1 Муқаддима
Дар васлаки тахтаи ноҳиявӣ, хамираи кафшер аввал дар лавҳаи кафшери тахтаи ноҳиявӣ чоп карда мешавад ва сипас ҷузъҳои гуногуни электронӣ часпонида мешаванд. Ниҳоят, пас аз кӯраи такрорӣ, маҳтобҳои тунука дар хамираи кафшер гудохта мешаванд ва ҳама намудҳои ҷузъҳои электронӣ ва лавҳаи кафшери тахтаи ноҳиявӣ бо ҳам кафшер карда мешаванд, то васлкунии зермодулҳои барқиро амалӣ созанд. Технологияи рӯизаминӣ (sMT) дар маҳсулоти бастабандии зичии баланд, аз қабили бастаи сатҳи система (siP), дастгоҳҳои ballgridarray (BGA) ва чипи барқии барҷаста, бастаи мураббаъи ҳамвори бе пин (чоргонаи aatNo-lead, бо номи QFN) бештар истифода мешавад. ) дастгоҳ.
Бо назардошти хусусиятҳои раванди кафшери хамираи кафшер, пас аз кафшери дубораи ин дастгоҳҳои рӯизаминии калон, дар майдони кафшер сӯрохиҳо пайдо мешаванд, ки ба хосиятҳои электрикӣ, гармӣ ва хосиятҳои механикии маҳсулот таъсир мерасонанд, ва ҳатто ба нокомии маҳсулот оварда мерасонад, аз ин рӯ, барои беҳтар кардани кафшери кафшери reflow хамираи кафшер ба як раванд ва мушкилоти техникӣ табдил ёфтааст, ки бояд ҳал карда шавад, баъзе муҳаққиқон сабабҳои кафшери кафшери BGA-ро таҳлил ва омӯхтанд ва ҳалли такмили кафшери анъанавиро пешниҳод карданд. Майдони кафшери QFN аз 10мм2 калонтар ё масоҳати кафшери аз 6 мм2 калонтар аз 6 мм2 маҳлули чипи луч мавҷуд нест.
Барои беҳтар кардани сӯрохи кафшер кафшери Preformsolder ва кафшери вакууми рефлюксро истифода баред. Барои нишон додани флюс барои кафшери тайёр таҷҳизоти махсусро талаб мекунад. Масалан, пас аз он ки чип мустақиман ба кафшери тайёр ҷойгир карда мешавад, чип ҷуброн карда мешавад ва ба таври ҷиддӣ майл карда мешавад. Агар чипи васлкунандаи флюс дубора ҷараён гирад ва сипас ишора кунад, раванд бо ду дубора афзоиш меёбад ва арзиши кафшери васлшаванда ва маводи флюс нисбат ба хамираи кафшер хеле баландтар аст.
Таҷҳизоти рефлюкси вакуумӣ гаронтар аст, иқтидори вакууми камераи вакуумии мустақил хеле паст аст, иҷрои хароҷот баланд нест ва мушкилоти пошидани тунука ҷиддӣ аст, ки омили муҳим дар татбиқи зичии баланд ва хурди қатрон аст. махсулот. Дар ин мақола, дар асоси раванди кафшери такрории хамираи кафшерӣ, як раванди нави кафшери такрорӣ барои такмил додани холигии кафшер ва ҳалли мушкилоти пайвастшавӣ ва кафшери мӯҳри пластикӣ, ки дар натиҷаи кафшери кафшер ба вуҷуд омадааст, таҳия ва ҷорӣ карда шудааст.
2 Чопи хамираи кафшери кафшери reflow ва механизми истеҳсолӣ
2.1 Кафшери кафшер
Пас аз кафшери дубора, маҳсулот дар зери рентген санҷида шуд. Сӯрохиҳои минтақаи кафшер бо ранги сабуктар аз сабаби кафшери нокифоя дар қабати кафшер муайян карда шуданд, ки дар расми 1 нишон дода шудааст.
Муайянкунии рентгении сӯрохи ҳубобӣ
2.2 Механизми ташаккули холигии кафшер
Гирифтани хамираи кафшери sAC305 ҳамчун мисол, таркиб ва функсияи асосӣ дар ҷадвали 1 нишон дода шудааст. Маҳтобҳои флюс ва тунука дар шакли хамир бо ҳам пайваст карда шудаанд. Таносуби вазни кафшери тунука ба флюс тақрибан 9:1 ва таносуби ҳаҷм тақрибан 1:1 аст.
Пас аз чоп ва насб кардани хамираи кафшер бо ҷузъҳои гуногуни электронӣ, хамираи кафшер ҳангоми гузаштан аз кӯраи рефлюкс чор марҳилаи пеш аз гармкунӣ, фаъолсозӣ, рефлюкс ва хунуккунӣ мегузарад. Ҳолати хамираи кафшер инчунин бо ҳарорати гуногун дар марҳилаҳои гуногун, тавре ки дар расми 2 нишон дода шудааст, фарқ мекунад.
Истинодҳои профилӣ барои ҳар як минтақаи кафшери дубора
Дар марҳилаи пеш аз гармкунӣ ва фаъолсозӣ, ҷузъҳои идоранашавандаи флюс дар хамираи кафшер ҳангоми гармкунӣ ба газ табдил меёбанд. Дар баробари ин, хангоми тоза кардани оксиди руи кабати кафшер газхо хосил мешаванд. Баъзе аз ин газҳо ноустувор мешаванд ва хамираи кафшерро тарк мекунанд ва маҳтобҳои кафшер аз сабаби ноустувории флюс зич конденсация мешаванд. Дар марҳилаи рефлюкс ҷараёнҳои боқимонда дар хамираи кафшер зуд бухор мешаванд, донаҳои тунука гудохта мешаванд, миқдори ками гази тағйирёбандаи флюс ва қисми зиёди ҳаво байни донаҳои тунука сари вақт пароканда намешаванд ва боқимонда дар қалъа гудохта ва дар зери шиддати қалъа гудохта сохтори сэндвич гамбургер мебошанд ва аз тарафи панели ноҳиявӣ кафшер ва ҷузъҳои электронӣ гирифта мешавад ва гази дар қалъа моеъ печондашуда танҳо бо обшавии боло душвор аст, ки вақти обшавии боло хеле душвор аст. кӯтоҳ. Вакте ки калъаи гудохта хунук шуда, ба калъаи сахт мубаддал мешавад, дар кабати кафшер сурохихо пайдо мешаванд ва сурохихои кафшер ба вучуд меоянд, ки дар расми 3 нишон дода шудааст.
Диаграммаи схематикии холӣ, ки тавассути кафшери такрории хамираи кафшер ба вуҷуд омадааст
Сабаби аслии кафшери кафшер дар он аст, ки ҳаво ё гази идоранашаванда пас аз гудохтан дар хамираи кафшер печонидашуда пурра холӣ намешавад. Ба омилҳои таъсиркунанда маводи хамираи кафшер, шакли чопи хамираи кафшер, миқдори чопи хамираи кафшер, ҳарорати рефлюкс, вақти рефлюкс, андозаи кафшер, сохтор ва ғайра дохил мешаванд.
3. Санҷиши омилҳои таъсирбахши сӯрохиҳои кафшери reflow чопи хамираи кафшер
Санҷишҳои QFN ва чипи бараҳна барои тасдиқи сабабҳои асосии холигии кафшери такрорӣ ва дарёфти роҳҳои беҳтар кардани холигии кафшери такрорӣ, ки бо хамираи кафшер чоп шудаанд, истифода шуданд. Профили маҳсулоти кафшери reflow хамираи кафшери QFN ва чипи луч дар расми 4 нишон дода шудааст, андозаи сатҳи кафшери QFN 4.4mmx4.1mm аст, сатҳи кафшер қабати консервшуда аст (100% сутуни соф); Андозаи кафшери чипи луч 3.0mmx2.3mm аст, қабати кафшер қабати биметаллӣ пошида шудааст ва қабати рӯизаминӣ ванадий аст. Табақи кафшери субстрат тиллои никел-палладиуми барқӣ буд ва ғафсӣ 0,4μm/0,06μm/0,04μm буд. Хамираи кафшери SAC305 истифода мешавад, таҷҳизоти чопи хамираи кафшер DEK Horizon APix, таҷҳизоти кӯраи рефлюкс BTUPyramax150N ва таҷҳизоти рентгенӣ DAGExD7500VR мебошад.
QFN ва расмҳои кафшери чипи луч
Барои осон кардани муқоисаи натиҷаҳои санҷиш, кафшери такрорӣ дар шароити ҷадвали 2 анҷом дода шуд.
Ҷадвали ҳолати кафшери дубора
Пас аз ба итмом расидани васлкунӣ ва кафшери такрорӣ, қабати кафшер тавассути рентген муайян карда шуд ва маълум шуд, ки дар қабати кафшер дар поёни QFN сӯрохиҳои калон ва чипи бараҳна мавҷуданд, тавре ки дар расми 5 нишон дода шудааст.
QFN ва чип голограммаи (рентген)
Азбаски андозаи маҳтобӣ, ғафсии фикрию пӯлод, суръати майдони кушодашавӣ, шакли фикрию пӯлод, вақти рефлюкс ва ҳарорати қуллаи танӯр ҳама ба холигии кафшери дубора таъсир мерасонанд, омилҳои зиёди таъсиркунанда мавҷуданд, ки мустақиман тавассути санҷиши DOE тафтиш карда мешаванд ва шумораи таҷрибаҳо гурӯҳҳо хеле калон хоҳанд буд. Зарур аст, ки омилҳои асосии таъсиркунандаро тавассути санҷиши муқоисаи коррелятсия зуд тафтиш ва муайян намуда, сипас омилҳои асосии таъсиркунандаро тавассути DOE боз ҳам оптимизатсия кунед.
3.1 Андозаҳои сӯрохиҳои кафшерӣ ва маҳтобҳои тунукаи хамираи кафшерӣ
Бо навъи3 (андозаи маҳтобӣ 25-45 мкм) санҷиши хамираи кафшери SAC305, дигар шароитҳо бетағйир мемонанд. Пас аз дубора рехтан, сӯрохиҳо дар қабати кафшер чен карда мешаванд ва бо хамираи кафшери навъи 4 муқоиса карда мешаванд. Муайян карда мешавад, ки сӯрохиҳои қабати кафшер байни ду намуди хамираи кафшер ба таври назаррас фарқ намекунанд, ки нишон медиҳад, ки хамираи кафшер бо андозаи гуногун ба сӯрохиҳои қабати кафшер таъсири возеҳ надорад, ки ин омили таъсиркунанда нест, чунон ки дар расми нишон дода шудааст. 6 Тавре ки нишон дода шудааст.
Муқоисаи сӯрохиҳои хокаи филизӣ бо андозаҳои гуногуни зарраҳо
3.2 Ғафсии холигии кафшер ва торҳои пӯлоди чопшуда
Пас аз ҷараён, майдони холигии қабати кафшершуда бо торҳои пӯлоди чопшуда бо ғафсии 50 мкм, 100 мкм ва 125 мкм чен карда шуд ва дигар шароитҳо бетағйир монданд. Муайян карда шуд, ки таъсири ғафсии гуногуни торҳои пӯлодӣ (хамираи кафшерӣ) ба QFN бо ғафсии пӯлоди чопшуда бо ғафсии 75 μm муқоиса карда шуд Баробари зиёд шудани ғафсии торҳои пӯлод, майдони холигоҳ тадриҷан кам мешавад. Пас аз расидан ба ғафсии муайян (100мкм), майдони холигоҳ баръакс мешавад ва бо афзоиши ғафсии торҳои пӯлод, тавре ки дар расми 7 нишон дода шудааст, афзоиш меёбад.
Ин нишон медихад, ки хангоми зиёд шудани микдори хамираи кафшер калобаи моеъи рефлюксро чип фаро мегирад ва баромади бокимондаи хаво танхо аз чор тараф танг аст. Вақте ки миқдори хамираи кафшер иваз карда мешавад, баромади ҳавои боқимонда низ зиёд мешавад ва таркиши фаврии ҳаво, ки дар қалъаи моеъ печонида шудааст ё гази идоранашавандае, ки аз қалъаи моеъ мебарояд, боиси пошидани қалъаи моеъ дар атрофи QFN ва чип мегардад.
Санҷиш муайян кард, ки бо афзоиши ғафсии торҳои пӯлод, таркиши ҳубобӣ, ки дар натиҷаи фирори ҳаво ё гази идоранашаванда ба вуҷуд омадааст, низ афзоиш хоҳад ёфт ва эҳтимолияти пошидани қалъа дар атрофи QFN ва чип низ мутаносибан афзоиш хоҳад ёфт.
Муқоисаи сӯрохиҳо дар торҳои пӯлоди ғафсӣ гуногун
3.3 Таносуби майдони кафшери кафшер ва кушодани фикрию пӯлоди
Шабакаи пӯлоди чопшуда бо суръати ифтитоҳи 100%, 90% ва 80% озмуда шуд ва дигар шароитҳо бетағйир монданд. Пас аз дубора рехтан, майдони холигии қабати кафшершуда чен карда шуд ва бо торҳои пӯлоди чопшуда бо суръати 100% кушода муқоиса карда шуд. Муайян карда шуд, ки дар холигии кабати кафшершуда дар шароити 100% ва 90% 80%, чунон ки дар расми 8 нишон дода шудааст, фарқияти назаррас вуҷуд надорад.
Муқоисаи холигии майдони кушоди гуногуни пӯлоди пӯлод
3.4 Ковокии кафшершуда ва шакли пӯлоди чопшуда
Бо санҷиши шакли чопи хамираи кафшери рахи b ва шабакаи моил c, дигар шартҳо бетағйир мемонанд. Пас аз дубора рехтан, майдони холигии қабати кафшер чен карда мешавад ва бо шакли чопи шабакаи a муқоиса карда мешавад. Муайян карда мешавад, ки дар холигии қабати кафшер дар шароити тор, тасма ва моил, чунон ки дар расми 9 нишон дода шудааст, фарқияти назаррас вуҷуд надорад.
Муқоисаи сӯрохиҳо дар намудҳои гуногуни кушодани торҳои пӯлод
3.5 Кафшери кафшер ва вақти рефлюкс
Пас аз санҷиши вақти тӯлонии рефлюкс (70 с, 80 с, 90 с) дигар шароитҳо бетағйир боқӣ мемонанд, сӯрохи қабати кафшер пас аз рефлюкс чен карда шуд ва дар муқоиса бо вақти рефлюкс 60 сония муайян карда шуд, ки бо афзоиши рефлюкс вақти рефлюкс, майдони сӯрохи кафшер кам шуд, аммо амплитудаи камшавӣ бо афзоиши вақт тадриҷан коҳиш ёфт, тавре ки дар расми 10 нишон дода шудааст. Ин нишон медиҳад, ки дар ҳолати нокифоя будани вақти рефлюкс, зиёд кардани вақти рефлюкс ба пуробшавии пурраи ҳаво мусоидат мекунад. дар зарфи моеъи гудохта печонида мешавад, аммо пас аз он ки вақти рефлюкс то як вақти муайян зиёд мешавад, ҳавои дар тунукаи моеъ печонидашударо дубора пур кардан душвор аст. Вақти рефлюкс яке аз омилҳое мебошад, ки ба холигии кафшер таъсир мерасонад.
Муқоисаи дарозии вақти рефлюксҳои гуногун
3.6 Кафшери кафшер ва ҳарорати қуллаи кӯраи
Бо озмоиши ҳарорати баландтарини кӯраи 240 ℃ ва 250 ℃ ва дигар шароитҳо бетағйир, майдони холигии қабати кафшершуда пас аз ҷараён чен карда шуд ва дар муқоиса бо 260 ℃ ҳарорати қуллаи кӯраи оташдон муайян карда шуд, ки дар шароити гуногуни ҳарорати баландтарин, холигии қабати кафшери QFN ва чипи ба таври назаррас тағйир наёфт, чунон ки дар расми 11 нишон дода шудааст. Ин нишон медиҳад, ки ҳарорати қуллаи кӯраи гуногун ба QFN ва сӯрохи дар қабати кафшери микросхемаҳои, ки омили таъсиркунанда нест, таъсири ошкоро надорад.
Муқоисаи ҳароратҳои қуллаҳои гуногун
Санҷишҳои дар боло зикршуда нишон медиҳанд, ки омилҳои муҳиме, ки ба холигии қабати кафшери QFN ва чип таъсир мерасонанд, вақти рефлюкс ва ғафсии торҳои пӯлод мебошанд.
4 Чопи хамираи кафшери reflow такмили холигии кафшер
Санҷиши 4.1DOE барои беҳтар кардани холигии кафшер
Сӯрох дар қабати кафшери QFN ва чип бо роҳи дарёфти арзиши оптималии омилҳои асосии таъсиркунанда (вақти рефлюкс ва ғафсии торҳои пӯлод) такмил дода шуд. Хамираи кафшери SAC305 type4 буд, шакли торҳои пӯлод намуди шабака (дараҷаи кушодашавӣ 100%) буд, ҳарорати қуллаи кӯраи оташдон 260 ℃ буд ва дигар шароитҳои санҷишӣ бо шароити таҷҳизоти озмоишӣ яксон буданд. Санҷиши DOE ва натиҷаҳо дар ҷадвали 3 нишон дода шудаанд. Таъсири ғафсии пӯлод ва вақти рефлюкс ба QFN ва сӯрохиҳои кафшери чипҳо дар расми 12 нишон дода шудааст. Тавассути таҳлили мутақобилаи омилҳои асосии таъсиркунанда, Муайян карда мешавад, ки бо истифода аз 100 мкм ғафсӣ фикрию пӯлоди ва 80 с вақти reflux метавонад ба таври назаррас кам кардани холигии кафшери QFN ва чипи. Меъёри кафшери кафшери QFN аз ҳадди аксар 27,8% ба 16,1% ва суръати кафшери микросхемаҳо аз ҳадди аксар 20,5% то 14,5% кам карда мешавад.
Дар озмоиш, 1000 маҳсулот дар шароити оптималӣ (ғафсии пӯлоди пӯлоди 100 мкм, вақти рефлюкс 80 с) истеҳсол карда шуд ва суръати кафшери 100 QFN ва чип ба таври тасодуфӣ чен карда шуд. Меъёри миёнаи кафшери кафшери QFN 16,4% ва суръати миёнаи кафшери чип 14,7% буд.
4.2 Раванди нав холигии кафшерро беҳтар мекунад
Вазъияти воқеии истеҳсолӣ ва санҷиш нишон медиҳад, ки вақте ки майдони кафшер дар поёни чип камтар аз 10% аст, ҳангоми пайвастшавӣ ва қолаби сурб мушкилии крек кардани мавқеи холигии чип ба вуҷуд намеояд. Параметрҳои раванде, ки аз ҷониби DOE оптимизатсия шудааст, наметавонанд ба талаботҳои таҳлил ва ҳалли сӯрохиҳо дар кафшери такрории хамираи кафшерӣ ҷавобгӯ бошанд ва суръати майдони кафшери чип бояд минбаъд кам карда шавад.
Азбаски чипи дар кафшер пӯшонидашуда аз фирор кардани газ дар кафшер пешгирӣ мекунад, суръати сӯрох дар поёни чип тавассути нест кардан ё кам кардани гази кафшершуда боз кам мешавад. Раванди нави кафшери такрорӣ бо ду чопи хамираи кафшерӣ қабул карда шудааст: як чопи хамираи кафшерӣ, як такрорӣ QFN-ро намепӯшонад ва чипи луч газро дар кафшер холӣ мекунад; Раванди мушаххаси чопи хамираи дуюмдараҷа, патч ва рефлюкси дуюмдараҷа дар расми 13 нишон дода шудааст.
Вақте ки хамираи ғафси 75 мкм бори аввал чоп карда мешавад, қисми зиёди газ дар кафшер бидуни сарпӯши чип аз сатҳи берун мебарояд ва ғафсӣ пас аз рефлюкс тақрибан 50 мкм аст. Пас аз анҷоми рефлюкси ибтидоӣ дар рӯи кафшери сахтшудаи хунукшуда чоркунҷаҳои хурд чоп карда мешаванд (барои кам кардани миқдори хамираи кафшер, кам кардани миқдори пошидани газ, кам ё нест кардани пошидани кафшер) ва хамираи кафшер бо ғафсии 50 мкм (натиҷаҳои санҷиши дар боло зикршуда нишон медиҳанд, ки 100 мкм беҳтарин аст, бинобар ин ғафсии чопи дуюмдараҷа 100 мкм аст. 50 мкм = 50 мкм), пас чипро насб кунед ва пас аз 80 с баргардед. Пас аз чопи аввал ва аз нав рехтани кафшер тақрибан сӯрохие вуҷуд надорад ва хамираи кафшер дар чопи дуюм хурд аст ва сӯрохи кафшер хурд аст, ки дар расми 14 нишон дода шудааст.
Пас аз ду чопи хамираи solder, расми нахӯрад
4.3 Санҷиши таъсири кафшери кафшер
Истеҳсоли 2000 маҳсулот (ғафсии пӯлоди чопии аввал 75 мкм, ғафсии пӯлоди пӯлоди чопи дуюм 50 мкм аст), шароити дигар бетағйир, андозагирии тасодуфии 500 QFN ва суръати кафшери чип, муайян кард, ки раванди нав пас аз reflux аввал нест пуфак, пас аз reflux дуюм QFN Меъёри ҳадди кафшери кафшери 4,8%, ва ҳадди кафшери кафшери микросхемаҳои 4,1% аст. Дар муқоиса бо раванди кафшери аслии чопи як-хамираи ва раванди optimized DOE, холигии кафшер аст, ба таври назаррас коҳиш, тавре ки дар расми 15 нишон дода шудааст. Пас аз санҷишҳои функсионалии ҳамаи маҳсулот ягон тарқишҳои чипи ёфт нашуд.
5 Хулоса
Оптимизатсияи ҳаҷми чопи хамираи кафшер ва вақти рефлюкс метавонад майдони холигии кафшерро кам кунад, аммо суръати кафшери кафшер ҳанӯз ҳам калон аст. Истифодаи ду усули кафшери такрории чопи хамираи кафшер метавонад суръати кафшери кафшерро самаранок ва ҳадди аксар афзоиш диҳад. Майдони кафшери микросхемаҳои бараҳнаи QFN метавонад дар истеҳсоли оммавӣ мутаносибан 4.4mm x4.1mm ва 3.0mm x2.3mm бошад Меъёри кафшери кафшери такрорӣ аз 5% зери назорат гирифта мешавад, ки сифат ва эътимоднокии кафшери дубораро беҳтар мекунад. Тадқиқот дар ин мақола як истинодҳои муҳимро барои беҳтар кардани мушкилоти кафшери сатҳи кафшери майдони калон медиҳад.
Вақти фиристодан: июл-05-2023
