm. SAC305 lehim pastasy ulanylýar, lehim pastasy çap enjamlary DEK Horizon APix, refleks peç enjamlary BTUPyramax150N, rentgen enjamlary DAGExD7500VR.
QFN we ýalaňaç çip kebşirleme çyzgylary
Synag netijelerini deňeşdirmegi aňsatlaşdyrmak üçin, 2-nji tablisadaky şertlerde şöhlelendiriji kebşirleme geçirildi.
Kebşirleýiş ýagdaýy tablisasy
Surfaceerüsti gurnamak we şöhlelendiriji kebşirlemek tamamlanandan soň, kebşirleýiş gatlagy rentgen arkaly tapyldy we 5-nji suratda görkezilişi ýaly QFN-iň aşagyndaky kebşirleýiş gatlagynda uly deşikleriň we ýalaňaç çipiň bardygy anyklandy.
QFN we Çip Gologramma (rentgen)
Galaýy monjuk ululygy, polat toruň galyňlygy, açylýan meýdanyň tizligi, polat toruň görnüşi, refleksi wagty we peçiň iň ýokary temperaturasy şöhlelendiriji kebşirleme boşluklaryna täsir eder, DOE synagy bilen gönüden-göni tassyklanjak köp täsir ediji faktorlar bar we synag synaglarynyň sany toparlary gaty uly bolar. Korrelýasiýa deňeşdirme synagy arkaly esasy täsir ediji faktorlary çalt barlamaly we kesgitlemeli, soňra bolsa esasy täsir ediji faktorlary DOE arkaly hasam optimizirlemeli.
3.1 Lehim deşikleriniň we lehim pastasy galaýy monjuklarynyň ölçegleri
3 görnüşli (monjuk ölçegi 25-45 μm) SAC305 lehim pastasy synagy bilen, beýleki şertler üýtgewsiz galýar. Oýlanandan soň, lehim gatlagynyň deşikleri ölçelýär we 4 görnüşli lehim pastasy bilen deňeşdirilýär. Lehim gatlagynyň deşikleriniň iki görnüşli lehim pastasynyň arasynda düýpgöter tapawudynyň ýokdugy, dürli monjuk ululygyndaky lehim pastasynyň täsir ediji faktor däl lehim gatlagynyň deşiklerine aç-açan täsir etmeýändigini görkezýär, görnüşinde görkezilişi ýaly. 6 Görkezilişi ýaly.
Metal galaýy poroşok deşiklerini dürli bölejik ululyklary bilen deňeşdirmek
3.2 Kebşirleýiş boşlugynyň galyňlygy we çap edilen polat tor
Oýlanandan soň, kebşirlenen gatlagyň boşlugy 50 μm, 100 μm we 125 μm galyňlygy bilen çap edilen polat tor bilen ölçenildi we beýleki şertler üýtgemedi. Dürli galyňlykdaky polat toruň (lehim pastasy) QFN-e täsiriniň 75 μm galyňlygy bilen çap edilen polat tor bilen deňeşdirilende polat toruň galyňlygy artdygyça boşluk meýdany kem-kemden azalýar. Belli bir galyňlyga (100μm) ýetenden soň, boşluk meýdany tersine öwrüler we 7-nji suratda görkezilişi ýaly polat toruň galyňlygynyň ýokarlanmagy bilen köpelip başlar.
Bu, lehim pastasynyň mukdary köpelende, refleksi bolan suwuk gala çip bilen örtülýändigini we galyndy howadan çykmagyň rozetkasynyň diňe dört tarapdan dardygyny görkezýär. Lehim pastasynyň mukdary üýtgedilende, galyndy howadan çykmagyň rozetkasy hem köpelýär we suwuk galaýy ýa-da suwuk gala gaçýan üýtgäp durýan gaz bilen örtülen howanyň derrew ýarylmagy suwuk galanyň QFN we çipiň töweregine dökülmegine sebäp bolar.
Synag, polat toruň galyňlygynyň ýokarlanmagy bilen howanyň ýa-da üýtgäp durýan gazyň gaçmagy netijesinde dörän köpürjik partlamasynyň hem ýokarlanjakdygyny we galanyň QFN we çipiň töweregine ýaýramagynyň ähtimallygynyň hem ýokarlanjakdygyny ýüze çykardy.
Dürli galyňlykdaky polatdan ýasalan deşikleri deňeşdirmek
3.3 Kebşirleýiş boşlugynyň we polat toruň açylyşynyň meýdany gatnaşygy
Açylyş tizligi 100%, 90% we 80% bolan çap edilen polat tor synagdan geçirildi we beýleki şertler üýtgemedi. Oýlanandan soň, kebşirlenen gatlagyň boşlugy ölçeldi we çap edilen polat tor bilen 100% açylyş tizligi bilen deňeşdirildi. 8-nji suratda görkezilişi ýaly, açylyş tizliginiň 100% we 90% 80% şertlerinde kebşirlenen gatlagyň boşlugynda düýpli tapawudyň ýokdugy ýüze çykaryldy.
Dürli polat toruň dürli açyk meýdanyny deňeşdirmek
3.4 Kebşirlenen boşluk we polatdan ýasalan polat görnüşi
B zolagynyň lehimli pastasynyň we ýapgyt gözenegiň çyzgy görnüşini barlamak bilen, beýleki şertler üýtgewsiz galýar. Oýlanandan soň, kebşirleýiş gatlagynyň boşlugy ölçelýär we gözenegiň çap görnüşi bilen deňeşdirilýär. 9-njy suratda görkezilişi ýaly, gözenek, zolak we ýapgyt gözenek şertlerinde kebşirleýiş gatlagynyň boşlugynda düýpli tapawudyň ýokdugy ýüze çykaryldy.
Polatdan ýasalan dürli açyk reesimlerdäki deşikleri deňeşdirmek
3.5 Kebşirleme boşlugy we refleks wagty
Uzak wagtlap refleks wagty (70 s, 80 s, 90 s) synagdan soň, beýleki şertler üýtgewsiz galýar, kebşirleýiş gatlagynyň deşigi refleksden soň ölçeldi we refleksiň wagty 60 s bilen deňeşdirilende, köpelmegi bilen tapyldy. refleks wagty, kebşirleýiş deşiginiň meýdany azaldy, ýöne 10-njy suratda görkezilişi ýaly wagtyň ulalmagy bilen peseliş amplitudasy kem-kemden azaldy.Bu refleksi wagty ýeterlik bolmadyk ýagdaýynda refleks wagtynyň köpelmegi howanyň doly akmagyna amatlydygyny görkezýär eredilen suwuk gap bilen örtülen, ýöne refleks wagty belli bir wagta çenli köpelenden soň, suwuk gala örtülen howanyň gaýtadan aşmagy kyn. Refleks wagty kebşirleme boşlugyna täsir edýän faktorlaryň biridir.
Dürli refleks wagtynyň uzynlygyny deňeşdirmek
3.6 Kebşirleme boşlugy we peçiň iň ýokary temperaturasy
Peçiň 240 ℃ we 250 ℃ iň ýokary temperatura synagy we beýleki şertler üýtgemän, kebşirlenen gatlagyň boşlugy şöhlelendirilenden soň ölçenildi we peçiň 260 ℃ iň ýokary temperaturasy bilen deňeşdirilende, dürli peç temperaturasynyň şertlerinde, boşlugyň tapylandygy anyklandy. QFN we çipiň kebşirlenen gatlagy, 11-nji suratda görkezilişi ýaly düýpgöter üýtgemedi. Dürli peç temperaturasynyň QFN-e we täsir ediji faktor däl çipiň kebşirleýiş gatlagynyň deşigine aç-açan täsir etmeýändigini görkezýär.
Dürli ýokary temperaturany deňeşdirmek
Aboveokardaky synaglar, QFN we çipiň kebşirleýiş gatlagynyň boşlugyna täsir edýän möhüm faktorlaryň refleks wagty we polatdan ýasalan galyňlygydygyny görkezýär.
4 Dolduryjy pasta çap ediji şöhlelendiriji kebşirleme boşlugyny gowulandyrmak
Kebşirleýiş boşlugyny gowulandyrmak üçin 4.1DOE synagy
QFN we çipiň kebşirleýiş gatlagyndaky deşik, esasy täsir ediji faktorlaryň iň amatly bahasyny (refleks wagty we polat toruň galyňlygy) tapmak arkaly gowulaşdy. Lehim pastasy SAC305 görnüşi4, polat tor görnüşi gözenegiň görnüşi (100% açylyş derejesi), peçiň iň ýokary temperaturasy 260 was, beýleki synag şertleri synag enjamlarynyňky ýalydy. DOE synagy we netijeleri 3-nji tablisada görkezildi. Polat toruň galyňlygynyň we refleks wagtynyň QFN we çip kebşirleme deşiklerine edýän täsiri 12-nji suratda görkezilýär. Esasy täsir ediji faktorlaryň özara täsir seljermesi arkaly, 100 μm polatdan ýasalan galyňlygyň ulanylmagy ýüze çykaryldy we 80 s reflyks wagty QFN we çipiň kebşirleme boşlugyny ep-esli azaldyp biler. QFN-iň kebşirleme boşlugy iň ýokary 27,8% -den 16.1% -e çenli azalýar we çipiň kebşirleme boşlugy iň ýokary 20.5% -den 14.5% -e çenli azalýar.
Synagda iň amatly şertlerde 1000 önüm öndürildi (100 μm polat toruň galyňlygy, 80 s refleks wagty) we 100 QFN we çipiň kebşirleme boşlugy tötänleýin ölçenildi. QFN-iň kebşirleme boşlugynyň ortaça derejesi 16,4%, çipiň kebşirleme boşlugynyň ortaça tizligi 14,7% boldy Çipiň we çipiň kebşirleme boşlugy tizligi peselýär.
4.2 Täze amal kebşirleme boşlugyny gowulandyrýar
Hakyky önümçilik ýagdaýy we synag, çipiň aşagyndaky kebşirleme boşlugynyň meýdany 10% -den az bolanda, gurşun baglanyşygy we galyplary wagtynda çip boşlugynyň pozulmagy meselesi ýüze çykmajakdygyny görkezýär. DOE tarapyndan optimallaşdyrylan proses parametrleri adaty lehim pastasy şöhlelendiriji kebşirlemegiň deşiklerini seljermek we çözmek talaplaryna laýyk gelmeýär we çipiň kebşirleme boşlugynyň tizligini hasam peseltmeli.
Lehim bilen örtülen çip lehimdäki gazyň gaçmagynyň öňüni alýandygy sebäpli, lehim bilen örtülen gazy ýok etmek ýa-da azaltmak arkaly çipiň aşagyndaky deşik tizligi hasam azalýar. Iki lehimli pasta çap etmek bilen şöhlelendirme kebşirlemegiň täze prosesi kabul edildi: biri lehim pastasy çap etmek, biri refleksiýa QFN-i ýapmaýar we lehimde gazy boşadýan ýalaňaç çip; Ikinji lehimli pasta çap etmegiň, patchyň we ikinji derejeli refleksiň aýratyn prosesi 13-nji suratda görkezilýär.
75μm galyňlykdaky lehim pastasy ilkinji gezek çap edilende, çip örtüksiz lehimdäki gazyň köp bölegi ýerden gaçýar we refleksden soň galyňlygy 50μm töweregi. Esasy refleks gutarandan soň, sowadylan gaty lehimiň üstünde ownuk kwadratlar çap edilýär (lehim pastasynyň mukdaryny azaltmak, gaz dökülýän mukdary azaltmak, lehim dökülmesini azaltmak ýa-da ýok etmek üçin) we lehim pastasy bilen galyňlygy 50 μm (ýokardaky synag netijeleri 100 μm iň gowudygyny görkezýär, şonuň üçin ikinji çap etmegiň galyňlygy 100 μm.50 μm = 50 μm), soňra çipi guruň we 80 s. Birinji çapdan we şöhlelendirişden soň lehimde deşik ýok diýen ýaly, ikinji çapdaky lehim pastasy kiçi, kebşirleýiş deşigi 14-nji suratda görkezilişi ýaly kiçi.
Lehim pastasy iki gezek çap edilenden soň, içi boş çyzgy
4.3 Kebşirleýiş boşlugynyň täsirini barlamak
2000 önüm öndürmek (birinji çap edilen polat toruň galyňlygy 75 μm, ikinji çap polat torunyň galyňlygy 50 μm), beýleki şertler üýtgewsiz, 500 QFN tötänleýin ölçeg we çip kebşirleme boşlugynyň tizligi täze prosesiň tapylandygyny ýüze çykardy birinji refleksden soň boşluk ýok, ikinji refleksden soň QFN Kebşirleýiş boşlugynyň iň ýokary derejesi 4,8%, çipiň iň ýokary kebşirleme boşlugy 4,1%. Asyl ýeke pastaly kebşirleme kebşirleme prosesi we DOE optimallaşdyrylan prosesi bilen deňeşdirilende, 15-nji suratda görkezilişi ýaly kebşirleme boşlugy ep-esli azalýar. Productshli önümleriň funksional synaglaryndan soň çip döwükleri tapylmady.
Gysgaça mazmun
Lehim pastasynyň çap ediliş mukdaryny we refleks wagtyny optimizirlemek kebşirleme boşlugynyň meýdanyny azaldyp biler, ýöne kebşirleme boşlugynyň derejesi henizem uly. Iki lehimli pasta çap ediji şöhlelendiriji kebşirleýiş usullaryny ulanmak, kebşirleme boşlugynyň tizligini ýokarlandyryp biler. Köpçülikleýin önümçilikde QFN zynjyrly ýalaňaç çipiň kebşirleýiş meýdany degişlilikde 4,4mm x4.1mm we 3.0mm x2.3mm bolup biler. Bu kagyzdaky gözlegler, uly meýdanyň kebşirleýiş üstündäki kebşirleme boşlugyny gowulandyrmak üçin möhüm salgylanma berýär.
