Úsáideann SMT anailís cuas táthú athshreabhadh aer traidisiúnta greamaigh sádrála agus réiteach (Eagrán Bunús 2023), tá sé tuillte agat!
1 Réamhrá
I gcomhthionól an bhoird chuaird, clóitear greamaigh solder ar stuáil sádrála an bhoird chuaird ar dtús, agus ansin déantar comhpháirteanna leictreonacha éagsúla a ghreamú. Ar deireadh, tar éis an foirnéise reflow, déantar na coirníní stáin sa ghreamú solder a leá agus tá gach cineál comhpháirteanna leictreonacha agus ceap solder an bhoird chuaird táthaithe le chéile chun cóimeáil na bhfo-mhodúil leictreacha a bhaint amach. tá teicneolaíocht dromchla (sMT) in úsáid níos mó i dtáirgí pacáistithe ard-dlúis, amhail pacáiste leibhéal an chórais (siP), feistí ballgridarray (BGA), agus sliseanna cumhachta lom, pacáiste cearnach gan bioráin (quad aatNo-luaidhe, dá ngairtear QFN). ) gléas.
Mar gheall ar shaintréithe próiseas táthú greamaigh solder agus ábhair, tar éis táthú reflow de na feistí dromchla solder mór seo, beidh poill sa limistéar táthú solder, a dhéanfaidh difear d'airíonna leictreacha, airíonna teirmeacha agus airíonna meicniúla an táirge Feidhmíocht, agus fiú mar thoradh ar teip táirge, dá bhrí sin, chun feabhas a ghreamú solder cuas táthú reflow tháinig chun bheith ina phróiseas agus fadhb theicniúil nach mór a réiteach, tá roinnt taighdeoirí anailís agus staidéar ar na cúiseanna BGA solder cuas táthú liathróid, agus réitigh feabhsúcháin ar fáil, solder traidisiúnta. Tá limistéar táthú próiseas táthú reflow greamaigh de QFN níos mó ná 10mm2 nó limistéar táthú níos mó ná 6 mm2 ar réiteach sliseanna lom in easnamh.
Bain úsáid as táthú Preformsolder agus táthú foirnéise aife i bhfolús chun an poll táthú a fheabhsú. Teastaíonn trealamh speisialta ó shádráil réamhdhéanta chun flosc pointe. Mar shampla, déantar an sliseanna a fhritháireamh agus a chlaonadh go mór tar éis an sliseanna a chur go díreach ar an sádróir réamhdhéanta. Má tá an sliseanna flux mount reflow agus ansin pointe, méadaítear an próiseas dhá reflow, agus tá costas ábhar sádrála réamhdhéanta agus flux i bhfad níos airde ná an ghreamú solder.
Tá trealamh aife folúis níos costasaí, tá cumas bhfolús an tseomra neamhspleách i bhfolús an-íseal, níl an fheidhmíocht chostais ard, agus tá an fhadhb splancadh stáin tromchúiseach, rud atá ina fhachtóir tábhachtach maidir le cur i bhfeidhm ard-dlúis agus páirc bheag táirgí. Sa pháipéar seo, bunaithe ar an bpróiseas táthú reflow greamaigh sádrála traidisiúnta, déantar próiseas táthú athshreabhadh tánaisteach nua a fhorbairt agus a thabhairt isteach chun an cuas táthú a fheabhsú agus na fadhbanna a bhaineann le nascáil agus scoilteadh séala plaisteach de bharr cavity táthú a réiteach.
2 cuas táthú reflow priontála greamaigh solder agus meicníocht táirgthe
2.1 cuas táthú
Tar éis táthú reflow, tástáladh an táirge faoi x-gha. Fuarthas amach go raibh na poill sa chrios táthú le dath níos éadroime mar gheall ar solder neamhleor sa chiseal táthú, mar a thaispeántar i bhFíor 1
Brath X-gha ar an bpoll mboilgeog
2.2 Meicníocht foirmiú na cuas táthú
Ag glacadh le greamaigh sádrála sAC305 mar shampla, taispeántar an príomh-chomhdhéanamh agus an fheidhm i dTábla 1. Tá na coirníní flosc agus stáin nasctha le chéile i gcruth taos. Tá an cóimheas meáchain idir sádróir stáin agus flosc thart ar 9:1, agus tá an cóimheas toirte thart ar 1:1.
Tar éis an ghreamú solder a phriontáil agus a shuiteáil le comhpháirteanna leictreonacha éagsúla, déanfar an greamaigh solder faoi cheithre chéim de réamhthéamh, gníomhachtú, aife agus fuarú nuair a théann sé tríd an bhfoirnéis aife. Tá staid an ghreamú solder difriúil freisin le teochtaí difriúla i gcéimeanna éagsúla, mar a thaispeántar i bhFíor 2.
Tagairt próifíle do gach réimse sádrála athshreabha
Sa chéim réamhthéamh agus gníomhachtaithe, déanfar na comhpháirteanna so-ghalaithe sa flosc sa ghreamú solder a luainiú isteach sa ghás nuair a théitear iad. Ag an am céanna, déanfar gáis a tháirgeadh nuair a bhaintear an ocsaíd ar dhromchla an tsraith táthú. Déanfaidh cuid de na gáis seo volatilize agus fágfaidh siad an greamaigh solder, agus déanfar na coirníní solder a chomhdhlúthú go docht mar gheall ar an luaineacht flosc. Sa chéim aife, beidh an flux atá fágtha sa ghreamú solder galú go tapa, beidh na coirníní stáin leá, méid beag de gháis so-ghalaithe flux agus ní bheidh an chuid is mó den aer idir na coirníní stáin scaipthe in am, agus an iarmharach sa stáin leáite agus faoi theannas an stáin leáite struchtúr ceapaire hamburger agus tá siad gafa ag an eochaircheap solder bord chuaird agus comhpháirteanna leictreonacha, agus is é an gás fillte sa stáin leacht deacair a éalú ach amháin ag an snámhacht aníos Is é an t-am leá uachtair an-. gearr. Nuair a fhuaraíonn an stáin leáite síos agus a thiocfaidh chun bheith ina stáin soladach, feictear pores sa chiseal táthú agus cruthaítear poill sádrála, mar a thaispeántar i bhFíor 3.
Léaráid scéimreach de neamhní ginte ag táthú greamaigh solder reflow
Is é bunchúis na cavity táthú ná nach bhfuil an t-aer nó an gás so-ghalaithe atá fillte sa ghreamú solder tar éis leá a urscaoileadh go hiomlán. I measc na bhfachtóirí tionchair tá ábhar greamaigh solder, cruth priontála greamaigh solder, méid priontála greamaigh solder, teocht aife, am aife, méid táthú, struchtúr agus mar sin de.
3. Fíorú fachtóirí tionchair a bhaineann le priontáil ghreamú solder poill táthú reflow
Baineadh úsáid as tástálacha QFN agus sliseanna lom chun príomhchúiseanna na bhfolús táthú reflow a dhearbhú, agus chun bealaí a aimsiú chun na folús táthúcháin reflow a phriontáil trí ghreamú solder a fheabhsú. Léirítear próifíl táirge táthú reflow táthú greamaigh sádrála QFN agus sliseanna lom i bhFíor 4, is é méid an dromchla táthú QFN ná 4.4mmx4.1mm, tá ciseal stánaithe ar an dromchla táthú (stáin íon 100%); Is é 3.0mmx2.3mm méid táthú an sliseanna lom, tá an ciseal táthú sputtered ciseal bimetallic nicil-vanadium, agus tá an ciseal dromchla vanadium. Ba é ceap táthú an tsubstráit ór-tumadh nicil-pallaidiam leictrilít, agus ba é an tiús 0.4μm/0.06μm/0.04μm. Úsáidtear greamaigh solder SAC305, is é DEK Horizon APix an trealamh priontála greamaigh solder, is é BTUPyramax150N an trealamh foirnéise aife, agus is é an trealamh x-gha DAGExD7500VR.
Líníochtaí táthú QFN agus sliseanna lom
Chun comparáid idir torthaí tástála a éascú, rinneadh táthú reflow faoi na coinníollacha i dTábla 2.
Tábla riocht táthú reflow
Tar éis suiteáil dromchla agus táthú reflow a bheith críochnaithe, braitheadh X-gha an ciseal táthú, agus fuarthas amach go raibh poill mhóra sa chiseal táthú ag bun QFN agus sliseanna lom, mar a thaispeántar i bhFíor 5.
QFN agus Holagram Sliseanna (X-gha)
Ós rud é go mbeidh tionchar ag méid coirníní stáin, tiús mogalra cruach, ráta achair oscailte, cruth mogalra cruach, am aife agus teocht buaic foirnéise go léir ar fholús táthúcháin reflow, tá go leor fachtóirí tionchar ann, a bheidh fíoraithe go díreach ag tástáil DOE, agus líon na n-turgnamhach. beidh grúpaí ró-mhór. Is gá na príomhfhachtóirí tionchair a scagadh go tapa agus a chinneadh trí thástáil chomparáide comhghaolaithe, agus ansin na príomhfhachtóirí tionchair a bharrfheabhsú trí DOE.
3.1 Toisí na bpoll solder agus coirníní stáin ghreamú solder
Le cineál3 (méid coirníní 25-45 μm) SAC305 tástáil ghreamú solder, fanann coinníollacha eile gan athrú. Tar éis reflow, déantar na poill sa chiseal solder a thomhas agus a chur i gcomparáid le greamaigh solder type4. Faightear amach nach bhfuil difríocht mhór idir na poill sa chiseal solder idir an dá chineál greamaigh solder, rud a léiríonn nach bhfuil aon tionchar soiléir ag an ghreamú solder le méid coirníní éagsúla ar na poill sa chiseal solder, nach bhfuil ina fhachtóir tionchair, mar a thaispeántar i bhFíor. 6 Mar a thaispeántar.
Comparáid idir poill púdar stáin mhiotalacha le méideanna éagsúla na gcáithníní
3.2 Tiús na cuas táthú agus mogalra cruach clóite
Tar éis reflow, tomhaiseadh limistéar cavity an chiseal táthaithe leis an mogalra cruach clóite leis an tiús 50 μm, 100 μm agus 125 μm, agus níor tháinig aon athrú ar choinníollacha eile. Fuarthas amach go ndearnadh comparáid idir éifeacht tiús éagsúla mogalra cruach (greamaigh sádrála) ar QFN agus éifeacht an mhogalra cruach chlóite le tiús 75 μm De réir mar a mhéadaíonn tiús an mhogalra cruach, laghdaítear limistéar na cuas de réir a chéile go mall. Tar éis tiús áirithe (100μm) a bhaint amach, déanfar an limistéar cuas a aisiompú agus tosóidh sé ag méadú le méadú tiús an mhogalra cruach, mar a thaispeántar i bhFíor 7.
Léiríonn sé seo, nuair a mhéadaítear an méid greamaigh solder, go bhfuil an stáin leachtach le aife clúdaithe ag an sliseanna, agus níl an t-asraon éalaithe aer iarmharach ach caol ar cheithre thaobh. Nuair a athraítear méid an ghreamú solder, méadaítear an t-asraon éalaithe aer iarmharach freisin, agus cuirfidh an pléasctha aer láithreach atá fillte i stáin leachtach nó gás so-ghalaithe ag éalú stáin leachtach faoi deara stáin leachtach a splancscáileán timpeall QFN agus an sliseanna.
Fuarthas amach sa tástáil, le méadú ar thiús an mhogalra cruach, go dtiocfaidh méadú ar an bpléascadh mboilgeog de bharr éalú aeir nó gáis so-ghalaithe freisin, agus go dtiocfaidh méadú dá réir ar an dóchúlacht go splancfaidh stáin timpeall QFN agus sliseanna.
Comparáid idir poill i mogalra cruach de thiús éagsúla
3.3 Cóimheas limistéar de chuas táthú agus oscailt mogalra cruach
Rinneadh tástáil ar an mogalra cruach clóite leis an ráta oscailte de 100%, 90% agus 80%, agus d'fhan coinníollacha eile gan athrú. Tar éis reflow, rinneadh limistéar cuas na ciseal táthaithe a thomhas agus a chur i gcomparáid leis an mogalra cruach clóite leis an ráta oscailte 100%. Fuarthas amach nach raibh aon difríocht shuntasach i gcavity na ciseal táthaithe faoi choinníollacha an ráta oscailt 100% agus 90% 80%, mar a thaispeántar i bhFíor 8.
Comparáid cuas de limistéar oscailte difriúil de mhogalra cruach éagsúla
3.4 Cuas táthaithe agus cruth mogalra cruach clóite
Le tástáil cruth priontála an ghreamú solder de stiall b agus greille claonta c, tá coinníollacha eile fós gan athrú. Tar éis reflow, déantar limistéar cavity an chiseal táthú a thomhas agus a chur i gcomparáid le cruth priontála greille a. Faightear amach nach bhfuil aon difríocht shuntasach i gcavity na ciseal táthú faoi choinníollacha greille, stiall agus greille claonta, mar a thaispeántar i bhFíor 9.
Comparáid idir poill i modhanna oscailt éagsúla mogalra cruach
3.5 Cuas táthú agus am aife
Tar éis tástáil ama aife fada (70 s, 80 s, 90 s), fanann coinníollacha eile gan athrú, tomhaiseadh an poll sa chiseal táthú tar éis aife, agus i gcomparáid leis an am aife de 60 s, fuarthas amach leis an méadú ar am aife, tháinig laghdú ar an limistéar poll táthú, ach tháinig laghdú ar an aimplitiúid laghdaithe de réir a chéile leis an méadú ar an am, mar a thaispeántar i bhFíor 10. Léiríonn sé seo, i gcás am aife neamhleor, go bhfuil méadú ar an am aife a chabhródh le ró-sreabhadh iomlán an aeir. fillte i stáin leacht leáite, ach tar éis an t-am aife a mhéadú go dtí am áirithe, is deacair an t-aer atá fillte i stáin leachtach a thar maoil arís. Tá am aife ar cheann de na fachtóirí a dhéanann difear don chuas táthú.
Comparáid neamhní idir faid ama aife éagsúla
3.6 Cuas táthú agus teocht foirnéise buaic
Le 240 ℃ agus 250 ℃ tástáil teocht foirnéise buaic agus coinníollacha eile gan athrú, a thomhas an limistéar cuas an ciseal táthaithe tar éis reflow, agus i gcomparáid le 260 ℃ teocht foirnéise buaic, fuarthas amach go faoi choinníollacha teochta foirnéise buaic éagsúla, an cuas de níor athraigh an ciseal táthaithe de QFN agus sliseanna go mór, mar a thaispeántar i bhFíor 11. Léiríonn sé nach bhfuil aon éifeacht soiléir ag teocht foirnéise buaic éagsúla ar QFN agus ar an poll i gciseal táthú an sliseanna, nach bhfuil ina fhachtóir tionchair.
Comparáid neamhní ar bhuaictheochtaí éagsúla
Léiríonn na tástálacha thuas gurb iad na fachtóirí suntasacha a dhéanann difear do chuas ciseal táthú QFN agus sliseanna ná am aife agus tiús mogalra cruach.
4 Feabhsú cuas táthúcháin priontála greamaigh solder
Tástáil 4.1DOE chun cuas táthú a fheabhsú
Feabhsaíodh an poll sa chiseal táthú QFN agus sliseanna trí luach is fearr is féidir a fháil ar na príomhfhachtóirí tionchair (am aife agus tiús mogalra cruach). Ba é SAC305 type4 an ghreamú solder, ba é an cruth mogalra cruach ná cineál greille (céim oscailt 100%), ba é 260 ℃ an teocht buaic foirnéise, agus bhí coinníollacha tástála eile mar an gcéanna le coinníollacha an trealaimh tástála. Taispeánadh tástáil agus torthaí DOE i dTábla 3. Taispeántar na tionchair a bhaineann le tiús mogalra cruach agus am aife ar QFN agus poill táthú sliseanna i bhFíor 12. Tríd an anailís idirghníomhaíochta ar phríomhfhachtóirí tionchair, fuarthas amach go n-úsáidtear tiús mogalra cruach 100 μm. agus is féidir le 80 s am aife laghdú suntasach a dhéanamh ar chuas táthú QFN agus sliseanna. Laghdaítear ráta cavity táthú QFN ón uasmhéid 27.8% go 16.1%, agus laghdaítear an ráta cavity táthú sliseanna ón uasmhéid 20.5% go 14.5%.
Sa tástáil, táirgeadh 1000 táirge faoi na coinníollacha is fearr (100 μm tiús mogalra cruach, am aife 80 s), agus rinneadh an ráta cavity táthú de 100 QFN agus sliseanna a thomhas go randamach. Ba é an meánráta cavity táthú QFN ná 16.4%, agus ba é an meánráta cavity táthú sliseanna ná 14.7% Is léir go laghdaítear ráta cavity táthú an sliseanna agus an sliseanna.
4.2 Feabhsaíonn an próiseas nua an cavity táthú
Léiríonn an staid táirgthe iarbhír agus an tástáil, nuair a bhíonn an limistéar cuas táthúcháin ag bun an tslis níos lú ná 10%, ní bheidh fadhb scoilteadh suíomh cuas sliseanna le linn an nascáil luaidhe agus an mhúnlú. Ní féidir leis na paraiméadair phróisis atá optamaithe ag DOE na riachtanais a bhaineann le hanailís agus réiteach na bpoll sa táthú reflow greamaigh solder traidisiúnta a chomhlíonadh, agus ní mór ráta limistéar cuas táthú na sliseanna a laghdú tuilleadh.
Ós rud é go gcuireann an sliseanna clúdaithe ar an sádróir cosc ar an ngás sa sádróir ó éalú, laghdaítear an ráta poll ag bun an sliseanna tuilleadh trí an gás brataithe solder a dhíchur nó a laghdú. Glactar le próiseas nua táthú reflow le dhá phriontáil ghreamú solder: priontáil ghreamú solder amháin, reflow amháin nach gclúdaíonn QFN agus sliseanna lom ag scaoileadh an gháis i sádróir; Taispeántar i bhFíor 13 an próiseas sonrach maidir le priontáil ghreamú solder tánaisteach, paiste agus aife tánaisteach.
Nuair a phriontáiltear an greamaigh solder tiubh 75μm den chéad uair, éalaíonn an chuid is mó den ghás sa solder gan clúdach sliseanna ón dromchla, agus tá an tiús tar éis aife thart ar 50μm. Tar éis an t-aife bunscoile a chríochnú, clóitear cearnóga beaga ar dhromchla an sádróir soladaithe fuaraithe (d'fhonn méid an ghreamú solder a laghdú, an méid spillover gáis a laghdú, an spásáil solder a laghdú nó a dhíchur), agus an greamaigh solder le tiús 50 μm (léiríonn na torthaí tástála thuas gurb é 100 μm an chuid is fearr, mar sin is é tiús na priontála tánaisteach 100 μm.50 μm = 50 μm), ansin suiteáil an sliseanna, agus ansin filleadh ar ais trí 80 s. Níl beagnach aon pholl sa sádróir tar éis an chéad phriontáil agus an reflow, agus tá an greamaigh solder sa dara priontáil beag, agus tá an poll táthú beag, mar a thaispeántar i bhFíor 14.
Tar éis dhá phriontáil de ghreamú solder, líníocht log
4.3 Fíorú ar éifeacht cavity táthú
Táirgeadh 2000 táirgí (is é tiús an chéad mogalra cruach priontála ná 75 μm, is é tiús an dara mogalra cruach priontála 50 μm), coinníollacha eile gan athrú, tomhas randamach de 500 QFN agus ráta cavity táthú sliseanna, fuarthas amach go bhfuil an próiseas nua. tar éis an chéad aife gan aon chuas, tar éis an dara aife QFN Is é an ráta uasta cavity táthú ná 4.8%, agus is é 4.1% ráta uasta cavity táthú na sliseanna. I gcomparáid leis an bpróiseas táthú priontála aon-ghreamú bunaidh agus próiseas optamaithe DOE, laghdaítear an cuas táthú go suntasach, mar a thaispeántar i bhFíor 15. Níor aimsíodh aon scoilteanna sliseanna tar éis tástálacha feidhmiúla ar na táirgí go léir.
5 Achoimre
Is féidir leis an leas iomlán a bhaint as méid priontála greamaigh solder agus am aife an limistéar cavity táthú a laghdú, ach tá an ráta cavity táthú fós mór. Is féidir úsáid a bhaint as dhá theicnící táthú reflow priontála greamaigh solder go héifeachtach agus an ráta cavity táthú a uasmhéadú. Is féidir le limistéar táthú sliseanna lom ciorcaid QFN a bheith 4.4mm x4.1mm agus 3.0mm x2.3mm faoi seach i dtáirgeadh mais Tá ráta cavity an táthú reflow á rialú faoi bhun 5%, rud a fheabhsaíonn cáilíocht agus iontaofacht táthú reflow. Soláthraíonn an taighde sa pháipéar seo tagairt thábhachtach maidir le feabhas a chur ar fhadhb cavity táthú dromchla táthú limistéar mór.
