SMT analîz û çareseriya şûştina şûştinê (2023 Essence Edition) pasteya kelmêş a kevneşopî bikar tîne, hûn wê heq dikin!
1. Destpêk
Di meclîsa panelê de, pêlava zirav pêşî li ser pêlava pêlava pêlavê tê çap kirin, û dûv re jî hêmanên elektronîkî yên cihêreng têne girêdan.Di dawiyê de, piştî firna veguheztinê, mûçikên tinîn ên di pasteya lêdanê de têne helandin û hemî cûrbecûr hêmanên elektronîkî û pêlava lêdanê ya panelê bi hev re têne wellandin da ku kombûna binmodulên elektrîkê pêk bînin.teknolojiya surfacemount (sMT) her ku diçe di hilberên pakkirinê yên bi tîrêjiya bilind de, wekî pakêta asta pergalê (siP), cîhazên ballgridarray (BGA), û Chip-ya tazî ya hêzê, pakêta çargoşe ya bê pin-kêm (quad aatNo-lead, ku wekî QFN tê binav kirin, zêde tê bikar anîn. ) cîhaz.
Ji ber taybetmendiyên pêvajoyê û materyalên welding pasteya lêdanê, piştî weldingkirina vegerê ya van cîhazên rûkalê yên mezin, dê di qada weldingê de qulik hebin, ku dê bandorê li taybetmendiyên elektrîkê, taybetmendiyên germî û taybetmendiyên mekanîkî yên hilberê bike Performansa, û tewra dibe sedema têkçûna hilberê jî, ji ber vê yekê, ji bo baştirkirina valahiya welding ya reflow pasteya alavan bûye pêvajoyek û pirsgirêkek teknîkî ku divê were çareser kirin, hin lêkolîner sedemên valahiya welding topê ya BGA analîz kirine û lêkolîn kirine, û çareseriyên başkirinê peyda kirine. Qada weldingê ya pêvajoya welding reflow paste ya QFN ji 10mm2 mezintir an qada welding ji 6 mm2 mezintir çareseriya çîpê tazî tune ye.
Welding Preformsolder û welding firna refluksê valahiya bikar bînin da ku qulika weldê baştir bikin.Zencîreya prefabrîk ji bo xala fluksê pêdivî bi alavên taybetî heye.Mînakî, çîp piştî ku çîp rasterast li ser lêkera çêkirî tê danîn bi ciddî tê veqetandin û guheztin.Ger çîpê çiyaya fluksê ji nû ve biherike û dûv re jî xalî be, pêvajo bi du vegerandinê zêde dibe, û lêçûna firaxên pêşkeftî û materyalê fluksê ji pasta zirav pir zêde ye.
Amûrên refluksa valahiya bihatir e, kapasîteya valahiya jûreya valahiya serbixwe pir kêm e, performansa lêçûn ne zêde ye, û pirsgirêka rijandina tin ciddî ye, ku di serîlêdana tîrêjiya bilind û piçûk de faktorek girîng e. berhemên.Di vê gotarê de, li ser bingeha pêvajoyek weldingê ya şûştinê ya pevrajoya adetî, pêvajoyek nû ya welding veguheztinê ya duyemîn tête pêşve xistin û destnîşan kirin da ku valahiya weldingê baştir bike û pirsgirêkên girêdan û şikestina mora plastîk a ku ji ber valahiya weldingê çareser dike çareser bike.
2 Mekanîzmaya weldingê û mekanîzmaya hilberînê ya reflow çapkirinê ya pasta zirav
2.1 Welding cavity
Piştî welding reflow, hilber di bin x-ray de hate ceribandin.Kunên li devera weldingê yên bi rengê siviktir hatin dîtin ku ji ber kêmasiya lêdanê ya di qata weldingê de ne, wekî ku di jimar 1 de tê xuyang kirin.
Tespîtkirina rontgenê ya qulika bulbikê
2.2 Mekanîzmaya damezrandina valahiya welding
Mînakî ji pasteya sAC305 tê girtin, pêkhate û fonksiyona sereke di Tabloya 1-ê de têne xuyang kirin. Pîvroşk û tin bi şiklê paste bi hev ve têne girêdan.Rêjeya giraniya tîrêjê tîrêjê bi herikandinê bi qasî 9:1 e, û rêjeya qebareyê bi qasî 1:1 e.
Piştî ku pasta zirav bi hêmanên elektronîkî yên cihêreng tê çap kirin û siwar kirin, dema ku ew di firna refluksê re derbas dibe, pasta zirav dê çar qonaxên pêş-germkirin, çalakkirin, refluks û sarbûnê derbas bike.Wekî ku di Xiflteya 2-ê de tê xuyang kirin, rewşa pasta zirav di qonaxên cihêreng de bi germahiyên cihêreng jî cûda ye.
Referansa profîlê ji bo her devera lêxistina reflow
Di qonaxa pêşgermkirin û aktîfkirinê de, hêmanên guhezbar ên di herikîna di maçê de dema ku were germ kirin dê di nav gazê de biherikin.Di heman demê de, dema ku oksîdê li ser rûyê tebeqeya welding were rakirin dê gaz werin hilberandin.Hin ji van gazan dê bişewitînin û ji pasteya firînê bihêlin, û dê ji ber hilweşîna herikînê mêşên firandinê bi hişkî biqelişe.Di qonaxa refluksê de, herikîna mayî ya di pasta tîrêjê de dê zû bihele, mêşên tin dê bihelin, mîqdarek piçûk a gaza tîrêjê û piraniya hewayê di navbera tîrêjên tenûrê de dê di wextê de belav nebe, û bermayiya di tenekeya helandî û di bin tansiyona çîna helandî de strukturên sandwîçên hamburger in û ji hêla pêlava firax û hêmanên elektronîkî ve têne girtin, û gaza ku di teneke şil de hatî pêçandî bi tenê ji hêla hejandina jor ve dijwar e ku xilas bibe Dema helîna jorîn pir e. nizm.Gava ku tenekeya şilandî sar dibe û dibe tenekeyeke zexm, di tebeqeya weldingê de pore xuya dibin û kunên firandinê çêdibin, wek ku di jimar 3 de tê nîşandan.
Diyagrama şematîkî ya valahiyê ya ku ji hêla welding vegerandina pasteya lêdanê ve hatî çêkirin
Sedema bingehîn a valahiya weldingê ev e ku hewa an gaza guhezbar a ku piştî helandinê di nav pasteya lêdanê de pêça ye, bi tevahî nayê derxistin.Faktorên bandorker di nav wan de materyalê pasta zirav, şeklê çapkirina pasta zirav, mîqdara çapkirina pasta zirav, germahiya refluksê, dema refluksê, mezinahiya welding, avahî û hwd.
3. Verastkirina faktorên bandorker ên kunên weldingê yên reflow çapkirina pasta zirav
QFN û testên çîpê tazî hatin bikar anîn da ku sedemên sereke yên valahiyên welding reflow piştrast bikin, û ji bo dîtina awayên baştirkirina valahiyên welding reflow yên ku ji hêla pasta firoştinê ve têne çap kirin têne bikar anîn.Profîla hilbera welding pasteya şûştinê ya QFN û çîpê tazî di jimar 4 de tê xuyang kirin, mezinahiya rûbera weldingê ya QFN 4,4 mmx4,1 mm e, rûyê welding qatek tenqekirî ye (100% tinûya paqij);Pîvana welding ya çîpê tazî 3.0mmx2.3mm e, qata welding qata bimetalîkî ya nîkel-vanadyûm e, û tebeqeya rûvî vanadyûm e.Pêla welding ya substratê bê elektronîk nîkel-palladyûm zêr-diqulipand, û stûrbûn 0,4μm/0,06μm/0,04μm bû.SAC305 paste lêdanê tê bikar anîn, amûra çapkirinê ya pêlavê DEK Horizon APix e, alavên firna refluksê BTUPyramax150N e, û alavên x-ray DAGExD7500VR e.
QFN û xêzên welding chip tazî
Ji bo hêsankirina berhevdana encamên testê, welding reflow di bin şert û mercên Tablo 2 de hate kirin.
Tabloya rewşa welding Reflow
Piştî ku zeliqandina rûkê û weldinga vegerandinê qediya, qata weldingê ji hêla rontgenê ve hate tesbît kirin, û hate dîtin ku li binê QFN û çîpê tazî di qata weldingê de kunên mezin hene, wekî ku di Figure 5 de tê xuyang kirin.
QFN û Chip Hologram (X-ray)
Ji ber ku mezinahiya bejna pola, qalindahiya tevra pola, rêjeya qada vebûnê, şeklê tevna pola, dema refluksê û germahiya pezê ya firnê dê hemî bandorê li valahiyên weldingê yên rewa bikin, gelek faktorên bandorker hene, ku dê rasterast ji hêla ceribandina DOE ve werin verast kirin, û hejmara ceribandinan. kom dê pir mezin bin.Pêdivî ye ku bi ceribandina berhevdana pêwendiyê ve bi lez û bez faktorên bandorker ên sereke werin destnîşankirin, û dûv re bi DOE ve faktorên bandorker ên sereke xweştir bikin.
3.1 Pîvana kunên firoştinê û mêşên tenûrê yên pasteya firoştinê
Digel testa pasteya lehîrê ya type3 (mezinahiya bejnê 25-45 μm) SAC305, şert û mercên din nayê guhertin.Piştî vegerandinê, kunên di qata zirav de têne pîvandin û bi pasteya firax a type4 re têne berhev kirin.Tê dîtin ku kunên di qata zirav de di navbera her du celeb pasteyên lêdanê de bi girîngî ne cûda ne, ev destnîşan dike ku maçeka bi mezinahiya bejnê ya cihêreng bandorek eşkere li ser kunên di qata zirav de tune, ku ev ne faktorek bandorker e. wek ku di Fig.6 Wek tê nîşandan.
Berawirdkirina kunên toza tinên metalîkî yên bi mezinahiyên cûda yên perçeyan
3.2 Qûrahiya valahiya welding û tevna pola ya çapkirî
Piştî vegerandinê, qada valahiyê ya tebeqeya weldkirî bi tevna pola ya çapkirî ya bi qalindahiya 50 μm, 100 μm û 125 μm hate pîvandin, û şertên din neguherî man.Hat dîtin ku bandora qalindahiya cûda ya tevna pola (pasteya lêdanê) li ser QFN bi ya tevna pola ya çapkirî ya bi qalindahiya 75 μm re hate berhev kirin Her ku qalindahiya tevna pola zêde dibe, qada valahiyê hêdî hêdî kêm dibe.Piştî ku bigihîje qalindiyek (100μm), qada valahiyê dê berevajî bibe û bi zêdebûna qalindahiya tevna pola re, wekî ku di Figure 7 de tê xuyang kirin, dest bi zêdebûnê bike.
Ev nîşan dide ku dema ku mîqdara pasteya firoştinê zêde dibe, tenûrê bi refluksê ji hêla çîpê ve tê girtin, û derketina hewaya bermayî tenê ji çar aliyan ve teng e.Gava ku mîqdara pasteya firoştinê were guheztin, derketina hewaya mayî jî zêde dibe, û teqîna tavilê ya hewayê ya ku di zincîra şilavê de an gaza zirav a ku ji tenekeya şilavê direve dê bibe sedem ku tenûrê şil li dora QFN û çîpê birijîne.
Di îmtîhanê de hat dîtin ku bi zêdebûna qalindahiya tevna pola re, dê teqandina bilbilê ya ku ji ber reva hewayê an gaza guhêrbar çêbibe jî zêde bibe, û îhtîmala rijandina tin li dora QFN û çîpê jî dê bi vî rengî zêde bibe.
Berawirdkirina kunên di tevna pola ya bi qalindahiya cihêreng
3.3 Rêjeya qada valahiya welding û vekirina tevna pola
Tevra pola ya çapkirî ya bi rêjeya vekirinê ya 100%, 90% û 80% hate ceribandin, û şertên din neguherî man.Piştî vegerandinê, qada valahiyê ya tebeqeya weldkirî hate pîvandin û bi tevna pola ya çapkirî re bi rêjeya vekirina %100 hate berhev kirin.Hate dîtin ku di binê şert û mercên rêjeya vekirina 100% û 90% 80% de, wekî ku di Xiflteya 8-ê de tê xuyang kirin, di valahiya qata wellandî de cûdahiyek girîng tune.
Berhevdana valahiyê ya cihê vekirina cihêreng a tevna pola ya cihê
3.4 Xala welded û şiklê tevna pola ya çapkirî
Digel ceribandina şeklê çapkirinê ya pasteya lêdanê ya tîrêja b û tora meylî c, şert û mercên din nayên guhertin.Piştî vegerandinê, qada valahiyê ya tebeqeya weldingê tê pîvandin û bi şeklê çapkirinê ya torê re tê berhev kirin.Tê dîtin ku di nav xêzika tebeqeya weldingê de di bin şert û mercên şebek, xêzik û şebek meyldar de, wekî ku di Figure 9 de tê xuyang kirin, cûdahiyek girîng tune.
Berawirdkirina kunên di awayên vekirina cihêreng ên tevna pola de
3.5 Welding cavity and reflux time
Piştî ceribandina dema refluksê ya dirêj (70 s, 80 s, 90 s), şert û mercên din neguherî dimînin, qulika di qata weldingê de piştî refluksê hate pîvandin, û li gorî dema refluksê ya 60 s, hate dîtin ku bi zêdebûna dema refluksê, qada qulika weldingê kêm bû, lê amplîtuda kêmbûnê bi zêdebûna demê re hêdî hêdî kêm bû, wek ku di Xiflteya 10 de tê nîşandan. di tenekeya şil de pêçandî ye, lê piştî ku dema refluksê heya demek diyar zêde dibe, hewaya ku di tenekeya şil de hatî pêçandî dîsa dijwar e ku biherike.Dema refluksê yek ji wan faktoran e ku bandorê li valahiya welding dike.
Berhevdana vala ya dirêjahiya dema refluksê ya cûda
3.6 Welding cavity and top firna germa
Digel ku ceribandina germahiya sobeya lûtkeya 240 ℃ û 250 ℃ û şert û mercên din nehatine guhertin, qada valahiyê ya tebeqeya wellandî piştî vegerandinê hate pîvandin, û bi germahiya lûtkeya firna 260 ℃ re hate berhev kirin, hate dîtin ku di bin şert û mercên cûda yên germahiya lûtkeyê de, valahiya qata welded ya QFN û çîpê bi girîngî neguherî, wekî ku di Xiflteya 11-ê de tê xuyang kirin. Ew destnîşan dike ku germahiya firnê ya lûtkeya cûda bandorek eşkere li ser QFN û qulika di qata welding ya çîpê de tune, ku faktorek bandorker nîne.
Berhevdana vala ya germahiyên lûtkeya cihêreng
Testên jorîn destnîşan dikin ku faktorên girîng ên ku bandorê li valahiya qata weldê ya QFN û çîpê dikin, dema refluksê û qalindahiya tevna pola ne.
4 Çapkirina pasta zexîreyê başkirina valahiya weldingê ya reflow
4.1 Testa DOE ji bo baştirkirina valahiya welding
Bi dîtina nirxa çêtirîn a faktorên bandorker ên sereke (dema refluksê û qalindahiya tevna pola) qulika di qata welding ya QFN û çîpê de hate çêtir kirin.Pelê firînê SAC305 type4 bû, şiklê tevna pola celebê torê bû (100% dereceya vekirinê), germahiya pezê ya firnê 260 ℃ bû, û şertên ceribandinê yên din jî wekî yên alavên ceribandinê bûn.Testa DOE û encamên di Tablo 3 de hatin xuyang kirin. Bandorên qalindahiya tevra pola û dema refluksê ya li ser QFN û kunên welding çîp di jimar 12 de têne xuyang kirin. û dema refluksê ya 80 s dikare valahiya welding ya QFN û çîpê bi girîngî kêm bike.Rêjeya valahiya welding ya QFN ji herî zêde 27,8% daket 16,1%, û rêjeya valahiya welding ya çîpê ji herî zêde 20,5% daket 14,5%.
Di testê de, 1000 hilber di bin şert û mercên çêtirîn de (100 μm qalindahiya tevna pola, 80 s dema refluksê) hatin hilberandin, û rêjeya valahiya welding ya 100 QFN û çîp bi korfelaqî hate pîvandin.Rêjeya valahiya welding ya QFN% 16,4 bû, û rêjeya navînî ya valahiya welding ya çîpê% 14,7 bû Rêjeya valahiya welding ya çîp û çîpê eşkere kêm dibe.
4.2 Pêvajoya nû valahiya welding çêtir dike
Rewşa hilberanê û ceribandina rastîn destnîşan dike ku dema ku qada valahiya weldingê ya li binê çîpê ji% 10 kêmtir be, pirsgirêka şikestina pozîsyona valahiya çîpê dê di dema girêdan û şilkirinê de çê nebe.Parametreyên pêvajoyê yên ku ji hêla DOE ve hatî xweşbîn kirin nekarin hewcedariyên analîzkirin û çareserkirina kunên di weldinga vezîvirandinê ya pasteya lênêrîna kevneşopî de bicîh bînin, û pêdivî ye ku rêjeya qada valahiya welding ya çîpê bêtir were kêm kirin.
Ji ber ku çîpa ku li ser lêkerê hatiye nixumandin rê li ber derketina gaza di firoşgehê de digire, rêjeya qulikê ya li binê çîpê bi rakirina an kêmkirina gaza pêçandî ya zirav kêm dibe.Pêvajoyek nû ya weldingê ya nûjen bi çapkirina du pasteya lêdanê ve tê pejirandin: Yek çapkirina pasta zirav, yek vegere ku QFN nagire û çîpek tazî gaza di firoştinê de derdixe;Pêvajoya taybetî ya çapkirina pasteya ziravî ya duyemîn, patch û refluksa duyemîn di Figure 13 de tê xuyang kirin.
Dema ku 75μm pasteya qelewî ya qalind ji bo cara yekem tê çap kirin, piraniya gaza di zikê bê çîpê de ji rûxê direve, û stûrbûna piştî refluksê bi qasî 50μm e.Piştî bidawîbûna refluksa seretayî, çarçikên piçûk li ser rûbera firaxeya hişkkirî ya sarkirî têne çap kirin (ji bo kêmkirina mîqdara pasteya lêdanê, kêmkirina mîqdara rijandina gazê, kêmkirin an ji holê rakirina tîrêjê), û pasteya lêdanê bi stûrbûna 50 μm (encamên testa jorîn nîşan didin ku 100 μm ya herî baş e, ji ber vê yekê stûrbûna çapa duyemîn 100 μm ye.50 μm=50 μm), dûv re çîpê saz bikin, û dûv re bi 80 s vegere.Piştî çapkirina yekem û vegerandinê hema hema qul di lêdanê de tune ye, û di çapa duyemîn de pasta zikê piçûk e, û qulika weldingê piçûk e, wekî ku di Figure 14 de tê xuyang kirin.
Piştî du çapkirina pasteya zirav, xêzkirina vala
4.3 Verastkirina bandora valahiya welding
Hilberîna 2000 hilberan (stûriya tûra pola ya çapkirinê ya yekem 75 μm e, stûrahiya tûra pola çapkirinê ya duyemîn 50 μm ye), şertên din nehatine guhertin, pîvandina rasthatî ya 500 QFN û rêjeya valahiya welding çîpê, dît ku pêvajoya nû piştî refluksa yekem bê valahiyek, piştî refluksa duyemîn QFN Rêjeya valahiya weldingê ya herî zêde %4,8 e, û rêjeya herî zêde valahiya welding ya çîpê 4,1%.Li gorî pêvajoya weldingê ya çapkirina yek-paste ya orîjînal û pêvajoya xweşkirî ya DOE, valahiya weldingê bi girîngî kêm dibe, wekî ku di Xiflteya 15-an de tê xuyang kirin. Piştî ceribandinên fonksiyonel ên hemî hilberan ti şikên çîp nehatin dîtin.
5 Kurte
Optîmîzekirina mîqdara çapkirina pasta zirav û dema refluksê dikare qada valahiya welding kêm bike, lê rêjeya valahiya welding hîn jî mezin e.Bikaranîna du teknolojiyên weldingê yên reflow çapkirina pasteya ziravî dikare bi bandor û rêjeya valahiya weldingê zêde bike.Di hilberîna girseyî de qada welding ya çîpa tazî ya QFN-ê dikare bi rêzê 4,4 mm x4,1 mm û 3,0 mm x2,3 mm be Rêjeya şûştinê ya welding di binê 5% de tê kontrol kirin, ku kalîte û pêbaweriya welding reflow çêtir dike.Lêkolîna di vê gotarê de referansek girîng peyda dike ji bo baştirkirina pirsgirêka valahiya welding ya rûbera welding a qada mezin.