SMT itilize konvansyonèl keratin soude lè reflow analiz kavite soude ak solisyon (2023 Essence Edition), ou merite li!
1 Entwodiksyon
Nan asanble sikwi a, keratin soude enprime sou pad sikwi a soude an premye, ak Lè sa a, divès kalite konpozan elektwonik yo apoze. Finalman, apre gwo founo dife a, pèl fèblan nan keratin nan soude yo fonn ak tout kalite konpozan elektwonik ak pad la soude nan tablo a sikwi yo soude ansanm reyalize asanble a nan submodul elektrik. surfacemounttechnology (sMT) se de pli zan pli itilize nan pwodwi anbalaj gwo dansite, tankou pake nivo sistèm (siP), aparèy ballgridarray (BGA), ak pouvwa Bare Chip, kare plat pin-mwens pake (kwadwilatè aatNo-lead, refere yo kòm QFN). ) aparèy.
Akòz karakteristik sa yo nan pwosesis soude keratin soude ak materyèl, apre yo fin soude reflow nan aparèy sa yo sifas soude gwo, pral gen twou nan zòn nan soude soude, ki pral afekte pwopriyete yo elektrik, pwopriyete tèmik ak pwopriyete mekanik nan pèfòmans nan pwodwi, ak menm mennen nan echèk pwodwi, Se poutèt sa, amelyore keratin nan soude reflow kavite soude te vin tounen yon pwosesis ak pwoblèm teknik ki dwe rezoud, kèk chèchè te analize ak etidye kòz yo nan BGA soude boul soude kavite, ak bay solisyon amelyorasyon, konvansyonèl soude keratin reflow soude pwosesis zòn soude nan QFN pi gran pase 10mm2 oswa zòn soude ki pi gran pase 6 mm2 a solisyon chip fè manke.
Sèvi ak Preformsolder soude ak vakyòm rflu founo soude amelyore twou a soude. Prefabrike soude mande pou ekipman espesyal pou pwen flux. Pou egzanp, chip la konpanse ak panche seryezman apre yo fin mete chip la dirèkteman sou soude a prefabrike. Si jeton nan mòn flux se reflow ak Lè sa a, pwen, pwosesis la ogmante pa de reflow, ak pri a nan soude prefabrike ak materyèl flux se pi wo pase keratin nan soude.
Ekipman rflu vakyòm se pi chè, kapasite vakyòm nan chanm vakyòm endepandan an trè ba, pèfòmans pri a pa wo, ak pwoblèm nan pwojeksyon fèblan grav, ki se yon faktè enpòtan nan aplikasyon an nan gwo dansite ak ti-anplasman. pwodwi yo. Nan papye sa a, ki baze sou konvansyonèl soude keratin reflow soude pwosesis, yon nouvo pwosesis segondè soude reflow devlope ak prezante amelyore kavite a soude ak rezoud pwoblèm yo nan lyezon ak plastik sele fann ki te koze pa kavite soude.
2 Soude keratin enprime reflow kavite soude ak mekanis pwodiksyon
2.1 Kavite soude
Apre reflow soude, pwodwi a te teste anba radyografi. Twou yo nan zòn nan soude ak koulè pi lejè yo te jwenn akòz ensifizan soude nan kouch nan soude, jan yo montre nan Figi 1.
X-ray deteksyon nan twou a ti wonn
2.2 Mekanis fòmasyon nan kavite soude
Lè w pran keratin soude sAC305 kòm yon egzanp, yo montre konpozisyon prensipal la ak fonksyon nan tablo 1. Flux la ak pèl fèblan yo kole ansanm nan fòm keratin. Rapò pwa nan soude fèblan ak flux se sou 9:1, ak rapò a volim se sou 1:1.
Apre keratin nan soude yo enprime ak monte ak divès kalite eleman elektwonik, keratin nan soude pral sibi kat etap nan prechofaj, aktivasyon, rflu ak refwadisman lè li pase nan gwo founo dife a rflu. Eta a nan keratin soude a tou diferan ak tanperati diferan nan diferan etap, jan yo montre nan Figi 2.
Referans pwofil pou chak zòn nan soude reflow
Nan etap nan prechofaj ak aktivasyon, eleman yo temèt nan flux la nan keratin nan soude yo pral volatilize nan gaz lè chofe. An menm tan an, gaz yo pral pwodwi lè yo retire oksid la sou sifas kouch soude a. Gen kèk nan gaz sa yo pral volatilize epi kite keratin nan soude, ak pèl yo soude yo pral byen sere kondanse akòz volatilizasyon nan flux. Nan etap la rflu, flux ki rete nan keratin nan soude pral evapore byen vit, pèl yo fèblan ap fonn, yon ti kantite gaz temèt flux ak pi fò nan lè ki genyen ant pèl yo fèblan pa pral gaye nan tan, ak rezidyèl la nan la. fèblan fonn ak anba tansyon an nan fèblan fonn yo se estrikti sandwich anmbègè epi yo kenbe pad sikwi a soude ak konpozan elektwonik, ak gaz la vlope nan fèblan likid la se difisil yo sove. sèlman pa flotabilite anwo Tan an k ap fonn anwo a trè kout. Lè fèblan fonn lan refwadi epi li vin fèblan solid, porositë parèt nan kouch soude a ak twou soude yo fòme, jan yo montre nan Figi 3.
Dyagram chema anile ki te pwodwi pa soude reflow paste soude
Kòz la rasin nan kavite soude se ke lè a oswa gaz temèt ki vlope nan keratin nan soude apre k ap fonn pa konplètman egzeyate. Faktè yo enfliyanse gen ladan materyèl keratin soude, fòm enprime keratin soude, kantite lajan enprime keratin soude, tanperati rflu, tan rflu, gwosè soude, estrikti ak sou sa.
3. Verifikasyon enfliyanse faktè soude keratin enprime reflow soude twou
QFN ak tès chip fè yo te itilize pou konfime kòz prensipal yo nan vid soude reflow, ak jwenn fason yo amelyore vid yo soude reflow enprime pa keratin soude. QFN ak toutofè chip soude keratin reflow soude pwofil pwodwi yo montre nan Figi 4, QFN gwosè sifas soude se 4.4mmx4.1mm, sifas soude se kouch fèblan (100% fèblan pi); Gwosè a soude nan chip la fè se 3.0mmx2.3mm, kouch nan soude se sputtered nikèl-vanadyòm kouch bimetalik, ak kouch sifas la se vanadyòm. Pad la soude nan substra a te electroless nikèl-paladyòm lò-tranpe, ak epesè a te 0.4μm / 0.06μm / 0.04μm. Yo itilize keratin soude SAC305, ekipman enprime keratin soude la se DEK Horizon APix, ekipman founo rflu a se BTUPyramax150N, ak ekipman radyografi a se DAGExD7500VR.
QFN ak desen soude chip fè
Pou fasilite konparezon rezilta tès yo, yo te fè soude reflow nan kondisyon ki nan Tablo 2.
Reflow soude kondisyon tab la
Apre sifas aliye ak reflow soude yo te fini, kouch soude a te detekte pa radyografi, epi li te jwenn ke te gen gwo twou nan kouch nan soude nan pati anba a nan QFN ak chip fè, jan yo montre nan Figi 5.
QFN ak Chip Hologram (Radyografi)
Depi gwosè pèl fèblan, epesè may asye, pousantaj zòn ouvèti, fòm may asye, tan rflu ak tanperati pik gwo founo dife pral afekte vid soude reflow, gen anpil faktè enfliyans, ki pral dirèkteman verifye pa tès DOE, ak kantite eksperimantal. gwoup yo pral twò gwo. Li nesesè byen vit analize ak detèmine faktè prensipal yo enfliyanman atravè tès konparezon korelasyon, ak Lè sa a, plis optimize faktè prensipal yo enfliyanman atravè DOE.
3.1 Dimansyon twou soude ak pèl fèblan keratin soude
Avèk type3 (gwosè chaplèt 25-45 μm) SAC305 tès keratin soude, lòt kondisyon yo rete san okenn chanjman. Apre reflow, twou yo nan kouch soude a mezire ak konpare ak keratin soude type4. Li jwenn ke twou yo nan kouch nan soude yo pa siyifikativman diferan ant de kalite yo nan keratin soude, ki endike ke keratin nan soude ak gwosè chaplèt diferan pa gen okenn enfliyans evidan sou twou yo nan kouch nan soude, ki se pa yon faktè enfliyanman, jan yo montre nan FIG. 6 Jan yo montre.
Konparezon twou metalik poud fèblan ak gwosè patikil diferan
3.2 Epesè nan kavite soude ak may asye enprime
Apre reflow, yo te mezire zòn nan kavite nan kouch soude a ak may an asye enprime ak epesè nan 50 μm, 100 μm ak 125 μm, ak lòt kondisyon yo te rete san okenn chanjman. Li te jwenn ke efè a nan epesè diferan nan may asye (paste soude) sou QFN te konpare ak sa ki nan may an asye enprime ak epesè a nan 75 μm Kòm epesè nan may an asye ogmante, zòn nan kavite piti piti diminye tou dousman. Apre yo rive nan yon sèten epesè (100μm), zòn nan kavite pral ranvèse epi kòmanse ogmante ak ogmantasyon nan epesè nan may asye a, jan yo montre nan Figi 7.
Sa a montre ke lè kantite lajan an nan keratin soude ogmante, fèblan likid la ak rflu kouvri pa chip la, ak priz la nan chape lè rezidyèl se sèlman etwat sou kat bò. Lè kantite lajan an nan keratin soude chanje, priz la nan chape lè rezidyèl ogmante tou, ak pete a enstantane nan lè ki vlope nan fèblan likid oswa gaz temèt chape likid fèblan pral lakòz fèblan likid Splash alantou QFN ak chip la.
Tès la te jwenn ke ak ogmantasyon nan epesè nan may asye a, pete nan ti wonn ki te koze pa chape nan lè oswa gaz temèt ap ogmante tou, ak pwobabilite pou fèblan pwojeksyon alantou QFN ak chip ap ogmante tou korespondan.
Konparezon nan twou nan may asye nan epesè diferan
3.3 Rapò zòn nan kavite soude ak ouvèti may asye
Yo te teste may asye enprime ak pousantaj ouvèti a 100%, 90% ak 80%, ak lòt kondisyon yo te rete san okenn chanjman. Apre reflow, zòn nan kavite nan kouch soude a te mezire ak konpare ak may an asye enprime ak pousantaj la ouvèti 100%. Li te jwenn ke pa te gen okenn diferans enpòtan nan kavite nan kouch soude a nan kondisyon yo nan to a ouvèti nan 100% ak 90% 80%, jan yo montre nan Figi 8.
Konparezon kavite nan zòn ouvèti diferan nan may asye diferan
3.4 Kavite soude ak fòm may asye enprime
Avèk tès fòm enprime nan keratin soude nan teren b ak kadriyaj enkline c, lòt kondisyon yo rete san okenn chanjman. Apre reflow, se zòn nan kavite nan kouch soude a mezire ak konpare ak fòm nan enprime nan kadriyaj a. Li jwenn ke pa gen okenn diferans enpòtan nan kavite nan kouch soude a nan kondisyon yo nan kadriyaj, teren ak kadriyaj enkline, jan yo montre nan Figi 9.
Konparezon twou nan diferan mòd ouvèti may asye
3.5 Kavite soude ak tan rflu
Apre tan rflu pwolonje (70 s, 80 s, 90 s) tès, lòt kondisyon rete san okenn chanjman, yo te mezire twou a nan kouch soude apre rflu, epi konpare ak tan rflu nan 60 s, li te jwenn ke ak ogmantasyon nan tan rflu, zòn nan twou soude diminye, men anplitid la rediksyon piti piti diminye ak ogmantasyon nan tan, jan yo montre nan Figi 10. Sa a montre ke nan ka a nan tan rflu ensifizan, ogmante tan an rflu se fezab nan debòde a plen nan lè ki vlope nan fèblan likid fonn, men apre tan an rflu ogmante nan yon sèten tan, lè a vlope nan fèblan likid se difisil a debòde ankò. Tan rflu se youn nan faktè ki afekte kavite soude a.
Anile konparezon nan diferan longè tan rflu
3.6 Kavite soude ak tanperati pik gwo founo dife
Avèk tès tanperati pik 240 ℃ ak 250 ℃ ak lòt kondisyon ki pa chanje, yo te mezire zòn kavite kouch soude a apre reflow, epi konpare ak tanperati pik 260 ℃, yo te jwenn ke anba diferan kondisyon tanperati pik, kavite nan kouch soude nan QFN ak chip pa t 'chanje anpil, jan yo montre nan Figi 11. Li montre ke diferan tanperati pik gwo founo pa gen okenn efè evidan sou QFN ak twou a nan kouch nan soude nan chip la, ki se pa yon faktè enfliyanman.
Anile konparezon nan diferan tanperati pik
Tès ki anwo yo endike ke faktè enpòtan ki afekte kavite kouch soude QFN ak chip yo se tan rflu ak epesè may asye.
4 Soude keratin enprime reflow soude amelyorasyon kavite
Tès 4.1DOE pou amelyore kavite soude
Te twou a nan kouch nan soude nan QFN ak chip amelyore pa jwenn valè a pi bon nan faktè prensipal yo enfliyanse (tan rflu ak epesè may asye). Kole soude a te SAC305 type4, fòm may asye a te kalite kadriyaj (100% degre ouvèti), tanperati pik gwo founo a te 260 ℃, ak lòt kondisyon tès yo te menm jan ak ekipman tès la. Tès DOE ak rezilta yo te montre nan Tablo 3. Enfliyans yo nan epesè may asye ak tan rflu sou QFN ak twou soude chip yo montre nan Figi 12. Atravè analiz la entèraksyon nan faktè prensipal enfliyanman, Li jwenn ke lè l sèvi avèk 100 μm epesè may asye. ak tan rflu 80 s ka siyifikativman redwi kavite soude QFN ak chip. Pousantaj kavite soude QFN redwi soti nan maksimòm 27.8% a 16.1%, ak pousantaj kavite soude nan chip redwi soti nan maksimòm 20.5% a 14.5%.
Nan tès la, 1000 pwodwi yo te pwodwi anba kondisyon yo pi bon (100 μm epesè may asye, 80 s tan rflu), ak to a kavite soude nan 100 QFN ak chip te owaza mezire. Pousantaj kavite mwayèn soude nan QFN te 16.4%, ak pousantaj kavite an mwayèn soude nan chip te 14.7% To kavite soude nan chip la ak chip la yo evidamman redwi.
4.2 Nouvo pwosesis la amelyore kavite soude a
Sitiyasyon aktyèl pwodiksyon an ak tès montre ke lè zòn nan kavite soude nan pati anba a nan chip la se mwens pase 10%, pwoblèm nan fann pozisyon kavite chip pa pral rive pandan lyezon an plon ak bòdi. Paramèt pwosesis yo optimize pa DOE pa ka satisfè egzijans pou analize ak rezoud twou yo nan soude konvansyonèl soude keratin reflow, ak pousantaj nan zòn kavite soude nan chip la bezwen plis redwi.
Depi chip la kouvri sou soude a anpeche gaz la nan soude a soti nan chape, pousantaj la twou nan pati anba a nan chip la plis redwi pa elimine oswa diminye gaz la kouvwi soude. Yo adopte yon nouvo pwosesis soude reflow ak de enprime keratin soude: yon enprime keratin soude, yon sèl reflow pa kouvri QFN ak chip fè dechaje gaz la nan soude; Pwosesis espesifik segondè enprime keratin soude, patch ak rflu segondè yo montre nan Figi 13.
Lè keratin nan soude 75μm epè enprime la pou premye fwa, pi fò nan gaz la nan soude a san kouvèti chip chape soti nan sifas la, ak epesè a apre rflu se sou 50μm. Apre yo fin ranpli rflu prensipal la, ti kare yo enprime sou sifas refwadi solidifye soude a (yo nan lòd yo diminye kantite keratin soude, diminye kantite debòdman gaz, diminye oswa elimine salde soude), ak keratin nan soude ak yon epesè 50 μm (rezilta tès ki anwo yo montre ke 100 μm se pi bon an, kidonk epesè enprime segondè a se 100 μm.50 μm = 50 μm), Lè sa a, enstale chip la, ak Lè sa a, retounen nan 80 s. Gen prèske pa gen okenn twou nan soude a apre premye enprime ak reflow, ak keratin nan soude nan dezyèm enprime a piti, ak twou a soude se piti, jan yo montre nan Figi 14.
Apre de enprime keratin soude, desen kre
4.3 Verifikasyon efè kavite soude
Pwodiksyon 2000 pwodwi (epesè premye may enprime asye a se 75 μm, epesè dezyèm may enprime asye a se 50 μm), lòt kondisyon chanje, mezi o aza 500 QFN ak pousantaj kavite chip soude, yo te jwenn ke nouvo pwosesis la. apre premye rflu pa gen okenn kavite, apre dezyèm rflu QFN pousantaj maksimòm kavite soude a se 4.8%, ak soude maksimòm lan. pousantaj kavite nan chip la se 4.1%. Konpare ak pwosesis orijinal soude enprime yon sèl-paste ak pwosesis DOE optimize, kavite soude a siyifikativman redwi, jan yo montre nan Figi 15. Pa gen okenn fant chip yo te jwenn apre tès fonksyonèl nan tout pwodwi yo.
5 Rezime
Optimizasyon kantite lajan an enprime soude keratin ak tan rflu ka diminye zòn nan kavite soude, men pousantaj la kavite soude se toujou gwo. Sèvi ak de soude keratin enprime reflow soude teknik ka efektivman ak maksimize pousantaj la kavite soude. Zòn nan soude nan QFN sikwi fè chip ka 4.4mm x4.1mm ak 3.0mm x2.3mm respektivman nan pwodiksyon an mas Pousantaj nan kavite nan soude reflow kontwole anba a 5%, ki amelyore kalite a ak disponiblite nan soude reflow. Rechèch la nan papye sa a bay yon referans enpòtan pou amelyore pwoblèm nan kavite soude nan gwo sifas soude zòn.
