SMT సంప్రదాయ సోల్డర్ పేస్ట్ ఎయిర్ రిఫ్లో వెల్డింగ్ కేవిటీ అనాలిసిస్ మరియు సొల్యూషన్ (2023 ఎసెన్స్ ఎడిషన్) ఉపయోగిస్తుంది, మీరు దానికి అర్హులు!
1 పరిచయం
సర్క్యూట్ బోర్డ్ అసెంబ్లీలో, సోల్డర్ పేస్ట్‌ను ముందుగా సర్క్యూట్ బోర్డ్ సోల్డర్ ప్యాడ్‌లో ప్రింట్ చేస్తారు, ఆపై వివిధ ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలు అతికిస్తారు. చివరగా, రిఫ్లో ఫర్నేస్ తర్వాత, సోల్డర్ పేస్ట్‌లోని టిన్ పూసలు కరిగించబడతాయి మరియు అన్ని రకాల ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలు మరియు సర్క్యూట్ బోర్డ్ యొక్క సోల్డర్ ప్యాడ్ కలిసి వెల్డింగ్ చేయబడతాయి, తద్వారా ఎలక్ట్రికల్ సబ్‌మోడ్యూల్స్ అసెంబ్లీని గ్రహించవచ్చు. సర్ఫేస్‌మౌంట్ టెక్నాలజీ (sMT) అధిక సాంద్రత కలిగిన ప్యాకేజింగ్ ఉత్పత్తులలో ఎక్కువగా ఉపయోగించబడుతుంది, ఉదాహరణకు సిస్టమ్ లెవల్ ప్యాకేజీ (siP), బాల్‌గ్రిడార్రే (BGA) పరికరాలు మరియు పవర్ బేర్ చిప్, స్క్వేర్ ఫ్లాట్ పిన్-లెస్ ప్యాకేజీ (క్వాడ్ aatNo-lead, QFN గా సూచిస్తారు) పరికరం.
టంకము పేస్ట్ వెల్డింగ్ ప్రక్రియ యొక్క లక్షణాలు మరియు పదార్థాల కారణంగా, ఈ పెద్ద టంకము ఉపరితల పరికరాల రిఫ్లో వెల్డింగ్ తర్వాత, టంకము వెల్డింగ్ ప్రాంతంలో రంధ్రాలు ఉంటాయి, ఇది ఉత్పత్తి పనితీరు యొక్క విద్యుత్ లక్షణాలు, ఉష్ణ లక్షణాలు మరియు యాంత్రిక లక్షణాలను ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు ఉత్పత్తి వైఫల్యానికి కూడా దారితీస్తుంది, కాబట్టి, టంకము పేస్ట్ రిఫ్లో వెల్డింగ్ కుహరాన్ని మెరుగుపరచడం అనేది పరిష్కరించాల్సిన ప్రక్రియ మరియు సాంకేతిక సమస్యగా మారింది, కొంతమంది పరిశోధకులు BGA టంకము బాల్ వెల్డింగ్ కుహరం యొక్క కారణాలను విశ్లేషించి అధ్యయనం చేసి, మెరుగుదల పరిష్కారాలను అందించారు, సాంప్రదాయ టంకము పేస్ట్ రిఫ్లో వెల్డింగ్ ప్రక్రియ 10mm2 కంటే ఎక్కువ QFN యొక్క వెల్డింగ్ ప్రాంతం లేదా 6 mm2 కంటే ఎక్కువ వెల్డింగ్ ప్రాంతం యొక్క బేర్ చిప్ సొల్యూషన్ లోపించింది.
వెల్డ్ హోల్‌ను మెరుగుపరచడానికి ప్రీఫార్మ్‌సోల్డర్ వెల్డింగ్ మరియు వాక్యూమ్ రిఫ్లక్స్ ఫర్నేస్ వెల్డింగ్‌ను ఉపయోగించండి. ప్రీఫ్యాబ్రికేటెడ్ సోల్డర్‌కు పాయింట్ ఫ్లక్స్‌కు ప్రత్యేక పరికరాలు అవసరం. ఉదాహరణకు, చిప్‌ను నేరుగా ప్రీఫ్యాబ్రికేటెడ్ సోల్డర్‌పై ఉంచిన తర్వాత చిప్ ఆఫ్‌సెట్ మరియు తీవ్రంగా వంగి ఉంటుంది. ఫ్లక్స్ మౌంట్ చిప్ రిఫ్లో చేసి ఆపై పాయింట్ చేస్తే, ప్రక్రియ రెండు రిఫ్లో ద్వారా పెరుగుతుంది మరియు ప్రీఫ్యాబ్రికేటెడ్ సోల్డర్ మరియు ఫ్లక్స్ మెటీరియల్ ధర టంకము పేస్ట్ కంటే చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది.
వాక్యూమ్ రిఫ్లక్స్ పరికరాలు ఖరీదైనవి, స్వతంత్ర వాక్యూమ్ చాంబర్ యొక్క వాక్యూమ్ సామర్థ్యం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, ఖర్చు పనితీరు ఎక్కువగా ఉండదు మరియు టిన్ స్ప్లాషింగ్ సమస్య తీవ్రంగా ఉంటుంది, ఇది అధిక సాంద్రత మరియు చిన్న-పిచ్ ఉత్పత్తుల అప్లికేషన్‌లో ముఖ్యమైన అంశం. ఈ పేపర్‌లో, సాంప్రదాయ సోల్డర్ పేస్ట్ రిఫ్లో వెల్డింగ్ ప్రక్రియ ఆధారంగా, వెల్డింగ్ కుహరాన్ని మెరుగుపరచడానికి మరియు వెల్డింగ్ కుహరం వల్ల కలిగే బంధం మరియు ప్లాస్టిక్ సీల్ పగుళ్ల సమస్యలను పరిష్కరించడానికి ఒక కొత్త సెకండరీ రిఫ్లో వెల్డింగ్ ప్రక్రియను అభివృద్ధి చేసి ప్రవేశపెట్టారు.
2 సోల్డర్ పేస్ట్ ప్రింటింగ్ రిఫ్లో వెల్డింగ్ కుహరం మరియు ఉత్పత్తి విధానం
2.1 వెల్డింగ్ కుహరం
రిఫ్లో వెల్డింగ్ తర్వాత, ఉత్పత్తిని ఎక్స్-రే కింద పరీక్షించారు. వెల్డింగ్ జోన్‌లోని తేలికైన రంగు రంధ్రాలు వెల్డింగ్ పొరలో తగినంత టంకము లేకపోవడం వల్ల సంభవించాయని, ఇది చిత్రం 1లో చూపబడింది.
బబుల్ హోల్ యొక్క ఎక్స్-రే గుర్తింపు
2.2 వెల్డింగ్ కుహరం యొక్క నిర్మాణ విధానం
sAC305 సోల్డర్ పేస్ట్‌ను ఉదాహరణగా తీసుకుంటే, ప్రధాన కూర్పు మరియు ఫంక్షన్ టేబుల్ 1లో చూపబడ్డాయి. ఫ్లక్స్ మరియు టిన్ పూసలు పేస్ట్ ఆకారంలో కలిసి బంధించబడి ఉంటాయి. టిన్ సోల్డర్ మరియు ఫ్లక్స్ యొక్క బరువు నిష్పత్తి దాదాపు 9:1, మరియు వాల్యూమ్ నిష్పత్తి దాదాపు 1:1.
సోల్డర్ పేస్ట్ ప్రింట్ చేయబడి, వివిధ ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలతో మౌంట్ చేయబడిన తర్వాత, సోల్డర్ పేస్ట్ రిఫ్లక్స్ ఫర్నేస్ గుండా వెళ్ళినప్పుడు ప్రీహీటింగ్, యాక్టివేషన్, రిఫ్లక్స్ మరియు కూలింగ్ అనే నాలుగు దశలకు లోనవుతుంది. చిత్రం 2లో చూపిన విధంగా, వివిధ దశలలో వేర్వేరు ఉష్ణోగ్రతలతో సోల్డర్ పేస్ట్ యొక్క స్థితి కూడా భిన్నంగా ఉంటుంది.
రీఫ్లో టంకం యొక్క ప్రతి ప్రాంతానికి ప్రొఫైల్ రిఫరెన్స్
ప్రీహీటింగ్ మరియు యాక్టివేషన్ దశలో, టంకము పేస్ట్‌లోని ఫ్లక్స్‌లోని అస్థిర భాగాలు వేడి చేసినప్పుడు వాయువుగా మారుతాయి. అదే సమయంలో, వెల్డింగ్ పొర ఉపరితలంపై ఉన్న ఆక్సైడ్ తొలగించబడినప్పుడు వాయువులు ఉత్పత్తి అవుతాయి. ఈ వాయువులలో కొన్ని ఆవిరి అయి టంకము పేస్ట్‌ను వదిలివేస్తాయి మరియు ఫ్లక్స్ యొక్క అస్థిరత కారణంగా టంకము పూసలు గట్టిగా ఘనీభవించబడతాయి. రిఫ్లక్స్ దశలో, టంకము పేస్ట్‌లోని మిగిలిన ఫ్లక్స్ త్వరగా ఆవిరైపోతుంది, టిన్ పూసలు కరుగుతాయి, తక్కువ మొత్తంలో ఫ్లక్స్ అస్థిర వాయువు మరియు టిన్ పూసల మధ్య ఎక్కువ గాలి సకాలంలో చెదరగొట్టబడదు మరియు కరిగిన టిన్‌లోని అవశేషాలు హాంబర్గర్ శాండ్‌విచ్ నిర్మాణంలో ఉంటాయి మరియు కరిగిన టిన్ యొక్క ఉద్రిక్తతలో ఉంటాయి మరియు ద్రవ టిన్‌లో చుట్టబడిన వాయువు పైకి తేలే ద్వారా మాత్రమే తప్పించుకోవడం కష్టం ఎగువ ద్రవీభవన సమయం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. కరిగిన టిన్ చల్లబడి ఘన టిన్‌గా మారినప్పుడు, వెల్డింగ్ పొరలో రంధ్రాలు కనిపిస్తాయి మరియు టంకము రంధ్రాలు ఏర్పడతాయి, చిత్రం 3లో చూపిన విధంగా.
సోల్డర్ పేస్ట్ రిఫ్లో వెల్డింగ్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన శూన్యత యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం.
వెల్డింగ్ కుహరం ఏర్పడటానికి మూల కారణం కరిగిన తర్వాత టంకము పేస్ట్‌లో చుట్టబడిన గాలి లేదా అస్థిర వాయువు పూర్తిగా విడుదల కాకపోవడం. ప్రభావితం చేసే కారకాలలో టంకము పేస్ట్ మెటీరియల్, టంకము పేస్ట్ ప్రింటింగ్ ఆకారం, టంకము పేస్ట్ ప్రింటింగ్ మొత్తం, రిఫ్లక్స్ ఉష్ణోగ్రత, రిఫ్లక్స్ సమయం, వెల్డింగ్ పరిమాణం, నిర్మాణం మొదలైనవి ఉన్నాయి.
3. సోల్డర్ పేస్ట్ ప్రింటింగ్ రిఫ్లో వెల్డింగ్ రంధ్రాలను ప్రభావితం చేసే కారకాల ధృవీకరణ
రిఫ్లో వెల్డింగ్ శూన్యాలకు ప్రధాన కారణాలను నిర్ధారించడానికి మరియు సోల్డర్ పేస్ట్ ద్వారా ముద్రించబడిన రిఫ్లో వెల్డింగ్ శూన్యాలను మెరుగుపరచడానికి మార్గాలను కనుగొనడానికి QFN మరియు బేర్ చిప్ పరీక్షలు ఉపయోగించబడ్డాయి. QFN మరియు బేర్ చిప్ సోల్డర్ పేస్ట్ రిఫ్లో వెల్డింగ్ ఉత్పత్తి ప్రొఫైల్ చిత్రం 4లో చూపబడింది, QFN వెల్డింగ్ ఉపరితల పరిమాణం 4.4mmx4.1mm, వెల్డింగ్ ఉపరితలం టిన్డ్ లేయర్ (100% స్వచ్ఛమైన టిన్); బేర్ చిప్ యొక్క వెల్డింగ్ పరిమాణం 3.0mmx2.3mm, వెల్డింగ్ పొర స్పట్టర్డ్ నికెల్-వనాడియం బైమెటాలిక్ లేయర్, మరియు ఉపరితల పొర వనాడియం. సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క వెల్డింగ్ ప్యాడ్ ఎలక్ట్రోలెస్ నికెల్-పల్లాడియం గోల్డ్-డిప్పింగ్, మరియు మందం 0.4μm/0.06μm/0.04μm. SAC305 సోల్డర్ పేస్ట్ ఉపయోగించబడుతుంది, సోల్డర్ పేస్ట్ ప్రింటింగ్ పరికరాలు DEK హారిజన్ APix, రిఫ్లక్స్ ఫర్నేస్ పరికరాలు BTUPyramax150N, మరియు ఎక్స్-రే పరికరాలు DAGExD7500VR.
QFN మరియు బేర్ చిప్ వెల్డింగ్ డ్రాయింగ్‌లు
పరీక్ష ఫలితాల పోలికను సులభతరం చేయడానికి, టేబుల్ 2 లోని పరిస్థితులలో రిఫ్లో వెల్డింగ్ నిర్వహించబడింది.
రీఫ్లో వెల్డింగ్ కండిషన్ టేబుల్
ఉపరితల మౌంటింగ్ మరియు రిఫ్లో వెల్డింగ్ పూర్తయిన తర్వాత, వెల్డింగ్ పొరను ఎక్స్-రే ద్వారా గుర్తించారు, మరియు QFN దిగువన వెల్డింగ్ పొరలో పెద్ద రంధ్రాలు మరియు బేర్ చిప్ ఉన్నాయని కనుగొనబడింది, ఇది చిత్రం 5 లో చూపబడింది.
QFN మరియు చిప్ హోలోగ్రామ్ (ఎక్స్-రే)
టిన్ బీడ్ పరిమాణం, స్టీల్ మెష్ మందం, ఓపెనింగ్ ఏరియా రేటు, స్టీల్ మెష్ ఆకారం, రిఫ్లక్స్ సమయం మరియు పీక్ ఫర్నేస్ ఉష్ణోగ్రత అన్నీ రిఫ్లో వెల్డింగ్ శూన్యాలను ప్రభావితం చేస్తాయి కాబట్టి, DOE పరీక్ష ద్వారా నేరుగా ధృవీకరించబడే అనేక ప్రభావ కారకాలు ఉన్నాయి మరియు ప్రయోగాత్మక సమూహాల సంఖ్య చాలా పెద్దదిగా ఉంటుంది. సహసంబంధ పోలిక పరీక్ష ద్వారా ప్రధాన ప్రభావ కారకాలను త్వరగా పరీక్షించడం మరియు గుర్తించడం అవసరం, ఆపై DOE ద్వారా ప్రధాన ప్రభావ కారకాలను మరింత ఆప్టిమైజ్ చేయాలి.
3.1 టంకము రంధ్రాలు మరియు టంకము పేస్ట్ టిన్ పూసల కొలతలు
టైప్3 (పూస పరిమాణం 25-45 μm)SAC305 టంకము పేస్ట్ పరీక్షతో, ఇతర పరిస్థితులు మారవు. రీఫ్లో తర్వాత, టంకము పొరలోని రంధ్రాలను కొలుస్తారు మరియు టైప్4 టంకము పేస్ట్‌తో పోల్చారు. టంకము పొరలోని రంధ్రాలు రెండు రకాల టంకము పేస్ట్‌ల మధ్య గణనీయంగా భిన్నంగా లేవని కనుగొనబడింది, ఇది వేర్వేరు పూస పరిమాణాలతో ఉన్న టంకము పేస్ట్ టంకము పొరలోని రంధ్రాలపై స్పష్టమైన ప్రభావాన్ని చూపదని సూచిస్తుంది, ఇది FIGలో చూపిన విధంగా ప్రభావితం చేసే అంశం కాదు. 6 చూపిన విధంగా.
వివిధ కణ పరిమాణాలతో లోహ టిన్ పౌడర్ రంధ్రాల పోలిక
3.2 వెల్డింగ్ కుహరం మరియు ముద్రిత స్టీల్ మెష్ యొక్క మందం
రీఫ్లో తర్వాత, వెల్డెడ్ పొర యొక్క కుహరం ప్రాంతాన్ని 50 μm, 100 μm మరియు 125 μm మందంతో ప్రింటెడ్ స్టీల్ మెష్‌తో కొలుస్తారు మరియు ఇతర పరిస్థితులు మారవు. QFNపై వివిధ మందాల ఉక్కు మెష్ (సోల్డర్ పేస్ట్) ప్రభావాన్ని 75 μm మందంతో ప్రింటెడ్ స్టీల్ మెష్‌తో పోల్చినట్లు కనుగొనబడింది. ఉక్కు మెష్ యొక్క మందం పెరిగేకొద్దీ, కుహరం ప్రాంతం క్రమంగా నెమ్మదిగా తగ్గుతుంది. ఒక నిర్దిష్ట మందం (100μm) చేరుకున్న తర్వాత, కుహరం ప్రాంతం రివర్స్ అవుతుంది మరియు చిత్రం 7లో చూపిన విధంగా ఉక్కు మెష్ యొక్క మందం పెరుగుదలతో పెరగడం ప్రారంభమవుతుంది.
టంకము పేస్ట్ మొత్తాన్ని పెంచినప్పుడు, రిఫ్లక్స్ ఉన్న ద్రవ టిన్ చిప్ ద్వారా కప్పబడి ఉంటుందని మరియు అవశేష గాలి ఎస్కేప్ యొక్క అవుట్‌లెట్ నాలుగు వైపులా మాత్రమే ఇరుకైనదని ఇది చూపిస్తుంది. టంకము పేస్ట్ మొత్తాన్ని మార్చినప్పుడు, అవశేష గాలి ఎస్కేప్ యొక్క అవుట్‌లెట్ కూడా పెరుగుతుంది మరియు ద్రవ టిన్ లేదా అస్థిర వాయువు తప్పించుకునే ద్రవ టిన్‌లో చుట్టబడిన గాలి యొక్క తక్షణ పేలుడు QFN మరియు చిప్ చుట్టూ ద్రవ టిన్ స్ప్లాష్‌కు కారణమవుతుంది.
ఉక్కు మెష్ మందం పెరిగే కొద్దీ, గాలి లేదా అస్థిర వాయువు బయటకు వెళ్లడం వల్ల ఏర్పడే బుడగ పగిలిపోవడం కూడా పెరుగుతుందని, QFN మరియు చిప్ చుట్టూ టిన్ స్ప్లాష్ అయ్యే సంభావ్యత కూడా తదనుగుణంగా పెరుగుతుందని పరీక్షలో తేలింది.
వివిధ మందం కలిగిన ఉక్కు మెష్‌లోని రంధ్రాల పోలిక
3.3 వెల్డింగ్ కుహరం మరియు స్టీల్ మెష్ ఓపెనింగ్ యొక్క వైశాల్య నిష్పత్తి
100%, 90% మరియు 80% ఓపెనింగ్ రేటుతో ముద్రించిన స్టీల్ మెష్ పరీక్షించబడింది మరియు ఇతర పరిస్థితులు మారలేదు. రీఫ్లో తర్వాత, వెల్డింగ్ పొర యొక్క కుహరం ప్రాంతాన్ని కొలుస్తారు మరియు 100% ఓపెనింగ్ రేటుతో ముద్రించిన స్టీల్ మెష్‌తో పోల్చారు. చిత్రం 8లో చూపిన విధంగా, 100% మరియు 90% 80% ఓపెనింగ్ రేటు పరిస్థితులలో వెల్డింగ్ పొర యొక్క కుహరంలో గణనీయమైన తేడా లేదని కనుగొనబడింది.
వివిధ స్టీల్ మెష్ యొక్క వివిధ ప్రారంభ ప్రాంతాల కుహర పోలిక
3.4 వెల్డెడ్ కుహరం మరియు ముద్రిత స్టీల్ మెష్ ఆకారం
స్ట్రిప్ b మరియు ఇంక్లైన్డ్ గ్రిడ్ c యొక్క సోల్డర్ పేస్ట్ యొక్క ప్రింటింగ్ షేప్ టెస్ట్ తో, ఇతర పరిస్థితులు మారవు. రీఫ్లో తర్వాత, వెల్డింగ్ పొర యొక్క కుహరం వైశాల్యాన్ని కొలుస్తారు మరియు గ్రిడ్ a యొక్క ప్రింటింగ్ ఆకారంతో పోల్చారు. చిత్రం 9 లో చూపిన విధంగా, గ్రిడ్, స్ట్రిప్ మరియు ఇంక్లైన్డ్ గ్రిడ్ పరిస్థితులలో వెల్డింగ్ పొర యొక్క కుహరంలో గణనీయమైన తేడా లేదని కనుగొనబడింది.
స్టీల్ మెష్ యొక్క వివిధ ఓపెనింగ్ మోడ్‌లలోని రంధ్రాల పోలిక
3.5 వెల్డింగ్ కుహరం మరియు రిఫ్లక్స్ సమయం
సుదీర్ఘ రిఫ్లక్స్ సమయం (70 సెకన్లు, 80 సెకన్లు, 90 సెకన్లు) పరీక్ష తర్వాత, ఇతర పరిస్థితులు మారవు, వెల్డింగ్ పొరలోని రంధ్రం రిఫ్లక్స్ తర్వాత కొలుస్తారు మరియు 60 సెకన్ల రిఫ్లక్స్ సమయంతో పోల్చినప్పుడు, రిఫ్లక్స్ సమయం పెరుగుదలతో, వెల్డింగ్ రంధ్రం ప్రాంతం తగ్గుతుందని కనుగొనబడింది, కానీ సమయం పెరుగుదలతో తగ్గింపు వ్యాప్తి క్రమంగా తగ్గుతుందని, చిత్రం 10లో చూపిన విధంగా కనుగొనబడింది. తగినంత రిఫ్లక్స్ సమయం లేనప్పుడు, రిఫ్లక్స్ సమయాన్ని పెంచడం కరిగిన ద్రవ టిన్‌లో చుట్టబడిన గాలి పూర్తిగా ఓవర్‌ఫ్లో కావడానికి అనుకూలంగా ఉంటుందని ఇది చూపిస్తుంది, కానీ రిఫ్లక్స్ సమయం ఒక నిర్దిష్ట సమయానికి పెరిగిన తర్వాత, ద్రవ టిన్‌లో చుట్టబడిన గాలి మళ్లీ ఓవర్‌ఫ్లో కావడం కష్టం. రిఫ్లక్స్ సమయం వెల్డింగ్ కుహరాన్ని ప్రభావితం చేసే అంశాలలో ఒకటి.
వివిధ రిఫ్లక్స్ సమయ పొడవుల శూన్య పోలిక
3.6 వెల్డింగ్ కుహరం మరియు గరిష్ట కొలిమి ఉష్ణోగ్రత
240 ℃ మరియు 250 ℃ పీక్ ఫర్నేస్ ఉష్ణోగ్రత పరీక్ష మరియు ఇతర పరిస్థితులు మారకుండా ఉండటంతో, వెల్డింగ్ పొర యొక్క కుహరం ప్రాంతాన్ని రీఫ్లో తర్వాత కొలుస్తారు మరియు 260 ℃ పీక్ ఫర్నేస్ ఉష్ణోగ్రతతో పోల్చినప్పుడు, వివిధ పీక్ ఫర్నేస్ ఉష్ణోగ్రత పరిస్థితులలో, QFN మరియు చిప్ యొక్క వెల్డెడ్ పొర యొక్క కుహరం గణనీయంగా మారలేదని కనుగొనబడింది, చిత్రం 11లో చూపిన విధంగా. వివిధ పీక్ ఫర్నేస్ ఉష్ణోగ్రత QFN మరియు చిప్ యొక్క వెల్డింగ్ పొరలోని రంధ్రంపై స్పష్టమైన ప్రభావాన్ని చూపదని ఇది చూపిస్తుంది, ఇది ప్రభావితం చేసే అంశం కాదు.
వివిధ గరిష్ట ఉష్ణోగ్రతల శూన్య పోలిక
పైన పేర్కొన్న పరీక్షలు QFN మరియు చిప్ యొక్క వెల్డ్ పొర కుహరాన్ని ప్రభావితం చేసే ముఖ్యమైన కారకాలు రిఫ్లక్స్ సమయం మరియు స్టీల్ మెష్ మందం అని సూచిస్తున్నాయి.
4 సోల్డర్ పేస్ట్ ప్రింటింగ్ రిఫ్లో వెల్డింగ్ కుహరం మెరుగుదల
వెల్డింగ్ కుహరాన్ని మెరుగుపరచడానికి 4.1DOE పరీక్ష
QFN మరియు చిప్ యొక్క వెల్డింగ్ పొరలోని రంధ్రం ప్రధాన ప్రభావ కారకాల (రిఫ్లక్స్ సమయం మరియు స్టీల్ మెష్ మందం) యొక్క సరైన విలువను కనుగొనడం ద్వారా మెరుగుపరచబడింది. టంకము పేస్ట్ SAC305 రకం 4, స్టీల్ మెష్ ఆకారం గ్రిడ్ రకం (100% ఓపెనింగ్ డిగ్రీ), పీక్ ఫర్నేస్ ఉష్ణోగ్రత 260 ℃, మరియు ఇతర పరీక్ష పరిస్థితులు పరీక్ష పరికరాల మాదిరిగానే ఉన్నాయి. DOE పరీక్ష మరియు ఫలితాలు టేబుల్ 3లో చూపబడ్డాయి. QFN మరియు చిప్ వెల్డింగ్ రంధ్రాలపై స్టీల్ మెష్ మందం మరియు రిఫ్లక్స్ సమయం యొక్క ప్రభావాలు చిత్రం 12లో చూపబడ్డాయి. ప్రధాన ప్రభావ కారకాల పరస్పర విశ్లేషణ ద్వారా, 100 μm స్టీల్ మెష్ మందం మరియు 80 సెకన్ల రిఫ్లక్స్ సమయాన్ని ఉపయోగించడం వల్ల QFN మరియు చిప్ యొక్క వెల్డింగ్ కుహరం గణనీయంగా తగ్గుతుందని కనుగొనబడింది. QFN యొక్క వెల్డింగ్ కుహరం రేటు గరిష్టంగా 27.8% నుండి 16.1%కి తగ్గించబడింది మరియు చిప్ యొక్క వెల్డింగ్ కుహరం రేటు గరిష్టంగా 20.5% నుండి 14.5%కి తగ్గించబడింది.
పరీక్షలో, 1000 ఉత్పత్తులు సరైన పరిస్థితులలో (100 μm స్టీల్ మెష్ మందం, 80 సెకన్ల రిఫ్లక్స్ సమయం) ఉత్పత్తి చేయబడ్డాయి మరియు 100 QFN మరియు చిప్ యొక్క వెల్డింగ్ కుహరం రేటు యాదృచ్ఛికంగా కొలుస్తారు. QFN యొక్క సగటు వెల్డింగ్ కుహరం రేటు 16.4%, మరియు చిప్ యొక్క సగటు వెల్డింగ్ కుహరం రేటు 14.7% చిప్ మరియు చిప్ యొక్క వెల్డ్ కుహరం రేటు స్పష్టంగా తగ్గింది.
4.2 కొత్త ప్రక్రియ వెల్డింగ్ కుహరాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది.
చిప్ దిగువన ఉన్న వెల్డింగ్ కేవిటీ ప్రాంతం 10% కంటే తక్కువగా ఉన్నప్పుడు, సీసం బంధం మరియు అచ్చు సమయంలో చిప్ కేవిటీ పొజిషన్ క్రాకింగ్ సమస్య తలెత్తదని వాస్తవ ఉత్పత్తి పరిస్థితి మరియు పరీక్ష చూపిస్తుంది. DOE ద్వారా ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన ప్రక్రియ పారామితులు సాంప్రదాయ సోల్డర్ పేస్ట్ రిఫ్లో వెల్డింగ్‌లోని రంధ్రాలను విశ్లేషించడం మరియు పరిష్కరించడం యొక్క అవసరాలను తీర్చలేవు మరియు చిప్ యొక్క వెల్డింగ్ కేవిటీ ఏరియా రేటును మరింత తగ్గించాల్సిన అవసరం ఉంది.
టంకముపై కప్పబడిన చిప్ టంకములోని వాయువు బయటకు పోకుండా నిరోధిస్తుంది కాబట్టి, టంకము పూతతో కూడిన వాయువును తొలగించడం లేదా తగ్గించడం ద్వారా చిప్ దిగువన ఉన్న రంధ్ర రేటు మరింత తగ్గుతుంది. రెండు టంకము పేస్ట్ ప్రింటింగ్‌తో రిఫ్లో వెల్డింగ్ యొక్క కొత్త ప్రక్రియను అవలంబించారు: ఒక టంకము పేస్ట్ ప్రింటింగ్, QFNని కవర్ చేయని ఒక రిఫ్లో మరియు టంకములో వాయువును విడుదల చేసే బేర్ చిప్; సెకండరీ టంకము పేస్ట్ ప్రింటింగ్, ప్యాచ్ మరియు సెకండరీ రిఫ్లక్స్ యొక్క నిర్దిష్ట ప్రక్రియ చిత్రం 13లో చూపబడింది.
75μm మందపాటి టంకము పేస్ట్‌ను మొదటిసారి ముద్రించినప్పుడు, చిప్ కవర్ లేని టంకములోని ఎక్కువ వాయువు ఉపరితలం నుండి తప్పించుకుంటుంది మరియు రిఫ్లక్స్ తర్వాత మందం దాదాపు 50μm ఉంటుంది. ప్రాథమిక రిఫ్లక్స్ పూర్తయిన తర్వాత, చల్లబడిన ఘనీభవించిన టంకము ఉపరితలంపై చిన్న చతురస్రాలు ముద్రించబడతాయి (టంకము పేస్ట్ మొత్తాన్ని తగ్గించడానికి, గ్యాస్ స్పిల్‌ఓవర్ మొత్తాన్ని తగ్గించడానికి, టంకము స్పాటర్‌ను తగ్గించడానికి లేదా తొలగించడానికి), మరియు 50 μm మందంతో టంకము పేస్ట్ (పైన ఉన్న పరీక్ష ఫలితాలు 100 μm ఉత్తమమని చూపుతాయి, కాబట్టి ద్వితీయ ముద్రణ యొక్క మందం 100 μm.50 μm=50 μm), ఆపై చిప్‌ను ఇన్‌స్టాల్ చేసి, ఆపై 80 సెకన్ల ద్వారా తిరిగి వస్తుంది. మొదటి ప్రింటింగ్ మరియు రీఫ్లో తర్వాత టంకములో దాదాపు రంధ్రం లేదు మరియు రెండవ ప్రింటింగ్‌లోని టంకము పేస్ట్ చిన్నది మరియు వెల్డింగ్ రంధ్రం చిన్నది, చిత్రం 14లో చూపిన విధంగా.
సోల్డర్ పేస్ట్ యొక్క రెండు ప్రింటింగ్‌ల తర్వాత, బోలు డ్రాయింగ్
4.3 వెల్డింగ్ కుహరం ప్రభావం యొక్క ధృవీకరణ
2000 ఉత్పత్తుల ఉత్పత్తి (మొదటి ప్రింటింగ్ స్టీల్ మెష్ యొక్క మందం 75 μm, రెండవ ప్రింటింగ్ స్టీల్ మెష్ యొక్క మందం 50 μm), ఇతర పరిస్థితులు మారలేదు, 500 QFN యొక్క యాదృచ్ఛిక కొలత మరియు చిప్ వెల్డింగ్ కేవిటీ రేటు, మొదటి రిఫ్లక్స్ తర్వాత కొత్త ప్రక్రియలో కుహరం లేదని కనుగొన్నారు, రెండవ రిఫ్లక్స్ QFN తర్వాత గరిష్ట వెల్డింగ్ కేవిటీ రేటు 4.8% మరియు చిప్ యొక్క గరిష్ట వెల్డింగ్ కేవిటీ రేటు 4.1%. అసలు సింగిల్-పేస్ట్ ప్రింటింగ్ వెల్డింగ్ ప్రక్రియ మరియు DOE ఆప్టిమైజ్ చేసిన ప్రక్రియతో పోలిస్తే, వెల్డింగ్ కేవిటీ గణనీయంగా తగ్గింది, చిత్రం 15లో చూపిన విధంగా. అన్ని ఉత్పత్తుల యొక్క క్రియాత్మక పరీక్షల తర్వాత చిప్ పగుళ్లు కనుగొనబడలేదు.
5 సారాంశం
సోల్డర్ పేస్ట్ ప్రింటింగ్ మొత్తం మరియు రిఫ్లక్స్ సమయం యొక్క ఆప్టిమైజేషన్ వెల్డింగ్ కేవిటీ ప్రాంతాన్ని తగ్గించగలదు, కానీ వెల్డింగ్ కేవిటీ రేటు ఇప్పటికీ పెద్దదిగా ఉంది. రెండు సోల్డర్ పేస్ట్ ప్రింటింగ్ రిఫ్లో వెల్డింగ్ పద్ధతులను ఉపయోగించడం వల్ల వెల్డింగ్ కేవిటీ రేటును సమర్థవంతంగా మరియు గరిష్టంగా పెంచవచ్చు. QFN సర్క్యూట్ బేర్ చిప్ యొక్క వెల్డింగ్ ప్రాంతం సామూహిక ఉత్పత్తిలో వరుసగా 4.4mm x4.1mm మరియు 3.0mm x2.3mm ఉంటుంది. రిఫ్లో వెల్డింగ్ యొక్క కేవిటీ రేటు 5% కంటే తక్కువగా నియంత్రించబడుతుంది, ఇది రిఫ్లో వెల్డింగ్ యొక్క నాణ్యత మరియు విశ్వసనీయతను మెరుగుపరుస్తుంది. ఈ పత్రంలోని పరిశోధన పెద్ద వైశాల్యం వెల్డింగ్ ఉపరితలం యొక్క వెల్డింగ్ కేవిటీ సమస్యను మెరుగుపరచడానికి ఒక ముఖ్యమైన సూచనను అందిస్తుంది.
