1 Ro-ràdh
Anns a ’cho-chruinneachadh bòrd cuairteachaidh, tha paste solder air a chlò-bhualadh air pad solder a’ bhòrd cuairteachaidh an toiseach, agus an uairsin tha grunn phàirtean dealanach air an ceangal. Mu dheireadh, às deidh an fhùirneis reflow, tha na grìogagan staoin anns a ’phasgan solder air an leaghadh agus tha a h-uile seòrsa de phàirtean dealanach agus pad solder a’ bhùird cuairteachaidh air an tàthadh ri chèile gus co-chruinneachadh submodules dealain a thoirt gu buil. tha teicneòlas uachdar-uachdair (sMT) air a chleachdadh barrachd is barrachd ann am bathar pacaidh àrd-dùmhlachd, leithid pasgan ìre siostam (siP), innealan ballgridarray (BGA), agus chip lom cumhachd, pasgan ceàrnagach gun phrìne còmhnard (quad aatNo-luaidhe, air ainmeachadh mar QFN ) inneal.
Air sgàth feartan pròiseas tàthaidh solder paste agus stuthan, às deidh tàthadh reflow de na h-innealan uachdar solder mòra sin, bidh tuill anns an raon tàthaidh solder, a bheir buaidh air feartan dealain, feartan teirmeach agus feartan meacanaigeach an toraidh Coileanadh, agus eadhon leantainn gu fàilligeadh toraidh, mar sin, gus an t-uamhas tàthaidh reflow solder paste a leasachadh air a thighinn gu bhith na phròiseas agus duilgheadas teignigeach a dh’ fheumar fhuasgladh, tha cuid de luchd-rannsachaidh air sgrùdadh agus sgrùdadh a dhèanamh air adhbharan tàthadh ball solder BGA, agus air fuasglaidhean leasachaidh a thoirt seachad, solder àbhaisteach tha dìth raon tàthaidh pròiseas tàthaidh reflow paste de QFN nas motha na 10mm2 no àite tàthaidh nas motha na 6 mm2 ann am fuasgladh sliseag lom.
Cleachd tàthadh Preformsolder agus tàthadh fùirneis reflux falamh gus an toll tàthaidh a leasachadh. Feumaidh solder ro-thogte uidheamachd sònraichte gus flux a chomharrachadh. Mar eisimpleir, tha a ’chip air a chothromachadh agus air a theannachadh gu mòr às deidh a’ chip a chuir gu dìreach air an t-soladair ro-thogte. Ma tha a’ chip flux mount reflow agus an uairsin comharraich, tha am pròiseas air a mheudachadh le dà reflow, agus tha cosgais stuth solder ro-thogte agus flux mòran nas àirde na am pasgan solder.
Tha uidheamachd reflux falamh nas daoire, tha comas falamh an t-seòmar falamh neo-eisimeileach gu math ìosal, chan eil an coileanadh cosgais àrd, agus tha an duilgheadas frasadh staoin dona, a tha na fheart cudromach ann a bhith a’ cleachdadh dùmhlachd àrd agus raon beag bathar. Anns a’ phàipear seo, stèidhichte air a’ phròiseas tàthaidh reflow paste solder àbhaisteach, tha pròiseas tàthaidh reflow àrd-sgoile ùr air a leasachadh agus air a thoirt a-steach gus an cuas tàthaidh a leasachadh agus fuasgladh fhaighinn air duilgheadasan ceangail agus sgàineadh ròin plastaig air adhbhrachadh le tàthadh cuas.
2 Uidheam tàthaidh reflow clò-bhualaidh solder agus uidheamachd toraidh
2.1 Cuas tàthaidh
Às deidh tàthadh reflow, chaidh an toradh a dhearbhadh fo x-ghath. Chaidh na tuill anns an raon tàthaidh le dath nas aotroime a lorg mar thoradh air nach robh gu leòr solder anns an t-sreath tàthaidh, mar a chithear ann am Figear 1
Lorgaidh X-ray an toll builgean
2.2 Uidheam cruthachaidh de chuas tàthaidh
A' gabhail sAC305 solder paste mar eisimpleir, tha am prìomh sgrìobhadh agus gnìomh air an sealltainn ann an Clàr 1. Tha na grìogagan flux agus staoin air an ceangal ri chèile ann an cumadh paste. Tha an co-mheas cuideam de solder staoin gu flux timcheall air 9: 1, agus tha an co-mheas tomhas-lìonaidh timcheall air 1: 1.
Às deidh am paste solder a bhith air a chlò-bhualadh agus air a chuir suas le diofar phàirtean dealanach, thèid am paste solder tro cheithir ìrean de preheating, gnìomhachd, reflux agus fuarachadh nuair a thèid e tron fhùirneis reflux. Tha staid an t-solar paste cuideachd eadar-dhealaichte le teòthachd eadar-dhealaichte ann an diofar ìrean, mar a chithear ann am Figear 2.
Iomradh pròifil airson gach raon de reflow soldering
Aig ìre ro-teasachaidh agus gnìomhachaidh, thèid na pàirtean luaineach anns an t-sruth anns an t-solar paste a thionndadh gu gas nuair a thèid an teasachadh. Aig an aon àm, thèid gasaichean a thoirt a-mach nuair a thèid an ogsaid air uachdar an t-sreath tàthaidh a thoirt air falbh. Bidh cuid de na gasaichean sin a’ luaineachd agus a’ fàgail a’ phas solder, agus bidh na grìogagan solder air an teannachadh gu teann air sgàth luaineachd flux. Anns an ìre reflux, bidh an flux a tha air fhàgail anns a ’phasgan solder a’ falmhachadh gu sgiobalta, bidh na grìogagan staoin a ’leaghadh, beagan de ghas luaineach flux agus cha bhith a’ mhòr-chuid den èadhar eadar na grìogagan staoin air a sgapadh ann an ùine, agus an còrr anns an tiona leaghte agus fo theannachadh an staoin leaghte tha structar ceapaire hamburger agus tha iad air an glacadh le ceap solder a’ bhùird cuairteachaidh agus co-phàirtean dealanach, agus tha e duilich faighinn a-mach às a’ ghas a tha air a phasgadh anns an staoin leaghaidh a-mhàin leis a’ bhuairidh a tha shuas. goirid. Nuair a bhios an staoin leaghte a’ fuarachadh sìos agus a’ fàs mar staoin chruaidh, bidh pores a’ nochdadh anns an t-sreath tàthaidh agus bidh tuill solder air an cruthachadh, mar a chithear ann am Figear 3.
Diagram sgeamach de bheàrn air a chruthachadh le tàthadh reflow paste paste
Is e prìomh adhbhar cuas tàthaidh nach eil an èadhar no an gas luaineach a tha air a phasgadh ann am paste solder às deidh leaghadh air a leigeil ma sgaoil gu tur. Tha na feartan buaidh a’ toirt a-steach stuth paste solder, cumadh clò-bhualaidh solder paste, meud clò-bhualaidh paste solder, teòthachd reflux, ùine reflux, meud tàthaidh, structar agus mar sin air adhart.
3. Dearbhadh air buaidh factaran clò-bhualadh solder paste reflow tàthadh tuill
Chaidh deuchainnean QFN agus sliseag lom a chleachdadh gus prìomh adhbharan beàrnan tàthaidh reflow a dhearbhadh, agus gus dòighean a lorg gus na beàrnan tàthaidh reflow a chaidh a chlò-bhualadh le solder paste a leasachadh. Tha ìomhaigh toraidh tàthaidh reflow paste QFN agus sliseag lom air a shealltainn ann am Figear 4, is e meud uachdar tàthaidh QFN 4.4mmx4.1mm, tha uachdar tàthaidh na chòmhdach à tiona (100% staoin fhìor); Is e meud tàthaidh a ’chip lom 3.0mmx2.3mm, tha an còmhdach tàthaidh air a sputtered còmhdach bimetallic nicil-vanadium, agus is e vanadium an còmhdach uachdar. B ’e ceap tàthaidh an t-substrate dupadh òir nicil-palladium electroless, agus b’ e an tighead 0.4μm / 0.06μm / 0.04μm. Thathas a’ cleachdadh paste solder SAC305, is e DEK Horizon APix an uidheamachd clò-bhualaidh solder paste, is e BTUPyramax150N an uidheamachd fùirneis reflux, agus is e an uidheamachd x-ghath DAGExD7500VR.
QFN agus dealbhan tàthadh sliseag lom
Gus coimeas a dhèanamh eadar toraidhean deuchainn, chaidh tàthadh reflow a dhèanamh fo na cumhaichean ann an Clàr 2.
Clàr staid welding reflow
Às deidh an tàthadh uachdar agus tàthadh reflow a chrìochnachadh, chaidh an còmhdach tàthaidh a lorg le X-ray, agus chaidh a lorg gu robh tuill mòra anns an t-sreath tàthaidh aig bonn QFN agus sliseag lom, mar a chithear ann am Figear 5.
QFN agus Hologram Chip (X-ray)
Leis gu bheil meud grìogagan staoin, tiugh mogal stàilinn, ìre raon fosglaidh, cumadh mogal stàilinn, ùine reflux agus teòthachd an fhùirneis as àirde uile a’ toirt buaidh air beàrnan tàthaidh reflow, tha mòran fheartan buadhach ann, a thèid a dhearbhadh gu dìreach le deuchainn DOE, agus an àireamh de dheuchainnean bidh buidhnean ro mhòr. Feumar na prìomh nithean buadhach a sgrìonadh agus a dhearbhadh gu sgiobalta tro dheuchainn coimeas co-dhàimh, agus an uairsin na prìomh nithean buaidh a bharrachadh tro DOE.
3.1 Meudan tuill solder agus grìogagan staoin solder paste
Le deuchainn seòrsa 3 (meud grìogagan 25-45 μm) SAC305 paste paste, tha suidheachaidhean eile gun atharrachadh. Às deidh ath-shruthadh, thèid na tuill anns an t-sreath solder a thomhas agus an coimeas ri paste solder type4. Thathas a ’faighinn a-mach nach eil na tuill anns an t-sreath solder gu math eadar-dhealaichte eadar an dà sheòrsa solder paste, a’ nochdadh nach eil buaidh follaiseach aig a ’phasgan solder le diofar mheudan grìogagan air na tuill anns an t-sreath solder, nach eil na fheart buadhach, mar a chithear ann am FIG. 6 Mar a chithear.
Coimeas eadar tuill pùdar staoin meatailteach le diofar mheudan gràin
3.2 Tighead a’ chuas tàthaidh agus mogal stàilinn clò-bhuailte
Às deidh ath-shruthadh, chaidh farsaingeachd an t-sreath tàthaichte a thomhas leis a’ mhogal stàilinn clò-bhuailte le tiugh 50 μm, 100 μm agus 125 μm, agus dh’ fhan suidheachaidhean eile gun atharrachadh. Chaidh a lorg gun deach buaidh diofar thiugh mogal stàilinn (pasg solder) air QFN a choimeas ri buaidh a’ mhogal stàilinn clò-bhuailte le tiugh de 75 μm Mar a bhios tiugh a’ mhogal stàilinn a’ dol am meud, bidh an raon caise a’ dol sìos mean air mhean. Às deidh dha tighead sònraichte a ruighinn (100μm), tionndaidhidh an raon caise air ais agus tòisichidh e ag àrdachadh le àrdachadh ann an tiugh a ’mhogal stàilinn, mar a chithear ann am Figear 7.
Tha seo a’ sealltainn, nuair a thèid an ìre de phasgan solder àrdachadh, gu bheil an staoin leaghaidh le reflux air a chòmhdach leis a ’chip, agus chan eil an t-slighe a-mach de theicheadh èadhair iarmharach ach cumhang air ceithir taobhan. Nuair a dh’ atharraicheas an ìre de shàthadh solder, tha an t-slighe a-mach de theicheadh èadhair fuigheall air a mheudachadh cuideachd, agus bidh an spreadhadh èadhair sa bhad air a phasgadh ann an staoin leaghaidh no gas luaineach a ’teicheadh bho staoin leaghaidh ag adhbhrachadh gum bi staoin leaghaidh a’ frasadh timcheall QFN agus a ’chip.
Lorg an deuchainn, le àrdachadh ann an tiugh a ’mhogal stàilinn, gun àrdaich am spreadhadh builgean a dh’ adhbhraicheas teicheadh adhair no gas luaineach, agus àrdaichidh an coltachd gun tèid stain a splasadh timcheall QFN agus chip a rèir sin.
Coimeas tuill ann am mogaill stàilinn de dhiofar thiugh
3.3 Co-mheas sgìre de chuas tàthaidh agus fosgladh mogal stàilinn
Chaidh deuchainn a dhèanamh air a’ mhogal stàilinn clò-bhuailte leis an ìre fosglaidh de 100%, 90% agus 80%, agus dh’ fhan suidheachaidhean eile gun atharrachadh. Às deidh ath-shruthadh, chaidh farsaingeachd an t-sreath tàthaichte a thomhas agus a choimeas ris a’ mhogal stàilinn clò-bhuailte leis an ìre fosglaidh 100%. Chaidh a lorg nach robh eadar-dhealachadh mòr sam bith ann an cuibhle an tàthadh còmhdach fo chumhachan an ìre fosglaidh de 100% agus 90% 80%, mar a chithear ann am Figear 8.
Coimeas uamhas de raon fosglaidh eadar-dhealaichte de mhogal stàilinn eadar-dhealaichte
3.4 Cuas tàthaichte agus cumadh mogal stàilinn clò-bhuailte
Leis an deuchainn cumadh clò-bhualaidh air an t-solar paste de stiall b agus cliath claon c, tha suidheachaidhean eile fhathast gun atharrachadh. Às deidh ath-shruthadh, thathas a’ tomhas farsaingeachd an t-sreath tàthaidh agus an coimeas ri cumadh clò-bhualaidh cliath a. Thathas a’ faighinn a-mach nach eil eadar-dhealachadh mòr sam bith ann an cuas an t-sreath tàthaidh fo chumhachan cliath, stiall agus cliath claon, mar a chithear ann am Figear 9.
Coimeas tuill ann an diofar dhòighean fosglaidh mogal stàilinn
3.5 cuas tàthaidh agus ùine reflux
Às deidh ùine reflux fada (70 s, 80 s, 90 s) deuchainn, tha suidheachaidhean eile fhathast gun atharrachadh, chaidh an toll anns an t-sreath tàthaidh a thomhas às deidh reflux, agus an taca ris an ùine reflux de 60 s, chaidh a lorg le àrdachadh de ùine reflux, lùghdaich an raon toll tàthaidh, ach lughdaich amplitude lughdachadh mean air mhean leis an àrdachadh ùine, mar a chithear ann am Figear 10. Tha seo a’ sealltainn, a thaobh ùine reflux gu leòr, gu bheil àrdachadh an ùine reflux a ’toirt taic do làn thar-shruth èadhair air a phasgadh ann an staoin leaghaidh leaghte, ach às deidh don ùine reflux a dhol suas gu àm sònraichte, tha e duilich an èadhar a tha air a phasgadh ann an staoin leaghaidh a chuir thairis a-rithist. Is e àm reflux aon de na factaran a tha a’ toirt buaidh air a’ chuas tàthaidh.
Coimeas falamh de dhiofar fhaid ùine reflux
3.6 Uamh tàthaidh agus teòthachd an fhùirneis as àirde
Le 240 ℃ agus 250 ℃ deuchainn teòthachd fùirneis stùc agus suidheachaidhean eile gun atharrachadh, chaidh farsaingeachd an t-sreath tàthaichte a thomhas às deidh ath-shruthadh, agus an taca ri teòthachd fùirneis stùc 260 ℃, chaidh a lorg, fo chumhachan teòthachd fùirneis stùc eadar-dhealaichte, an uamhas de cha do dh'atharraich an t-sreath tàthaichte de QFN agus chip gu mòr, mar a chithear ann am Figear 11. Tha e a 'sealltainn nach eil buaidh follaiseach aig teòthachd an fhùirneis eadar-dhealaichte air QFN agus an toll ann an sreath tàthaidh a' chip, nach eil na adhbhar buadhach.
Coimeas falamh de dhiofar teodhachd stùc
Tha na deuchainnean gu h-àrd a’ nochdadh gur e na factaran cudromach a tha a’ toirt buaidh air cuas còmhdach tàthaidh QFN agus chip ùine reflux agus tiugh mogal stàilinn.
4 clò-bhualadh solder paste ath-chlò-bhualadh leasachadh cuas tàthaidh
Deuchainn 4.1DOE gus cuas tàthaidh a leasachadh
Chaidh an toll anns an t-sreath tàthaidh de QFN agus chip a leasachadh le bhith a’ lorg an luach as fheàrr de na prìomh nithean buaidh (ùine reflux agus tiugh mogal stàilinn). B’ e am paste solder SAC305 type4, b’ e cumadh mogal stàilinn seòrsa clèithe (ceum fosglaidh 100%), b’ e teòthachd an fhùirneis as àirde 260 ℃, agus bha suidheachaidhean deuchainn eile co-chosmhail ri cumhachan an uidheamachd deuchainn. Chaidh deuchainn DOE agus toraidhean a shealltainn ann an Clàr 3. Tha buaidh tighead mogal stàilinn agus ùine reflux air QFN agus tuill tàthaidh chip air an sealltainn ann am Figear 12. Tro sgrùdadh eadar-obrachaidh air prìomh fhactaran buaidh, lorgar gu bheil cleachdadh tighead mogal stàilinn 100 μm agus faodaidh ùine reflux 80 s lùghdachadh mòr a thoirt air cuas tàthaidh QFN agus chip. Tha an ìre cuibhle tàthaidh de QFN air a lughdachadh bhon 27.8% as àirde gu 16.1%, agus tha ìre caise tàthaidh chip air a lughdachadh bhon ìre as àirde 20.5% gu 14.5%.
Anns an deuchainn, chaidh 1000 toradh a thoirt a-mach fo na suidheachaidhean as fheàrr (tighead mogal stàilinn 100 μm, ùine reflux 80 s), agus chaidh ìre caise tàthaidh de 100 QFN agus chip a thomhas air thuaiream. B ’e an ìre cuibhle tàthaidh cuibheasach de QFN 16.4%, agus b’ e an ìre cuibhle tàthaidh cuibheasach de chip 14.7% Tha ìre caise tàthaidh a ’chip agus a’ chip gu follaiseach air a lughdachadh.
4.2 Bidh am pròiseas ùr a’ leasachadh a’ chuas tàthaidh
Tha an fhìor shuidheachadh toraidh agus deuchainn a’ sealltainn, nuair a tha an raon uamhan tàthaidh aig bonn a ’chip nas lugha na 10%, nach tachair duilgheadas sgàineadh suidheachadh cuas na chip rè an ceangal luaidhe agus an cumadh. Chan urrainn dha na paramadairean pròiseas a tha air an ùrachadh le DOE coinneachadh ri riatanasan mion-sgrùdadh agus fuasgladh nan tuill anns an tàthadh àbhaisteach solder paste reflow, agus feumar ìre sgìre tàthaidh a’ chip a lughdachadh tuilleadh.
Leis gu bheil a’ chip a tha còmhdaichte air an t-solder a’ cur casg air a’ ghas anns an t-soladair bho bhith a’ teicheadh, tha ìre nan tuill aig bonn a’ chip air a lughdachadh tuilleadh le bhith a’ cuir às no a’ lughdachadh a’ ghas còmhdaichte le solder. Thathas a’ gabhail ri pròiseas tàthaidh reflow le dà chlò-bhualadh pasgadh solder: aon chlò-bhualadh solder paste, aon reflow nach eil a’ còmhdach QFN agus sliseag lom a’ sgaoileadh a’ ghas ann an solder; Tha am pròiseas sònraichte de chlò-bhualadh paste solder àrd-sgoile, paiste agus reflux àrd-sgoile ri fhaicinn ann am Figear 13.
Nuair a thèid am pasgan solder tiugh 75μm a chlò-bhualadh airson a ’chiad uair, bidh a’ mhòr-chuid den gas anns an t-soladair gun chòmhdach chip a ’teicheadh bhon uachdar, agus tha an tighead às deidh reflux timcheall air 50μm. Às deidh crìoch a chuir air an reflux bun-sgoile, tha ceàrnagan beaga air an clò-bhualadh air uachdar an t-soladair solidified fuarach (gus an ìre de phasgan solder a lughdachadh, an ìre de dhòrtadh gas a lughdachadh, lughdachadh no cuir às do spatter solder), agus am pasgan solder le tighead de 50 μm (tha na toraidhean deuchainn gu h-àrd a’ sealltainn gur e 100 μm an rud as fheàrr, agus mar sin is e tiugh a ’chlò-bhualaidh àrd-sgoile 100 μm.50 μm = 50 μm), an uairsin stàlaich a’ chip, agus an uairsin till air ais tro 80 s. Cha mhòr nach eil toll anns an t-solar às deidh a ’chiad chlò-bhualadh agus ath-shruthadh, agus tha am pasgan solder san dàrna clò-bhualadh beag, agus tha an toll tàthaidh beag, mar a chithear ann am Figear 14.
Às deidh dà chlò-bhualadh de paste solder, tarraing lag
4.3 Dearbhadh buaidh cuas tàthaidh
Riochdachadh 2000 toradh (is e tiugh a ’chiad mhogal stàilinn clò-bhualaidh 75 μm, is e tiugh an dàrna mogal stàilinn clò-bhualaidh 50 μm), suidheachaidhean eile gun atharrachadh, tomhas air thuaiream 500 QFN agus ìre caise tàthaidh chip, lorg am pròiseas ùr às deidh a’ chiad reflux no cavity, às deidh an dàrna reflux QFN Is e an ìre uamhas tàthaidh as àirde 4.8%, agus is e an ìre uamhas tàthaidh as àirde den chip 4.1%. An coimeas ris a’ phròiseas tàthaidh clò-bhualaidh aon-pas tùsail agus am pròiseas làn-leasaichte DOE, tha an cuas tàthaidh air a lughdachadh gu mòr, mar a chithear ann am Figear 15. Cha deach sgàinidhean sam bith a lorg às deidh deuchainnean gnìomh air a h-uile toradh.
5 Geàrr-chunntas
Le bhith a’ dèanamh an fheum as fheàrr de mheud clò-bhualaidh solder paste agus ùine reflux faodaidh e an raon cuibhle tàthaidh a lughdachadh, ach tha an ìre caise tàthaidh fhathast mòr. Le bhith a’ cleachdadh dà dhòigh clò-bhualaidh solder paste, faodaidh dòighean tàthaidh reflow an ìre caise tàthaidh a mheudachadh. Faodaidh an raon tàthaidh de chip lom cuairteachaidh QFN a bhith 4.4mm x4.1mm agus 3.0mm x2.3mm fa leth ann an cinneasachadh mòr. Tha an rannsachadh anns a 'phàipear seo a' toirt iomradh cudromach airson a bhith a 'leasachadh an tàthadh cuas duilgheadas air tàthadh sgìre mhòr uachdar.
Ùine puist: Iuchar-05-2023
