Η SMT χρησιμοποιεί συμβατική ανάλυση και λύση κοιλότητας συγκόλλησης με επανακυκλοφορία αέρα με πάστα συγκόλλησης (2023 Essence Edition), το αξίζετε!
1 Εισαγωγή
Στο συγκρότημα της πλακέτας κυκλώματος, η πάστα συγκόλλησης τυπώνεται πρώτα στο επίθεμα συγκόλλησης της πλακέτας κυκλώματος και στη συνέχεια στερεώνονται διάφορα ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Τέλος, μετά τον κλίβανο ανακύκλωσης, οι χάντρες κασσίτερου στην πάστα συγκόλλησης τήκονται και όλα τα είδη ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και το επίθεμα συγκόλλησης της πλακέτας κυκλώματος συγκολλώνται μεταξύ τους για να πραγματοποιηθεί η συναρμολόγηση των ηλεκτρικών υπομονάδων. Η τεχνολογία επιφανειακής τοποθέτησης (sMT) χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο σε προϊόντα συσκευασίας υψηλής πυκνότητας, όπως συσκευασίες επιπέδου συστήματος (siP), συσκευές ballgridarray (BGA) και συσκευές power bare Chip, τετράγωνες επίπεδες συσκευασίες χωρίς ακίδες (quad aatNo-lead, που αναφέρονται ως QFN).
Λόγω των χαρακτηριστικών της διαδικασίας συγκόλλησης με πάστα συγκόλλησης και των υλικών, μετά τη συγκόλληση με επαναφορά αυτών των μεγάλων επιφανειών συγκόλλησης, θα υπάρχουν οπές στην περιοχή συγκόλλησης, οι οποίες θα επηρεάσουν τις ηλεκτρικές ιδιότητες, τις θερμικές ιδιότητες και τις μηχανικές ιδιότητες του προϊόντος. Η απόδοση του προϊόντος μπορεί ακόμη και να οδηγήσει σε αστοχία του προϊόντος. Συνεπώς, για να βελτιωθεί η κοιλότητα συγκόλλησης με επαναφορά πάστας συγκόλλησης, η οποία έχει γίνει ένα τεχνικό πρόβλημα που πρέπει να λυθεί. Ορισμένοι ερευνητές έχουν αναλύσει και μελετήσει τις αιτίες της κοιλότητας συγκόλλησης με μπάλα συγκόλλησης BGA και έχουν παράσχει λύσεις βελτίωσης. Η συμβατική διαδικασία συγκόλλησης με επαναφορά πάστας συγκόλλησης με περιοχή συγκόλλησης QFN μεγαλύτερη από 10 mm2 ή περιοχή συγκόλλησης μεγαλύτερη από 6 mm2 δεν έχει λύση για γυμνά τσιπ.
Χρησιμοποιήστε συγκόλληση με προκατασκευασμένη συγκόλληση και συγκόλληση σε φούρνο αναρροής κενού για να βελτιώσετε την οπή συγκόλλησης. Η προκατασκευασμένη συγκόλληση απαιτεί ειδικό εξοπλισμό για την τοποθέτηση της ροής. Για παράδειγμα, το τσιπ μετατοπίζεται και γέρνει σοβαρά αφού το τσιπ τοποθετηθεί απευθείας στο προκατασκευασμένο συγκολλητικό. Εάν το τσιπ στήριξης ροής επαναχρησιμοποιηθεί και στη συνέχεια ακονιστεί, η διαδικασία αυξάνεται κατά δύο επαναχρησιμοποιήσεις και το κόστος της προκατασκευασμένης συγκόλλησης και του υλικού ροής είναι πολύ υψηλότερο από την πάστα συγκόλλησης.
Ο εξοπλισμός αναρροής κενού είναι πιο ακριβός, η χωρητικότητα κενού του ανεξάρτητου θαλάμου κενού είναι πολύ χαμηλή, η σχέση κόστους-απόδοσης δεν είναι υψηλή και το πρόβλημα πιτσιλίσματος κασσιτέρου είναι σοβαρό, γεγονός που αποτελεί σημαντικό παράγοντα στην εφαρμογή προϊόντων υψηλής πυκνότητας και μικρού βήματος. Σε αυτή την εργασία, με βάση τη συμβατική διαδικασία συγκόλλησης με επαναφορά συγκόλλησης με πάστα συγκόλλησης, αναπτύσσεται και εισάγεται μια νέα διαδικασία δευτερογενούς επαναφοράς συγκόλλησης για τη βελτίωση της κοιλότητας συγκόλλησης και την επίλυση των προβλημάτων συγκόλλησης και ρωγμών πλαστικής σφράγισης που προκαλούνται από την κοιλότητα συγκόλλησης.
2 Κοιλότητα συγκόλλησης επανακυκλοφορίας εκτύπωσης πάστας συγκόλλησης και μηχανισμός παραγωγής
2.1 Κοιλότητα συγκόλλησης
Μετά τη συγκόλληση με επαναφορά, το προϊόν δοκιμάστηκε με ακτίνες Χ. Οι οπές στη ζώνη συγκόλλησης με ανοιχτότερο χρώμα διαπιστώθηκε ότι οφείλονταν σε ανεπαρκή συγκόλληση στο στρώμα συγκόλλησης, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1.
Ανίχνευση ακτίνων Χ της οπής της φυσαλίδας
2.2 Μηχανισμός σχηματισμού κοιλότητας συγκόλλησης
Λαμβάνοντας ως παράδειγμα την πάστα συγκόλλησης sAC305, η κύρια σύνθεση και λειτουργία παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. Τα σφαιρίδια ροής και κασσιτέρου συνδέονται μεταξύ τους σε σχήμα πάστας. Η αναλογία βάρους της κασσιτέρου προς τη ροή είναι περίπου 9:1 και η αναλογία όγκου είναι περίπου 1:1.
Αφού η πάστα συγκόλλησης εκτυπωθεί και τοποθετηθεί με διάφορα ηλεκτρονικά εξαρτήματα, η πάστα συγκόλλησης θα υποβληθεί σε τέσσερα στάδια προθέρμανσης, ενεργοποίησης, επαναρροής και ψύξης όταν διέρχεται από τον κλίβανο επαναρροής. Η κατάσταση της πάστας συγκόλλησης είναι επίσης διαφορετική με διαφορετικές θερμοκρασίες σε διαφορετικά στάδια, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2.
Αναφορά προφίλ για κάθε περιοχή συγκόλλησης επαναφοράς
Στο στάδιο προθέρμανσης και ενεργοποίησης, τα πτητικά συστατικά της ροής στην πάστα συγκόλλησης θα εξατμιστούν σε αέριο όταν θερμανθούν. Ταυτόχρονα, θα παραχθούν αέρια όταν αφαιρεθεί το οξείδιο στην επιφάνεια του στρώματος συγκόλλησης. Μερικά από αυτά τα αέρια θα εξατμιστούν και θα εγκαταλείψουν την πάστα συγκόλλησης, και οι χάντρες συγκόλλησης θα συμπυκνωθούν σφιχτά λόγω της εξάτμισης της ροής. Στο στάδιο αναρροής, η υπόλοιπη ροή στην πάστα συγκόλλησης θα εξατμιστεί γρήγορα, οι χάντρες κασσίτερου θα λιώσουν, μια μικρή ποσότητα πτητικού αερίου ροής και το μεγαλύτερο μέρος του αέρα μεταξύ των χαντρών κασσίτερου δεν θα διασκορπιστούν με την πάροδο του χρόνου, και τα υπολείμματα στον τηγμένο κασσίτερο και κάτω από την τάση του τηγμένου κασσίτερου έχουν δομή σάντουιτς χάμπουργκερ και παγιδεύονται από το κύκλωμα συγκόλλησης και τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα, και το αέριο τυλιγμένο στον υγρό κασσίτερο είναι δύσκολο να διαφύγει μόνο από την ανοδική άνωση. Ο ανώτερος χρόνος τήξης είναι πολύ σύντομος. Όταν ο τηγμένος κασσίτερος κρυώσει και γίνει στερεός κασσίτερος, εμφανίζονται πόροι στο στρώμα συγκόλλησης και σχηματίζονται οπές συγκόλλησης, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3.
Σχηματικό διάγραμμα του κενού που δημιουργείται από τη συγκόλληση με επαναπλήρωση πάστας συγκόλλησης
Η βασική αιτία της κοιλότητας συγκόλλησης είναι ότι ο αέρας ή το πτητικό αέριο που περιέχεται στην πάστα συγκόλλησης μετά την τήξη δεν αποβάλλεται πλήρως. Οι παράγοντες που επηρεάζουν περιλαμβάνουν το υλικό της πάστας συγκόλλησης, το σχήμα εκτύπωσης της πάστας συγκόλλησης, την ποσότητα εκτύπωσης της πάστας συγκόλλησης, τη θερμοκρασία επαναρροής, τον χρόνο επαναρροής, το μέγεθος συγκόλλησης, τη δομή και ούτω καθεξής.
3. Επαλήθευση των παραγόντων που επηρεάζουν τις οπές συγκόλλησης με επαναφορά εκτύπωσης πάστας συγκόλλησης
Χρησιμοποιήθηκαν δοκιμές QFN και γυμνού τσιπ για την επιβεβαίωση των κύριων αιτιών των κενών συγκόλλησης επαναροής και για την εύρεση τρόπων βελτίωσης των κενών συγκόλλησης επαναροής που εκτυπώνονται με πάστα συγκόλλησης. Το προφίλ του προϊόντος επαναροής συγκόλλησης QFN και πάστας συγκόλλησης γυμνού τσιπ φαίνεται στο Σχήμα 4. Το μέγεθος της επιφάνειας συγκόλλησης QFN είναι 4,4mmx4,1mm, η επιφάνεια συγκόλλησης είναι επικασσιτερωμένη (100% καθαρός κασσίτερος). Το μέγεθος συγκόλλησης του γυμνού τσιπ είναι 3,0mmx2,3mm, το στρώμα συγκόλλησης είναι επιψευδαργυρωμένο διμεταλλικό στρώμα νικελίου-βαναδίου και το επιφανειακό στρώμα είναι βανάδιο. Το υπόστρωμα συγκόλλησης του υποστρώματος ήταν ηλεκτρολυτικά επικαλυμμένο με χρυσό νικελίου-παλλάδιου και το πάχος ήταν 0,4μm/0,06μm/0,04μm. Χρησιμοποιήθηκε πάστα συγκόλλησης SAC305, ο εξοπλισμός εκτύπωσης πάστας συγκόλλησης είναι DEK Horizon APix, ο εξοπλισμός κλιβάνου αναρροής είναι BTUPyramax150N και ο εξοπλισμός ακτίνων Χ είναι DAGExD7500VR.
Σχέδια συγκόλλησης QFN και γυμνού τσιπ
Για να διευκολυνθεί η σύγκριση των αποτελεσμάτων των δοκιμών, πραγματοποιήθηκε συγκόλληση με επαναφορά υπό τις συνθήκες του Πίνακα 2.
Πίνακας συνθηκών συγκόλλησης με ανακυκλοφορία
Αφού ολοκληρώθηκε η επιφανειακή τοποθέτηση και η συγκόλληση με επαναφορά, το στρώμα συγκόλλησης ανιχνεύθηκε με ακτίνες Χ και διαπιστώθηκε ότι υπήρχαν μεγάλες οπές στο στρώμα συγκόλλησης στο κάτω μέρος του QFN και γυμνό τσιπ, όπως φαίνεται στο Σχήμα 5.
QFN και ολογράφημα τσιπ (ακτινογραφία)
Δεδομένου ότι το μέγεθος των σφαιριδίων κασσιτέρου, το πάχος του χαλύβδινου πλέγματος, ο ρυθμός ανοίγματος, το σχήμα του χαλύβδινου πλέγματος, ο χρόνος επαναρροής και η μέγιστη θερμοκρασία του κλιβάνου επηρεάζουν όλα τα κενά συγκόλλησης με επαναρροή, υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν, οι οποίοι θα επαληθευτούν άμεσα από τη δοκιμή DOE, και ο αριθμός των πειραματικών ομάδων θα είναι πολύ μεγάλος. Είναι απαραίτητο να γίνει γρήγορη διαλογή και προσδιορισμός των κύριων παραγόντων επιρροής μέσω δοκιμής σύγκρισης συσχέτισης και στη συνέχεια να βελτιστοποιηθούν περαιτέρω οι κύριοι παράγοντες επιρροής μέσω της δοκιμής DOE.
3.1 Διαστάσεις οπών συγκόλλησης και σφαιριδίων κασσίτερου από κόλλα συγκόλλησης
Με τη δοκιμή πάστας συγκόλλησης τύπου 3 (μέγεθος χάντρας 25-45 μm) SAC305, οι υπόλοιπες συνθήκες παραμένουν αμετάβλητες. Μετά την επαναροή, οι οπές στο στρώμα συγκόλλησης μετρώνται και συγκρίνονται με την πάστα συγκόλλησης τύπου 4. Διαπιστώνεται ότι οι οπές στο στρώμα συγκόλλησης δεν διαφέρουν σημαντικά μεταξύ των δύο ειδών πάστας συγκόλλησης, υποδεικνύοντας ότι η πάστα συγκόλλησης με διαφορετικό μέγεθος χάντρας δεν έχει εμφανή επίδραση στις οπές στο στρώμα συγκόλλησης, κάτι που δεν αποτελεί παράγοντα επηρεασμού, όπως φαίνεται στο ΣΧ. 6.
Σύγκριση οπών μεταλλικής σκόνης κασσιτέρου με διαφορετικά μεγέθη σωματιδίων
3.2 Πάχος κοιλότητας συγκόλλησης και τυπωμένου χαλύβδινου πλέγματος
Μετά την επαναφορά, η επιφάνεια της κοιλότητας του συγκολλημένου στρώματος μετρήθηκε με το τυπωμένο χαλύβδινο πλέγμα πάχους 50 μm, 100 μm και 125 μm, και οι άλλες συνθήκες παρέμειναν αμετάβλητες. Διαπιστώθηκε ότι η επίδραση διαφορετικού πάχους χαλύβδινου πλέγματος (πάστα συγκόλλησης) στο QFN συγκρίθηκε με αυτή του τυπωμένου χαλύβδινου πλέγματος πάχους 75 μm. Καθώς το πάχος του χαλύβδινου πλέγματος αυξάνεται, η επιφάνεια της κοιλότητας μειώνεται σταδιακά αργά. Αφού επιτευχθεί ένα ορισμένο πάχος (100μm), η επιφάνεια της κοιλότητας θα αντιστραφεί και θα αρχίσει να αυξάνεται με την αύξηση του πάχους του χαλύβδινου πλέγματος, όπως φαίνεται στο Σχήμα 7.
Αυτό δείχνει ότι όταν αυξάνεται η ποσότητα της πάστας συγκόλλησης, ο υγρός κασσίτερος με αναρροή καλύπτεται από το τσιπ και η έξοδος διαφυγής υπολειπόμενου αέρα είναι στενή μόνο στις τέσσερις πλευρές. Όταν αλλάζει η ποσότητα της πάστας συγκόλλησης, αυξάνεται επίσης η έξοδος διαφυγής υπολειπόμενου αέρα και η στιγμιαία έκρηξη αέρα τυλιγμένου σε υγρό κασσίτερο ή πτητικό αέριο που διαφεύγει υγρό κασσίτερο θα προκαλέσει πιτσίλισμα υγρού κασσίτερου γύρω από το QFN και το τσιπ.
Η δοκιμή διαπίστωσε ότι με την αύξηση του πάχους του χαλύβδινου πλέγματος, η έκρηξη φυσαλίδων που προκαλείται από τη διαφυγή αέρα ή πτητικού αερίου θα αυξηθεί επίσης, και η πιθανότητα πιτσιλίσματος κασσίτερου γύρω από το QFN και το τσιπ θα αυξηθεί αντίστοιχα.
Σύγκριση οπών σε χαλύβδινο πλέγμα διαφορετικού πάχους
3.3 Αναλογία επιφάνειας κοιλότητας συγκόλλησης και ανοίγματος χαλύβδινου πλέγματος
Το τυπωμένο χαλύβδινο πλέγμα με ρυθμό ανοίγματος 100%, 90% και 80% δοκιμάστηκε και οι υπόλοιπες συνθήκες παρέμειναν αμετάβλητες. Μετά την επαναροή, μετρήθηκε η κοιλότητα του συγκολλημένου στρώματος και συγκρίθηκε με το τυπωμένο χαλύβδινο πλέγμα με ρυθμό ανοίγματος 100%. Διαπιστώθηκε ότι δεν υπήρχε σημαντική διαφορά στην κοιλότητα του συγκολλημένου στρώματος υπό τις συνθήκες ρυθμού ανοίγματος 100% και 90% - 80%, όπως φαίνεται στο Σχήμα 8.
Σύγκριση κοιλοτήτων διαφορετικής περιοχής ανοίγματος διαφορετικού χαλύβδινου πλέγματος
3.4 Συγκολλημένη κοιλότητα και σχήμα τυπωμένου χαλύβδινου πλέγματος
Με τη δοκιμή σχήματος εκτύπωσης της πάστας συγκόλλησης της ταινίας b και του κεκλιμένου πλέγματος c, οι υπόλοιπες συνθήκες παραμένουν αμετάβλητες. Μετά την επανακυκλοφορία, η περιοχή της κοιλότητας του στρώματος συγκόλλησης μετράται και συγκρίνεται με το σχήμα εκτύπωσης του πλέγματος a. Διαπιστώνεται ότι δεν υπάρχει σημαντική διαφορά στην κοιλότητα του στρώματος συγκόλλησης υπό τις συνθήκες πλέγματος, ταινίας και κεκλιμένου πλέγματος, όπως φαίνεται στο Σχήμα 9.
Σύγκριση οπών σε διαφορετικούς τρόπους ανοίγματος χαλύβδινου πλέγματος
3.5 Κοιλότητα συγκόλλησης και χρόνος αναρροής
Μετά από παρατεταμένο χρόνο αναρροής (70 s, 80 s, 90 s), οι υπόλοιπες συνθήκες παρέμειναν αμετάβλητες, η οπή στο στρώμα συγκόλλησης μετρήθηκε μετά την αναρροή και, σε σύγκριση με τον χρόνο αναρροής των 60 s, διαπιστώθηκε ότι με την αύξηση του χρόνου αναρροής, η περιοχή της οπής συγκόλλησης μειώθηκε, αλλά το πλάτος μείωσης μειώθηκε σταδιακά με την αύξηση του χρόνου, όπως φαίνεται στο Σχήμα 10. Αυτό δείχνει ότι σε περίπτωση ανεπαρκούς χρόνου αναρροής, η αύξηση του χρόνου αναρροής ευνοεί την πλήρη υπερχείλιση του αέρα που είναι τυλιγμένος σε τηγμένο υγρό κασσίτερο, αλλά μετά την αύξηση του χρόνου αναρροής σε ένα ορισμένο χρόνο, ο αέρας που είναι τυλιγμένος σε υγρό κασσίτερο είναι δύσκολο να υπερχειλίσει ξανά. Ο χρόνος αναρροής είναι ένας από τους παράγοντες που επηρεάζουν την κοιλότητα συγκόλλησης.
Άκυρη σύγκριση διαφορετικών διαρκειών παλινδρόμησης
3.6 Θερμοκρασία κοιλότητας συγκόλλησης και μέγιστη θερμοκρασία κλιβάνου
Με τη δοκιμή μέγιστης θερμοκρασίας κλιβάνου στους 240 ℃ και 250 ℃ και τις υπόλοιπες συνθήκες αμετάβλητες, η περιοχή κοιλότητας του συγκολλημένου στρώματος μετρήθηκε μετά την επαναροή και, σε σύγκριση με τη μέγιστη θερμοκρασία κλιβάνου στους 260 ℃, διαπιστώθηκε ότι υπό διαφορετικές συνθήκες μέγιστης θερμοκρασίας κλιβάνου, η κοιλότητα του συγκολλημένου στρώματος QFN και του τσιπ δεν άλλαξε σημαντικά, όπως φαίνεται στο Σχήμα 11. Δείχνει ότι η διαφορετική μέγιστη θερμοκρασία κλιβάνου δεν έχει εμφανή επίδραση στο QFN και την οπή στο στρώμα συγκόλλησης του τσιπ, κάτι που δεν αποτελεί παράγοντα επιρροής.
Άκυρη σύγκριση διαφορετικών μέγιστων θερμοκρασιών
Οι παραπάνω δοκιμές δείχνουν ότι οι σημαντικοί παράγοντες που επηρεάζουν την κοιλότητα του στρώματος συγκόλλησης του QFN και του τσιπ είναι ο χρόνος αναρροής και το πάχος του χαλύβδινου πλέγματος.
4 Βελτίωση κοιλότητας συγκόλλησης με επανακυκλοφορία εκτύπωσης κόλλας συγκόλλησης
4.1 Δοκιμή DOE για τη βελτίωση της κοιλότητας συγκόλλησης
Η οπή στο στρώμα συγκόλλησης του QFN και του τσιπ βελτιώθηκε με την εύρεση της βέλτιστης τιμής των κύριων παραγόντων επιρροής (χρόνος αναρροής και πάχος χαλύβδινου πλέγματος). Η πάστα συγκόλλησης ήταν τύπου SAC3054, το σχήμα του χαλύβδινου πλέγματος ήταν τύπου πλέγματος (100% βαθμός ανοίγματος), η μέγιστη θερμοκρασία κλιβάνου ήταν 260 ℃ και οι άλλες συνθήκες δοκιμής ήταν οι ίδιες με αυτές του εξοπλισμού δοκιμής. Η δοκιμή DOE και τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον Πίνακα 3. Οι επιδράσεις του πάχους του χαλύβδινου πλέγματος και του χρόνου αναρροής στις οπές συγκόλλησης QFN και τσιπ παρουσιάζονται στο Σχήμα 12. Μέσω της ανάλυσης αλληλεπίδρασης των κύριων παραγόντων επιρροής, διαπιστώθηκε ότι η χρήση πάχους χαλύβδινου πλέγματος 100 μm και χρόνου αναρροής 80 s μπορεί να μειώσει σημαντικά την κοιλότητα συγκόλλησης του QFN και του τσιπ. Ο ρυθμός κοιλότητας συγκόλλησης του QFN μειώνεται από το μέγιστο 27,8% σε 16,1% και ο ρυθμός κοιλότητας συγκόλλησης του τσιπ μειώνεται από το μέγιστο 20,5% σε 14,5%.
Στη δοκιμή, παράχθηκαν 1000 προϊόντα υπό τις βέλτιστες συνθήκες (πάχος χαλύβδινου πλέγματος 100 μm, χρόνος αναρροής 80 s) και ο ρυθμός κοιλότητας συγκόλλησης 100 QFN και τσιπ μετρήθηκε τυχαία. Ο μέσος ρυθμός κοιλότητας συγκόλλησης QFN ήταν 16,4% και ο μέσος ρυθμός κοιλότητας συγκόλλησης του τσιπ ήταν 14,7%. Ο ρυθμός κοιλότητας συγκόλλησης του τσιπ και του τσιπ είναι προφανώς μειωμένος.
4.2 Η νέα διαδικασία βελτιώνει την κοιλότητα συγκόλλησης
Η πραγματική κατάσταση παραγωγής και οι δοκιμές δείχνουν ότι όταν η περιοχή της κοιλότητας συγκόλλησης στο κάτω μέρος του τσιπ είναι μικρότερη από 10%, το πρόβλημα ρωγμάτωσης στη θέση της κοιλότητας του τσιπ δεν θα εμφανιστεί κατά τη συγκόλληση και τη χύτευση του μολύβδου. Οι παράμετροι της διαδικασίας που βελτιστοποιήθηκαν από το Υπουργείο Ενέργειας δεν μπορούν να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις ανάλυσης και επίλυσης των οπών στη συμβατική συγκόλληση με επαναφορά πάστας συγκόλλησης και ο ρυθμός εμβαδού κοιλότητας συγκόλλησης του τσιπ πρέπει να μειωθεί περαιτέρω.
Δεδομένου ότι το τσιπ που καλύπτεται από το συγκολλητικό υλικό εμποδίζει τη διαφυγή του αερίου στο συγκολλητικό υλικό, ο ρυθμός δημιουργίας οπών στο κάτω μέρος του τσιπ μειώνεται περαιτέρω με την εξάλειψη ή τη μείωση του αερίου που έχει επικαλυφθεί με συγκόλληση. Υιοθετείται μια νέα διαδικασία συγκόλλησης με επανακυκλοφορία με δύο εκτυπώσεις με πάστα συγκόλλησης: μία εκτύπωση με πάστα συγκόλλησης, μία επανακυκλοφορία που δεν καλύπτει το QFN και γυμνό τσιπ που εκκενώνει το αέριο στο συγκολλητικό υλικό. Η συγκεκριμένη διαδικασία δευτερογενούς εκτύπωσης με πάστα συγκόλλησης, έμπλαστρου και δευτερογενούς αναρροής φαίνεται στο Σχήμα 13.
Όταν η πάστα συγκόλλησης πάχους 75μm εκτυπώνεται για πρώτη φορά, το μεγαλύτερο μέρος του αερίου στο συγκολλητικό χωρίς κάλυμμα τσιπ διαφεύγει από την επιφάνεια και το πάχος μετά την αναρροή είναι περίπου 50μm. Μετά την ολοκλήρωση της πρωτογενούς αναρροής, εκτυπώνονται μικρά τετράγωνα στην επιφάνεια του ψυχρού στερεοποιημένου συγκολλητικού (προκειμένου να μειωθεί η ποσότητα της πάστας συγκόλλησης, να μειωθεί η ποσότητα διαρροής αερίου, να μειωθεί ή να εξαλειφθεί το πιτσίλισμα του συγκολλητικού) και η πάστα συγκόλλησης έχει πάχος 50 μm (τα παραπάνω αποτελέσματα δοκιμών δείχνουν ότι τα 100 μm είναι το καλύτερο, επομένως το πάχος της δευτερεύουσας εκτύπωσης είναι 100 μm.50 μm = 50 μm), στη συνέχεια τοποθετείται το τσιπ και στη συνέχεια επιστρέφεται μετά από 80 δευτερόλεπτα. Δεν υπάρχει σχεδόν καμία τρύπα στο συγκολλητικό μετά την πρώτη εκτύπωση και την επαναφορά, και η πάστα συγκόλλησης στη δεύτερη εκτύπωση είναι μικρή και η οπή συγκόλλησης είναι μικρή, όπως φαίνεται στο Σχήμα 14.
Μετά από δύο εκτυπώσεις κόλλας συγκόλλησης, κοίλο σχέδιο
4.3 Επαλήθευση της επίδρασης της κοιλότητας συγκόλλησης
Παραγωγή 2000 προϊόντων (το πάχος του πρώτου πλέγματος χάλυβα εκτύπωσης είναι 75 μm, το πάχος του δεύτερου πλέγματος χάλυβα εκτύπωσης είναι 50 μm), οι άλλες συνθήκες αμετάβλητες, τυχαία μέτρηση 500 QFN και ρυθμός κοιλότητας συγκόλλησης τσιπ, διαπίστωσε ότι η νέα διαδικασία μετά την πρώτη αναρροή δεν έχει κοιλότητα, μετά τη δεύτερη αναρροή QFN ο μέγιστος ρυθμός κοιλότητας συγκόλλησης είναι 4,8% και ο μέγιστος ρυθμός κοιλότητας συγκόλλησης του τσιπ είναι 4,1%. Σε σύγκριση με την αρχική διαδικασία συγκόλλησης εκτύπωσης μονής πάστας και τη βελτιστοποιημένη διαδικασία DOE, η κοιλότητα συγκόλλησης μειώνεται σημαντικά, όπως φαίνεται στο Σχήμα 15. Δεν βρέθηκαν ρωγμές τσιπ μετά από λειτουργικές δοκιμές όλων των προϊόντων.
5 Σύνοψη
Η βελτιστοποίηση της ποσότητας εκτύπωσης με κολλητική πάστα και του χρόνου επαναρροής μπορεί να μειώσει την περιοχή της κοιλότητας συγκόλλησης, αλλά ο ρυθμός της κοιλότητας συγκόλλησης παραμένει μεγάλος. Η χρήση δύο τεχνικών συγκόλλησης με επανακυκλοφορία εκτύπωσης με κολλητική πάστα μπορεί να μεγιστοποιήσει αποτελεσματικά τον ρυθμό της κοιλότητας συγκόλλησης. Η περιοχή συγκόλλησης του γυμνού τσιπ κυκλώματος QFN μπορεί να είναι 4,4 mm x 4,1 mm και 3,0 mm x 2,3 mm αντίστοιχα στη μαζική παραγωγή. Ο ρυθμός κοιλότητας της επανακυκλοφορίας συγκόλλησης ελέγχεται κάτω από 5%, γεγονός που βελτιώνει την ποιότητα και την αξιοπιστία της επανακυκλοφορίας συγκόλλησης. Η έρευνα σε αυτή την εργασία παρέχει μια σημαντική αναφορά για τη βελτίωση του προβλήματος της κοιλότητας συγκόλλησης σε μεγάλη επιφάνεια συγκόλλησης.
