SMT nlo mora solder lẹẹ air reflow alurinmorin iho onínọmbà ati ojutu (2023 Essence Edition), o balau!
1 Ọrọ Iṣaaju
Ninu apejọ igbimọ Circuit, a ti tẹ lẹẹmọ solder sori paadi igbimọ igbimọ Circuit akọkọ, ati lẹhinna ọpọlọpọ awọn paati itanna ni a fi sii. Nikẹhin, lẹhin ileru atunsan, awọn ilẹkẹ tin ti o wa ninu lẹẹ solder ti yo ati gbogbo iru awọn paati itanna ati paadi solder ti igbimọ Circuit ti wa ni welded papọ lati mọ apejọ ti awọn submodules itanna. surfacemounttechnology (sMT) ti wa ni lilo siwaju sii ni awọn ọja iṣakojọpọ iwuwo giga, gẹgẹbi awọn ohun elo ipele eto (siP), awọn ẹrọ ballgridarray (BGA), ati Chip ti ko ni agbara, idii alapin pin-kere (quad aatNo-lead, tọka si QFN). ) ẹrọ.
Nitori awọn abuda kan ti ilana alurinmorin solder lẹẹ ati awọn ohun elo, lẹhin isọdọtun alurinmorin ti awọn ẹrọ dada nla nla wọnyi, awọn ihò yoo wa ni agbegbe alurinmorin solder, eyiti yoo ni ipa lori awọn ohun-ini itanna, awọn ohun-ini gbona ati awọn ohun-ini ẹrọ ti Iṣe ọja naa, ati ani ja si ọja ikuna, nitorina, lati mu awọn solder lẹẹ reflow alurinmorin iho ti di a ilana ati imọ isoro ti o gbọdọ wa ni re, diẹ ninu awọn oluwadi ti atupale ati iwadi awọn okunfa ti BGA solder rogodo alurinmorin iho , ati ki o pese yewo solusan, mora solder. lẹẹ ilana alurinmorin reflow agbegbe ti QFN tobi ju 10mm2 tabi alurinmorin agbegbe tobi ju 6 mm2 ká igboro ni ërún ojutu ti wa ni ew.
Lo Preformsolder alurinmorin ati igbale reflux ileru alurinmorin lati mu awọn weld iho. Solder ti a ti ṣe tẹlẹ nilo ohun elo pataki lati tọka ṣiṣan. Fun apẹẹrẹ, awọn ërún ti wa ni aiṣedeede ati ki o tilted isẹ lẹhin ti awọn ërún ti wa ni gbe taara lori prefabricated solder. Ti chirún òke ṣiṣan ba jẹ atunsan ati lẹhinna aaye, ilana naa jẹ alekun nipasẹ isọdọtun meji, ati idiyele ti solder prefabricated ati ṣiṣan ohun elo ga pupọ ju lẹẹ solder lọ.
Awọn ohun elo reflux Vacuum jẹ gbowolori diẹ sii, agbara igbale ti iyẹwu igbale ominira jẹ kekere pupọ, iṣẹ ṣiṣe idiyele ko ga, ati pe iṣoro splashing tin jẹ pataki, eyiti o jẹ ipin pataki ninu ohun elo ti iwuwo giga ati ipolowo kekere. awọn ọja. Ninu iwe yii, ti o da lori ilana alurinmorin isọdọtun mora ti aṣa, ilana alurinmorin atunsan tuntun ti wa ni idagbasoke ati ṣafihan lati mu iho alurinmorin dara si ati yanju awọn iṣoro ti isunmọ ati didipa ṣiṣu ṣiṣu ti o ṣẹlẹ nipasẹ iho alurinmorin.
2 Solder lẹẹ titẹ sita reflow alurinmorin iho ati gbóògì siseto
2.1 iho alurinmorin
Lẹhin alurinmorin atunsan, ọja ti ni idanwo labẹ x-ray. Awọn ihò ti o wa ni agbegbe alurinmorin pẹlu awọ fẹẹrẹfẹ ni a rii nitori aito solder ninu Layer alurinmorin, bi o ṣe han ni Nọmba 1
X-ray erin ti o ti nkuta iho
2.2 Ibiyi siseto iho alurinmorin
Gbigba sAC305 solder lẹẹ gẹgẹbi apẹẹrẹ, akopọ akọkọ ati iṣẹ ni a fihan ni Tabili 1. Awọn ṣiṣan ati awọn ilẹkẹ tin ni a so pọ ni apẹrẹ lẹẹmọ. Iwọn iwuwo ti tin solder si ṣiṣan jẹ nipa 9:1, ati ipin iwọn didun jẹ nipa 1:1.
Lẹhin ti awọn solder lẹẹ ti wa ni tejede ati ki o agesin pẹlu orisirisi awọn ẹrọ itanna irinše, awọn solder lẹẹ yoo faragba mẹrin awọn ipele ti preheating, ibere ise, reflux ati itutu nigbati o koja nipasẹ awọn reflux ileru. Ipo ti lẹẹmọ tita tun yatọ pẹlu awọn iwọn otutu oriṣiriṣi ni awọn ipele oriṣiriṣi, bi o ṣe han ni Nọmba 2.
Itọkasi profaili fun agbegbe kọọkan ti titaja atunsan
Ni ipele iṣaju ati imuṣiṣẹ, awọn ohun elo iyipada ti o wa ninu ṣiṣan ninu lẹẹ solder yoo jẹ iyipada sinu gaasi nigbati o ba gbona. Ni akoko kanna, awọn gaasi yoo ṣejade nigbati a ba yọ oxide lori dada ti Layer alurinmorin kuro. Diẹ ninu awọn gaasi wọnyi yoo yipada ki o lọ kuro ni lẹẹ tita, ati awọn ilẹkẹ tita yoo wa ni dipọ ni wiwọ nitori iyipada ti ṣiṣan. Ni ipele reflux, ṣiṣan ti o ku ninu lẹẹ solder yoo yọ kuro ni iyara, awọn ilẹkẹ tin yoo yo, iye kekere ti gaasi iyipada ati pupọ julọ afẹfẹ laarin awọn ilẹkẹ tin kii yoo tuka ni akoko, ati pe iyokù ninu Didà Tinah ati labẹ awọn ẹdọfu ti didà Tinah ni o wa hamburger ipanu ipanu be ati ki o ti wa ni mu nipasẹ awọn Circuit ọkọ solder pad ati ẹrọ itanna irinše, ati awọn gaasi ti a we ninu omi Tinah jẹ soro lati sa nikan nipasẹ awọn oke buoyancy Awọn oke yo akoko jẹ gidigidi. kukuru. Nigbati idẹ didà ba tutu ti o si di tin ti o lagbara, awọn pores yoo han ninu Layer alurinmorin ati awọn ihò ti o ta ni a ṣẹda, gẹgẹbi o han ni Nọmba 3.
Aworan atọka ti ofo ti ipilẹṣẹ nipasẹ solder lẹẹ isọdọtun alurinmorin
Awọn root fa ti alurinmorin iho ni wipe awọn air tabi iyipada gaasi ti a we sinu solder lẹẹ lẹhin yo ti wa ni ko patapata agbara. Awọn ifosiwewe ti o ni ipa pẹlu ohun elo lẹẹ solder, apẹrẹ titẹ sita lẹẹ, iye titẹ sita lẹẹ, iwọn otutu reflux, akoko isọdọtun, iwọn alurinmorin, eto ati bẹbẹ lọ.
3. Ijerisi ti o ni ipa awọn okunfa ti solder lẹẹ titẹ sita reflow alurinmorin ihò
QFN ati awọn idanwo chirún igboro ni a lo lati jẹrisi awọn idi akọkọ ti awọn ofo alurinmorin isọdọtun, ati lati wa awọn ọna lati mu ilọsiwaju awọn ofo alurinmorin atunsan ti a tẹjade nipasẹ lẹẹmọ tita. QFN ati igboro ni ërún solder lẹẹ reflow ọja alurinmorin profaili ti han ni Figure 4, QFN iwọn dada alurinmorin jẹ 4.4mmx4.1mm, alurinmorin dada jẹ tinned Layer (100% funfun Tinah); Iwọn alurinmorin ti chirún igboro jẹ 3.0mmx2.3mm, Layer alurinmorin jẹ Layer bimetallic nickel-vanadium sputtered, ati pe Layer dada jẹ vanadium. Paadi alurinmorin ti sobusitireti jẹ elekitironi nickel-palladium goolu-dipping, ati sisanra jẹ 0.4μm/0.06μm/0.04μm. SAC305 solder lẹẹ ti wa ni lilo, awọn solder lẹẹ ẹrọ titẹ sita ni DEK Horizon APix, awọn reflux ileru ẹrọ jẹ BTUPyramax150N, ati awọn x-ray ẹrọ jẹ DAGExD7500VR.
QFN ati igboro ni ërún alurinmorin yiya
Lati dẹrọ lafiwe ti awọn abajade idanwo, alurinmorin atunsan ni a ṣe labẹ awọn ipo ni Tabili 2.
Reflow alurinmorin majemu tabili
Lẹhin iṣagbesori dada ati alurinmorin atunsan ti pari, a rii Layer alurinmorin nipasẹ X-ray, ati pe a rii pe awọn iho nla wa ninu Layer alurinmorin ni isalẹ ti QFN ati chirún igboro, bi o ṣe han ni Nọmba 5.
QFN ati Chip Hologram (X-ray)
Niwọn bi iwọn ilẹkẹ tin, sisanra apapo irin, oṣuwọn agbegbe ṣiṣi, apẹrẹ apapo irin, akoko reflux ati iwọn otutu ileru ti o ga julọ yoo ni ipa lori awọn ofifo alurinmorin atunsan, ọpọlọpọ awọn okunfa ipa, eyiti yoo jẹri taara nipasẹ idanwo DOE, ati nọmba ti esiperimenta awọn ẹgbẹ yoo tobi ju. O jẹ dandan lati ṣe iboju ni kiakia ati pinnu awọn ifosiwewe ipa akọkọ nipasẹ idanwo lafiwe ibamu, ati lẹhinna mu siwaju awọn ifosiwewe ipa akọkọ nipasẹ DOE.
3.1 Mefa ti solder ihò ati solder lẹẹ Tinah ilẹkẹ
Pẹlu iru3 (iwọn ilẹkẹ 25-45 μm)SAC305 idanwo lẹẹ solder, awọn ipo miiran ko yipada. Lẹhin isọdọtun, awọn ihò ti o wa ninu Layer solder ti ni iwọn ati ki o ṣe afiwe pẹlu lẹẹmọ solder type4. O ti wa ni ri wipe awọn ihò ninu awọn solder Layer ni o wa ko significantly o yatọ laarin awọn meji iru solder lẹẹ, o nfihan pe awọn solder lẹẹ pẹlu o yatọ si ileke iwọn ni o ni ko si kedere ipa lori awọn ihò ninu awọn solder Layer, eyi ti o jẹ ko ohun ti o ni ipa ifosiwewe. bi o han ni FIG. 6 Bi o ti han.
Lafiwe ti fadaka Tinah powder ihò pẹlu o yatọ si patiku titobi
3.2 Sisanra ti iho alurinmorin ati tejede, irin apapo
Lẹhin isọdọtun, agbegbe iho ti Layer welded ni a wọn pẹlu apapo irin ti a tẹjade pẹlu sisanra ti 50 μm, 100 μm ati 125 μm, ati awọn ipo miiran ko yipada. A rii pe ipa ti sisanra oriṣiriṣi ti apapo irin (lẹẹmọ tita) lori QFN ni akawe pẹlu ti apapo irin ti a tẹjade pẹlu sisanra ti 75 μm Bi sisanra ti apapo irin naa n pọ si, agbegbe iho naa dinku laiyara. Lẹhin ti o de sisanra kan (100μm), agbegbe iho yoo yiyipada ati bẹrẹ lati pọ si pẹlu ilosoke ti sisanra ti apapo irin, bi o ṣe han ni Nọmba 7.
Eleyi fihan wipe nigbati awọn iye ti solder lẹẹ ti wa ni pọ, omi Tinah pẹlu reflux ti wa ni bo nipasẹ awọn ërún, ati awọn iṣan ti péye air ona abayo jẹ nikan dín lori mẹrin mejeji. Nigba ti iye ti solder lẹẹ ti wa ni yi pada, awọn iṣan ti aloku air ona abayo tun ti wa ni tun pọ, ati awọn ese ti nwaye ti air we ninu omi tin tabi iyipada gaasi escaping omi Tinah yoo fa omi Tinah lati asesejade ni ayika QFN ati awọn ërún.
Idanwo naa rii pe pẹlu ilosoke ti sisanra ti apapo irin, o nkuta ti nwaye ti o ṣẹlẹ nipasẹ salọ afẹfẹ tabi gaasi iyipada yoo tun pọ si, ati iṣeeṣe ti tin splashing ni ayika QFN ati ërún yoo tun pọ si ni ibamu.
Lafiwe awọn iho ni irin apapo ti o yatọ si sisanra
3.3 Ipin agbegbe ti iho alurinmorin ati ṣiṣi apapo irin
Apapo irin ti a tẹjade pẹlu oṣuwọn ṣiṣi ti 100%, 90% ati 80% ni idanwo, ati pe awọn ipo miiran ko yipada. Lẹhin isọdọtun, agbegbe iho ti Layer welded ti wọn ati ni akawe pẹlu apapo irin ti a tẹjade pẹlu iwọn ṣiṣi 100%. A rii pe ko si iyatọ nla ninu iho ti Layer welded labẹ awọn ipo ti oṣuwọn ṣiṣi ti 100% ati 90% 80%, bi o ṣe han ni Nọmba 8.
Cavity lafiwe ti o yatọ si šiši agbegbe ti o yatọ si irin apapo
3.4 Welded iho ati tejede irin apapo apẹrẹ
Pẹlu idanwo apẹrẹ titẹ sita ti lẹẹ solder ti rinhoho b ati akoj ti idagẹrẹ c, awọn ipo miiran ko yipada. Lẹhin isọdọtun, agbegbe iho ti Layer alurinmorin jẹ iwọn ati ki o ṣe afiwe pẹlu apẹrẹ titẹ ti akoj a. O ti wa ni ri wipe ko si significant iyato ninu awọn iho ti awọn alurinmorin Layer labẹ awọn ipo ti akoj, rinhoho ati ti idagẹrẹ akoj, bi o han ni Figure 9.
Ifiwera awọn iho ni awọn ọna ṣiṣi oriṣiriṣi ti apapo irin
3.5 Welding iho ati reflux akoko
Lẹhin ti pẹ reflux akoko (70 s, 80 s, 90 s) igbeyewo, awọn ipo miiran wa ko yato, iho ninu awọn alurinmorin Layer ti a wiwọn lẹhin reflux, ati akawe pẹlu awọn reflux akoko ti 60 s, o ti ri pe pẹlu awọn ilosoke ti awọn. reflux akoko, awọn alurinmorin iho agbegbe dinku, ṣugbọn awọn idinku titobi maa dinku pẹlu awọn ilosoke ti akoko, bi o han ni Figure 10. Eleyi fihan wipe ninu awọn idi ti insufficient reflux akoko, jijẹ awọn reflux akoko jẹ conducive si kikun aponsedanu ti air. ti a we sinu ọpọn olomi didà, ṣugbọn lẹhin igbati akoko isọdọtun ba pọ si akoko kan, afẹfẹ ti a we sinu ọpọn omi yoo nira lati tun kun lẹẹkansi. Akoko reflux jẹ ọkan ninu awọn okunfa ti o ni ipa lori iho alurinmorin.
Ifiwewe ofo ti o yatọ si reflux akoko gigun
3.6 Alurinmorin iho ati tente ileru otutu
Pẹlu 240 ℃ ati 250 ℃ idanwo otutu ileru tente oke ati awọn ipo miiran ko yipada, agbegbe iho ti Layer welded ti wọn lẹhin isọdọtun, ati ni afiwe pẹlu iwọn otutu ileru 260 ℃, o rii pe labẹ oriṣiriṣi awọn ipo iwọn otutu ileru giga, iho ti welded Layer ti QFN ati ërún ko yi significantly, bi o han ni Figure 11. O fihan wipe o yatọ si tente ileru otutu ni o ni ko han ni ipa lori QFN ati iho ninu awọn alurinmorin Layer ti awọn ërún, eyi ti o jẹ ko ohun ipa ifosiwewe.
Ifiwera ofo ti o yatọ si awọn iwọn otutu tente oke
Awọn idanwo ti o wa loke tọka si pe awọn ifosiwewe pataki ti o kan iho Layer weld ti QFN ati chirún jẹ akoko isọdọtun ati sisanra apapo irin.
4 Solder lẹẹ titẹ sita reflow alurinmorin iho yewo
4.1DOE igbeyewo lati mu alurinmorin iho
Iho ti o wa ninu Layer alurinmorin ti QFN ati ërún ti ni ilọsiwaju nipasẹ wiwa iye ti o dara julọ ti awọn ifosiwewe ipa akọkọ (akoko reflux ati sisanra apapo irin). Lẹẹmọ tita jẹ SAC305 type4, apẹrẹ apapo irin jẹ iru akoj (100% ṣiṣi silẹ), iwọn otutu ileru ti o ga julọ jẹ 260 ℃, ati awọn ipo idanwo miiran jẹ kanna bi ti ohun elo idanwo naa. Idanwo DOE ati awọn abajade ni a fihan ni tabili 3. Awọn ipa ti sisanra apapo irin ati akoko reflux lori QFN ati awọn iho alurinmorin chirún ni a fihan ni Nọmba 12. Nipasẹ itupalẹ ibaraenisepo ti awọn ifosiwewe ipa akọkọ, O rii pe lilo 100 μm irin mesh sisanra ati 80 s reflux akoko le significantly din alurinmorin iho ti QFN ati ërún. Oṣuwọn iho alurinmorin ti QFN ti dinku lati iwọn 27.8% si 16.1%, ati iwọn iho alurinmorin ti ërún ti dinku lati iwọn 20.5% si 14.5%.
Ninu idanwo naa, awọn ọja 1000 ni a ṣejade labẹ awọn ipo aipe (100 μm irin mesh sisanra, akoko 80 s reflux), ati iwọn iho alurinmorin ti 100 QFN ati ërún ti ni iwọn laileto. Awọn apapọ alurinmorin iho oṣuwọn ti QFN je 16.4%, ati awọn apapọ alurinmorin oṣuwọn ti ërún je 14.7% Awọn weld iho oṣuwọn ti awọn ërún ati awọn ërún ti wa ni han ni dinku.
4.2 Awọn titun ilana se awọn alurinmorin iho
Awọn gangan gbóògì ipo ati igbeyewo fi hàn pé nigbati awọn alurinmorin iho agbegbe ni isalẹ ti ërún jẹ kere ju 10%, yoo ni ërún iho ipo wo inu isoro ko waye nigba asiwaju imora ati igbáti. Awọn paramita ilana iṣapeye nipasẹ DOE ko le pade awọn ibeere ti itupalẹ ati lohun awọn ihò ninu alurinmorin gbigbo solder lẹẹmọ, ati oṣuwọn agbegbe alurinmorin ti ërún nilo lati dinku siwaju sii.
Niwọn igba ti ërún ti a bo lori solder ṣe idilọwọ awọn gaasi ti o wa ninu solder lati sa kuro, oṣuwọn iho ni isalẹ ti ërún naa dinku siwaju nipasẹ imukuro tabi dinku gaasi ti a bo solder. Ilana tuntun ti alurinmorin atunsan pẹlu titẹ sita lẹẹ meji ni a gba: titẹ sita lẹẹ solder kan, ṣiṣan kan ko bo QFN ati chirún igboro ti n ṣaja gaasi ni solder; Ilana kan pato ti titẹ lẹẹ lẹẹ keji, patch ati reflux secondary jẹ afihan ni Nọmba 13.
Nigbati awọn 75μm nipọn solder lẹẹ ti wa ni tejede fun igba akọkọ, julọ ti awọn gaasi ninu awọn solder lai ërún ideri sa lati awọn dada, ati awọn sisanra lẹhin reflux jẹ nipa 50μm. Lẹhin ipari ti reflux akọkọ, awọn onigun mẹrin kekere ti wa ni titẹ lori oju ti ẹrọ ti o tutu ti o tutu (lati le dinku iye ti lẹẹmọ tita, dinku iye ti gaasi ti o da silẹ, dinku tabi imukuro spatter solder), ati lẹẹ lẹẹmọ tita pẹlu sisanra ti 50 μm (awọn abajade idanwo ti o wa loke fihan pe 100 μm ni o dara julọ, nitorina sisanra ti titẹ sita keji jẹ 100 μm.50 μm = 50 μm), lẹhinna fi sori ẹrọ ni ërún, ati lẹhinna pada nipasẹ 80 s. Nibẹ ni fere ko si iho ninu awọn solder lẹhin akọkọ titẹ sita ati reflow, ati awọn solder lẹẹ ninu awọn keji titẹ sita jẹ kekere, ati awọn alurinmorin iho jẹ kekere, bi o han ni Figure 14.
Lẹhin meji titẹ sita ti solder lẹẹ, ṣofo iyaworan
4.3 Ijerisi alurinmorin iho ipa
Ṣiṣejade ti awọn ọja 2000 (sisanra ti apapo irin titẹ sita akọkọ jẹ 75 μm, sisanra ti apapo irin titẹ sita keji jẹ 50 μm), awọn ipo miiran ko yipada, wiwọn laileto ti 500 QFN ati oṣuwọn iho alurinmorin, rii pe ilana tuntun lẹhin ti akọkọ reflux ko si iho, lẹhin ti awọn keji reflux QFN Awọn ti o pọju alurinmorin oṣuwọn jẹ 4,8%, ati awọn ti o pọju alurinmorin oṣuwọn ti awọn ërún ni 4,1%. Ti a ṣe afiwe pẹlu ilana alurinmorin titẹ ẹyọkan-lẹẹmọ atilẹba ati ilana iṣapeye DOE, iho alurinmorin dinku ni pataki, bi o ti han ni Nọmba 15. Ko si awọn dojuijako ërún ti a rii lẹhin awọn idanwo iṣẹ ṣiṣe ti gbogbo awọn ọja.
5 Akopọ
Awọn iṣapeye ti solder lẹẹ titẹ sita iye ati reflux akoko le din alurinmorin iho agbegbe, ṣugbọn awọn alurinmorin iho oṣuwọn jẹ ṣi tobi. Lilo meji solder lẹẹ sita reflow alurinmorin imuposi le fe ni ki o si mu iwọn alurinmorin iho. Awọn agbegbe alurinmorin ti QFN Circuit igboro ërún le jẹ 4.4mm x4.1mm ati 3.0mm x2.3mm lẹsẹsẹ ni ibi-gbóògì The cavity oṣuwọn ti reflow alurinmorin ti wa ni dari ni isalẹ 5%, eyi ti o mu awọn didara ati dede ti reflow alurinmorin. Iwadi ti o wa ninu iwe yii n pese itọkasi pataki fun imudarasi iṣoro iho alurinmorin ti dada alurinmorin agbegbe nla.
