1 ആമുഖം
സർക്യൂട്ട് ബോർഡ് അസംബ്ലിയിൽ, സോൾഡർ പേസ്റ്റ് ആദ്യം സർക്യൂട്ട് ബോർഡ് സോൾഡർ പാഡിൽ പ്രിന്റ് ചെയ്യുന്നു, തുടർന്ന് വിവിധ ഇലക്ട്രോണിക് ഘടകങ്ങൾ ഒട്ടിക്കുന്നു. ഒടുവിൽ, റീഫ്ലോ ഫർണസിന് ശേഷം, സോൾഡർ പേസ്റ്റിലെ ടിൻ ബീഡുകൾ ഉരുക്കി, എല്ലാത്തരം ഇലക്ട്രോണിക് ഘടകങ്ങളും സർക്യൂട്ട് ബോർഡിന്റെ സോൾഡർ പാഡും ഒരുമിച്ച് വെൽഡ് ചെയ്ത് ഇലക്ട്രിക്കൽ സബ്‌മോഡ്യൂളുകളുടെ അസംബ്ലി യാഥാർത്ഥ്യമാക്കുന്നു. സിസ്റ്റം ലെവൽ പാക്കേജ് (siP), ബോൾഗ്രിഡാറേ (BGA) ഉപകരണങ്ങൾ, പവർ ബെയർ ചിപ്പ്, സ്‌ക്വയർ ഫ്ലാറ്റ് പിൻ-ലെസ് പാക്കേജ് (ക്വാഡ് aatNo-lead, QFN എന്നറിയപ്പെടുന്നു) ഉപകരണം പോലുള്ള ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയുള്ള പാക്കേജിംഗ് ഉൽപ്പന്നങ്ങളിൽ സർഫേസ് മൗണ്ട് ടെക്നോളജി (sMT) കൂടുതലായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.
സോൾഡർ പേസ്റ്റ് വെൽഡിംഗ് പ്രക്രിയയുടെയും വസ്തുക്കളുടെയും സവിശേഷതകൾ കാരണം, ഈ വലിയ സോൾഡർ ഉപരിതല ഉപകരണങ്ങളുടെ റിഫ്ലോ വെൽഡിങ്ങിനുശേഷം, സോൾഡർ വെൽഡിംഗ് ഏരിയയിൽ ദ്വാരങ്ങൾ ഉണ്ടാകും, ഇത് ഉൽപ്പന്ന പ്രകടനത്തിന്റെ വൈദ്യുത ഗുണങ്ങളെയും, താപ ഗുണങ്ങളെയും, മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളെയും ബാധിക്കുകയും, ഉൽപ്പന്ന പരാജയത്തിലേക്ക് നയിക്കുകയും ചെയ്യും. അതിനാൽ, സോൾഡർ പേസ്റ്റ് റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് പരിഹരിക്കേണ്ട ഒരു പ്രക്രിയയും സാങ്കേതിക പ്രശ്നവുമായി മാറിയിരിക്കുന്നു. ചില ഗവേഷകർ BGA സോൾഡർ ബോൾ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റിയുടെ കാരണങ്ങൾ വിശകലനം ചെയ്ത് പഠിച്ചു, മെച്ചപ്പെടുത്തൽ പരിഹാരങ്ങൾ നൽകി, പരമ്പരാഗത സോൾഡർ പേസ്റ്റ് റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് പ്രക്രിയ വെൽഡിംഗ് ഏരിയ 10mm2 ൽ കൂടുതലോ വെൽഡിംഗ് ഏരിയ 6 mm2 ൽ കൂടുതലോ ഉള്ള വെൽഡിംഗ് ഏരിയയിൽ ദ്വാരങ്ങൾ ഇല്ല.
വെൽഡ് ഹോൾ മെച്ചപ്പെടുത്താൻ പ്രീഫോംസോൾഡർ വെൽഡിംഗും വാക്വം റിഫ്ലക്സ് ഫർണസ് വെൽഡിംഗും ഉപയോഗിക്കുക. ഫ്ലക്സ് പോയിന്റ് ചെയ്യുന്നതിന് പ്രീഫാബ്രിക്കേറ്റഡ് സോൾഡറിന് പ്രത്യേക ഉപകരണങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ചിപ്പ് നേരിട്ട് പ്രീഫാബ്രിക്കേറ്റഡ് സോൾഡറിൽ സ്ഥാപിച്ചതിനുശേഷം ചിപ്പ് ഓഫ്‌സെറ്റ് ചെയ്യുകയും ഗൗരവമായി ചരിയുകയും ചെയ്യുന്നു. ഫ്ലക്സ് മൗണ്ട് ചിപ്പ് റീഫ്ലോ ചെയ്യുകയും തുടർന്ന് പോയിന്റ് ചെയ്യുകയും ചെയ്താൽ, പ്രക്രിയ രണ്ട് റീഫ്ലോ വർദ്ധിപ്പിക്കും, കൂടാതെ പ്രീഫാബ്രിക്കേറ്റഡ് സോൾഡറിന്റെയും ഫ്ലക്സ് മെറ്റീരിയലിന്റെയും വില സോൾഡർ പേസ്റ്റിനേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലാണ്.
വാക്വം റിഫ്ലക്സ് ഉപകരണങ്ങൾ കൂടുതൽ ചെലവേറിയതാണ്, സ്വതന്ത്ര വാക്വം ചേമ്പറിന്റെ വാക്വം ശേഷി വളരെ കുറവാണ്, ചെലവ് പ്രകടനം ഉയർന്നതല്ല, കൂടാതെ ടിൻ സ്പ്ലാഷിംഗ് പ്രശ്നം ഗുരുതരമാണ്, ഇത് ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയും ചെറിയ പിച്ചുകളും ഉള്ള ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ പ്രയോഗത്തിൽ ഒരു പ്രധാന ഘടകമാണ്. പരമ്പരാഗത സോൾഡർ പേസ്റ്റ് റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് പ്രക്രിയയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി മൂലമുണ്ടാകുന്ന ബോണ്ടിംഗ്, പ്ലാസ്റ്റിക് സീൽ ക്രാക്കിംഗ് എന്നിവയുടെ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനുമായി ഒരു പുതിയ ദ്വിതീയ റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് പ്രക്രിയ വികസിപ്പിക്കുകയും അവതരിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
2 സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിന്റിംഗ് റീഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റിയും പ്രൊഡക്ഷൻ മെക്കാനിസവും
2.1 വെൽഡിംഗ് അറ
റീഫ്ലോ വെൽഡിങ്ങിനുശേഷം, ഉൽപ്പന്നം എക്സ്-റേയിൽ പരീക്ഷിച്ചു. വെൽഡിംഗ് സോണിലെ ഇളം നിറമുള്ള ദ്വാരങ്ങൾ വെൽഡിംഗ് പാളിയിലെ സോൾഡറിന്റെ അപര്യാപ്തത മൂലമാണെന്ന് കണ്ടെത്തി, ചിത്രം 1 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
കുമിള ദ്വാരത്തിന്റെ എക്സ്-റേ കണ്ടെത്തൽ
2.2 വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റിയുടെ രൂപീകരണ സംവിധാനം
sAC305 സോൾഡർ പേസ്റ്റ് ഉദാഹരണമായി എടുക്കുകയാണെങ്കിൽ, പ്രധാന ഘടനയും പ്രവർത്തനവും പട്ടിക 1 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ഫ്ലക്സും ടിൻ ബീഡുകളും പേസ്റ്റ് ആകൃതിയിൽ പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ടിൻ സോൾഡറിന്റെയും ഫ്ലക്സിന്റെയും ഭാര അനുപാതം ഏകദേശം 9:1 ആണ്, വോളിയം അനുപാതം ഏകദേശം 1:1 ആണ്.
സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിന്റ് ചെയ്ത് വിവിധ ഇലക്ട്രോണിക് ഘടകങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് മൌണ്ട് ചെയ്ത ശേഷം, റിഫ്ലക്സ് ഫർണസിലൂടെ കടന്നുപോകുമ്പോൾ സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രീഹീറ്റിംഗ്, ആക്ടിവേഷൻ, റിഫ്ലക്സ്, കൂളിംഗ് എന്നീ നാല് ഘട്ടങ്ങൾക്ക് വിധേയമാകും. ചിത്രം 2 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, വ്യത്യസ്ത ഘട്ടങ്ങളിലെ വ്യത്യസ്ത താപനിലകളിൽ സോൾഡർ പേസ്റ്റിന്റെ അവസ്ഥയും വ്യത്യസ്തമാണ്.
റീഫ്ലോ സോൾഡറിംഗിന്റെ ഓരോ ഏരിയയ്ക്കുമുള്ള പ്രൊഫൈൽ റഫറൻസ്
പ്രീഹീറ്റിംഗ്, ആക്ടിവേഷൻ ഘട്ടത്തിൽ, സോൾഡർ പേസ്റ്റിലെ ഫ്ലക്സിലെ അസ്ഥിര ഘടകങ്ങൾ ചൂടാക്കുമ്പോൾ വാതകമായി മാറും. അതേ സമയം, വെൽഡിംഗ് പാളിയുടെ ഉപരിതലത്തിലുള്ള ഓക്സൈഡ് നീക്കം ചെയ്യുമ്പോൾ വാതകങ്ങൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടും. ഈ വാതകങ്ങളിൽ ചിലത് ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുകയും സോൾഡർ പേസ്റ്റിൽ നിന്ന് പുറത്തുപോകുകയും ചെയ്യും, ഫ്ലക്സിന്റെ ബാഷ്പീകരണത്താൽ സോൾഡർ ബീഡുകൾ ദൃഡമായി ഘനീഭവിക്കുകയും ചെയ്യും. റിഫ്ലക്സ് ഘട്ടത്തിൽ, സോൾഡർ പേസ്റ്റിലെ ശേഷിക്കുന്ന ഫ്ലക്സ് വേഗത്തിൽ ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടും, ടിൻ ബീഡുകൾ ഉരുകും, ചെറിയ അളവിൽ ഫ്ലക്സ് അസ്ഥിര വാതകവും ടിൻ ബീഡുകൾക്കിടയിലുള്ള വായുവിന്റെ ഭൂരിഭാഗവും യഥാസമയം ചിതറിപ്പോകില്ല, ഉരുകിയ ടിന്നിലും ഉരുകിയ ടിന്നിന്റെ പിരിമുറുക്കത്തിലും അവശിഷ്ടം ഹാംബർഗർ സാൻഡ്‌വിച്ച് ഘടനയാണ്, അവ സർക്യൂട്ട് ബോർഡ് സോൾഡർ പാഡും ഇലക്ട്രോണിക് ഘടകങ്ങളും പിടിക്കുന്നു, കൂടാതെ ദ്രാവക ടിന്നിൽ പൊതിഞ്ഞ വാതകം മുകളിലേക്കുള്ള പൊങ്ങിക്കിടക്കുന്നതിലൂടെ മാത്രം രക്ഷപ്പെടാൻ പ്രയാസമാണ്. മുകളിലെ ഉരുകൽ സമയം വളരെ ചെറുതാണ്. ഉരുകിയ ടിൻ തണുത്ത് സോളിഡ് ടിൻ ആകുമ്പോൾ, വെൽഡിംഗ് പാളിയിൽ സുഷിരങ്ങൾ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുകയും ചിത്രം 3 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ സോൾഡർ ദ്വാരങ്ങൾ രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.
സോൾഡർ പേസ്റ്റ് റീഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് വഴി സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്ന ശൂന്യതയുടെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം.
വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റിയുടെ മൂലകാരണം, ഉരുകിയതിനുശേഷം സോൾഡർ പേസ്റ്റിൽ പൊതിഞ്ഞ വായു അല്ലെങ്കിൽ അസ്ഥിര വാതകം പൂർണ്ണമായും ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യപ്പെടുന്നില്ല എന്നതാണ്. സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളിൽ സോൾഡർ പേസ്റ്റ് മെറ്റീരിയൽ, സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിന്റിംഗ് ആകൃതി, സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിന്റിംഗ് അളവ്, റിഫ്ലക്സ് താപനില, റിഫ്ലക്സ് സമയം, വെൽഡിംഗ് വലുപ്പം, ഘടന തുടങ്ങിയവ ഉൾപ്പെടുന്നു.
3. സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിന്റിംഗ് റീഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് ഹോളുകളെ സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളുടെ പരിശോധന.
റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് വോയിഡുകളുടെ പ്രധാന കാരണങ്ങൾ സ്ഥിരീകരിക്കുന്നതിനും സോൾഡർ പേസ്റ്റ് ഉപയോഗിച്ച് അച്ചടിച്ച റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് വോയിഡുകൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള വഴികൾ കണ്ടെത്തുന്നതിനും QFN, ബെയർ ചിപ്പ് ടെസ്റ്റുകൾ ഉപയോഗിച്ചു. QFN, ബെയർ ചിപ്പ് സോൾഡർ പേസ്റ്റ് റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് ഉൽപ്പന്ന പ്രൊഫൈൽ ചിത്രം 4-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു, QFN വെൽഡിംഗ് ഉപരിതല വലുപ്പം 4.4mmx4.1mm ആണ്, വെൽഡിംഗ് ഉപരിതലം ടിൻ ചെയ്ത പാളിയാണ് (100% ശുദ്ധമായ ടിൻ); ബെയർ ചിപ്പിന്റെ വെൽഡിംഗ് വലുപ്പം 3.0mmx2.3mm ആണ്, വെൽഡിംഗ് പാളി സ്പട്ടേർഡ് നിക്കൽ-വനേഡിയം ബൈമെറ്റാലിക് പാളിയാണ്, ഉപരിതല പാളി വനേഡിയമാണ്. അടിവസ്ത്രത്തിന്റെ വെൽഡിംഗ് പാഡ് ഇലക്ട്രോലെസ് നിക്കൽ-പല്ലാഡിയം ഗോൾഡ്-ഡിപ്പിംഗ് ആയിരുന്നു, കനം 0.4μm/0.06μm/0.04μm ആയിരുന്നു. SAC305 സോൾഡർ പേസ്റ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നു, സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിന്റിംഗ് ഉപകരണങ്ങൾ DEK Horizon APix ആണ്, റിഫ്ലക്സ് ഫർണസ് ഉപകരണങ്ങൾ BTUPyramax150N ആണ്, എക്സ്-റേ ഉപകരണങ്ങൾ DAGExD7500VR ആണ്.
QFN ഉം ബെയർ ചിപ്പ് വെൽഡിംഗ് ഡ്രോയിംഗുകളും
പരിശോധനാ ഫലങ്ങളുടെ താരതമ്യം സുഗമമാക്കുന്നതിന്, പട്ടിക 2 ലെ വ്യവസ്ഥകൾക്ക് കീഴിൽ റീഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് നടത്തി.
റീഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് അവസ്ഥ പട്ടിക
ഉപരിതല മൗണ്ടിംഗും റീഫ്ലോ വെൽഡിംഗും പൂർത്തിയായ ശേഷം, വെൽഡിംഗ് പാളി എക്സ്-റേ വഴി കണ്ടെത്തി, ചിത്രം 5 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, QFN ന്റെ അടിയിലുള്ള വെൽഡിംഗ് പാളിയിൽ വലിയ ദ്വാരങ്ങളും ബെയർ ചിപ്പും ഉണ്ടെന്ന് കണ്ടെത്തി.
ക്യുഎഫ്എൻ, ചിപ്പ് ഹോളോഗ്രാം (എക്സ്-റേ)
ടിൻ ബീഡിന്റെ വലിപ്പം, സ്റ്റീൽ മെഷ് കനം, തുറക്കുന്ന വിസ്തീർണ്ണ നിരക്ക്, സ്റ്റീൽ മെഷ് ആകൃതി, റിഫ്ലക്സ് സമയം, പീക്ക് ഫർണസ് താപനില എന്നിവയെല്ലാം റീഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് ശൂന്യതയെ ബാധിക്കുമെന്നതിനാൽ, സ്വാധീനിക്കുന്ന നിരവധി ഘടകങ്ങളുണ്ട്, അവ DOE ടെസ്റ്റ് വഴി നേരിട്ട് പരിശോധിക്കപ്പെടും, കൂടാതെ പരീക്ഷണ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ എണ്ണം വളരെ വലുതായിരിക്കും. പരസ്പരബന്ധിത താരതമ്യ പരിശോധനയിലൂടെ പ്രധാന സ്വാധീന ഘടകങ്ങളെ വേഗത്തിൽ സ്‌ക്രീൻ ചെയ്ത് നിർണ്ണയിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്, തുടർന്ന് DOE വഴി പ്രധാന സ്വാധീന ഘടകങ്ങളെ കൂടുതൽ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.
3.1 സോൾഡർ ദ്വാരങ്ങളുടെയും സോൾഡർ പേസ്റ്റ് ടിൻ ബീഡുകളുടെയും അളവുകൾ
ടൈപ്പ്3 (ബീഡ് വലുപ്പം 25-45 μm)SAC305 സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പരിശോധനയിൽ, മറ്റ് വ്യവസ്ഥകൾ മാറ്റമില്ലാതെ തുടരുന്നു. റീഫ്ലോയ്ക്ക് ശേഷം, സോൾഡർ ലെയറിലെ ദ്വാരങ്ങൾ അളക്കുകയും ടൈപ്പ്4 സോൾഡർ പേസ്റ്റുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു. സോൾഡർ ലെയറിലെ ദ്വാരങ്ങൾ രണ്ട് തരം സോൾഡർ പേസ്റ്റുകൾക്കിടയിൽ കാര്യമായ വ്യത്യാസമില്ലെന്ന് കണ്ടെത്തി, വ്യത്യസ്ത ബീഡ് വലുപ്പങ്ങളുള്ള സോൾഡർ പേസ്റ്റിന് സോൾഡർ ലെയറിലെ ദ്വാരങ്ങളിൽ വ്യക്തമായ സ്വാധീനമില്ലെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ചിത്രം 6 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകമല്ല.
വ്യത്യസ്ത കണികാ വലിപ്പങ്ങളുള്ള ലോഹ ടിൻ പൊടി ദ്വാരങ്ങളുടെ താരതമ്യം.
3.2 വെൽഡിംഗ് അറയുടെയും അച്ചടിച്ച സ്റ്റീൽ മെഷിന്റെയും കനം
റീഫ്ലോയ്ക്ക് ശേഷം, വെൽഡഡ് പാളിയുടെ കാവിറ്റി ഏരിയ 50 μm, 100 μm, 125 μm കട്ടിയുള്ള പ്രിന്റ് ചെയ്ത സ്റ്റീൽ മെഷ് ഉപയോഗിച്ച് അളന്നു, മറ്റ് വ്യവസ്ഥകൾ മാറ്റമില്ലാതെ തുടർന്നു. വ്യത്യസ്ത കട്ടിയുള്ള സ്റ്റീൽ മെഷിന്റെ (സോൾഡർ പേസ്റ്റ്) പ്രഭാവം 75 μm കട്ടിയുള്ള പ്രിന്റ് ചെയ്ത സ്റ്റീൽ മെഷിന്റെ ഫലവുമായി QFN താരതമ്യം ചെയ്തതായി കണ്ടെത്തി. സ്റ്റീൽ മെഷിന്റെ കനം വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, കാവിറ്റി ഏരിയ ക്രമേണ സാവധാനത്തിൽ കുറയുന്നു. ഒരു നിശ്ചിത കനം (100 μm) എത്തിയ ശേഷം, കാവിറ്റി ഏരിയ വിപരീതമാവുകയും ചിത്രം 7 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ സ്റ്റീൽ മെഷിന്റെ കനം വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് വർദ്ധിക്കാൻ തുടങ്ങുകയും ചെയ്യും.
ഇത് കാണിക്കുന്നത് സോൾഡർ പേസ്റ്റിന്റെ അളവ് വർദ്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, റിഫ്ലക്സുള്ള ദ്രാവക ടിൻ ചിപ്പ് കൊണ്ട് മൂടപ്പെടുന്നുവെന്നും, അവശിഷ്ട വായു രക്ഷപ്പെടലിന്റെ ഔട്ട്ലെറ്റ് നാല് വശങ്ങളിൽ മാത്രം ഇടുങ്ങിയതാണെന്നും ആണ്. സോൾഡർ പേസ്റ്റിന്റെ അളവ് മാറ്റുമ്പോൾ, അവശിഷ്ട വായു രക്ഷപ്പെടലിന്റെ ഔട്ട്ലെറ്റും വർദ്ധിക്കുന്നു, കൂടാതെ ദ്രാവക ടിന്നിൽ പൊതിഞ്ഞ വായുവിന്റെ തൽക്ഷണ പൊട്ടിത്തെറി അല്ലെങ്കിൽ അസ്ഥിര വാതകം രക്ഷപ്പെടുന്ന ദ്രാവക ടിൻ QFN നും ചിപ്പിനും ചുറ്റും ദ്രാവക ടിൻ തെറിക്കാൻ കാരണമാകും.
സ്റ്റീൽ മെഷിന്റെ കനം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് വായുവിന്റെയോ അസ്ഥിര വാതകത്തിന്റെയോ ചോർച്ച മൂലമുണ്ടാകുന്ന കുമിള പൊട്ടുന്നതും വർദ്ധിക്കുമെന്നും QFN-നും ചിപ്പിനും ചുറ്റും ടിൻ തെറിക്കാനുള്ള സാധ്യതയും വർദ്ധിക്കുമെന്നും പരിശോധനയിൽ കണ്ടെത്തി.
വ്യത്യസ്ത കട്ടിയുള്ള സ്റ്റീൽ മെഷിലെ ദ്വാരങ്ങളുടെ താരതമ്യം
3.3 വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റിയുടെയും സ്റ്റീൽ മെഷ് ഓപ്പണിംഗിന്റെയും വിസ്തീർണ്ണ അനുപാതം
100%, 90%, 80% ഓപ്പണിംഗ് റേറ്റ് ഉള്ള പ്രിന്റ് ചെയ്ത സ്റ്റീൽ മെഷ് പരീക്ഷിച്ചു, മറ്റ് വ്യവസ്ഥകൾ മാറ്റമില്ലാതെ തുടർന്നു. റീഫ്ലോയ്ക്ക് ശേഷം, വെൽഡ് ചെയ്ത പാളിയുടെ അറയുടെ വിസ്തീർണ്ണം അളക്കുകയും 100% ഓപ്പണിംഗ് റേറ്റ് ഉള്ള പ്രിന്റ് ചെയ്ത സ്റ്റീൽ മെഷുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുകയും ചെയ്തു. ചിത്രം 8-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, 100%, 90% 80% ഓപ്പണിംഗ് റേറ്റ് ഉള്ള സാഹചര്യങ്ങളിൽ വെൽഡ് ചെയ്ത പാളിയുടെ അറയിൽ കാര്യമായ വ്യത്യാസമില്ലെന്ന് കണ്ടെത്തി.
വ്യത്യസ്ത സ്റ്റീൽ മെഷുകളുടെ വ്യത്യസ്ത തുറക്കൽ ഏരിയയുടെ അറ താരതമ്യം
3.4 വെൽഡഡ് കാവിറ്റിയും പ്രിന്റ് ചെയ്ത സ്റ്റീൽ മെഷ് ആകൃതിയും
സ്ട്രിപ്പ് ബി, ഇൻക്ലൈൻഡ് ഗ്രിഡ് സി എന്നിവയുടെ സോൾഡർ പേസ്റ്റിന്റെ പ്രിന്റിംഗ് ഷേപ്പ് ടെസ്റ്റ് ഉപയോഗിച്ച്, മറ്റ് അവസ്ഥകൾ മാറ്റമില്ലാതെ തുടരുന്നു. റീഫ്ലോയ്ക്ക് ശേഷം, വെൽഡിംഗ് ലെയറിന്റെ കാവിറ്റി ഏരിയ അളക്കുകയും ഗ്രിഡ് എ യുടെ പ്രിന്റിംഗ് ഷേപ്പുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു. ചിത്രം 9 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഗ്രിഡ്, സ്ട്രിപ്പ്, ഇൻക്ലൈൻഡ് ഗ്രിഡ് എന്നിവയുടെ അവസ്ഥകളിൽ വെൽഡിംഗ് ലെയറിന്റെ കാവിറ്റിയിൽ കാര്യമായ വ്യത്യാസമില്ലെന്ന് കണ്ടെത്തി.
സ്റ്റീൽ മെഷിന്റെ വ്യത്യസ്ത ഓപ്പണിംഗ് മോഡുകളിലെ ദ്വാരങ്ങളുടെ താരതമ്യം
3.5 വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റിയും റിഫ്ലക്സ് സമയവും
ദീർഘമായ റിഫ്ലക്സ് സമയം (70 സെക്കൻഡ്, 80 സെക്കൻഡ്, 90 സെക്കൻഡ്) പരിശോധനയ്ക്ക് ശേഷം, മറ്റ് അവസ്ഥകൾ മാറ്റമില്ലാതെ തുടരുന്നു, വെൽഡിംഗ് പാളിയിലെ ദ്വാരം റിഫ്ലക്സിന് ശേഷം അളന്നു, 60 സെക്കൻഡിന്റെ റിഫ്ലക്സ് സമയവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, റിഫ്ലക്സ് സമയം വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, വെൽഡിംഗ് ഹോൾ ഏരിയ കുറയുന്നു, പക്ഷേ ചിത്രം 10 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, സമയം വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് റിഡക്ഷൻ ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ് ക്രമേണ കുറയുന്നു. റിഫ്ലക്സ് സമയം അപര്യാപ്തമാണെങ്കിൽ, റിഫ്ലക്സ് സമയം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നത് ഉരുകിയ ദ്രാവക ടിന്നിൽ പൊതിഞ്ഞ വായുവിന്റെ പൂർണ്ണ ഓവർഫ്ലോയ്ക്ക് സഹായകമാണെന്ന് ഇത് കാണിക്കുന്നു, എന്നാൽ റിഫ്ലക്സ് സമയം ഒരു നിശ്ചിത സമയത്തേക്ക് വർദ്ധിച്ചതിനുശേഷം, ദ്രാവക ടിന്നിൽ പൊതിഞ്ഞ വായു വീണ്ടും ഓവർഫ്ലോ ചെയ്യാൻ പ്രയാസമാണ്. വെൽഡിംഗ് അറയെ ബാധിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളിലൊന്നാണ് റിഫ്ലക്സ് സമയം.
വ്യത്യസ്ത റിഫ്ലക്സ് സമയ ദൈർഘ്യങ്ങളുടെ ശൂന്യ താരതമ്യം
3.6 വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റിയും പീക്ക് ഫർണസ് താപനിലയും
240 ℃ ഉം 250 ℃ ഉം പീക്ക് ഫർണസ് താപനില പരിശോധനയും മറ്റ് അവസ്ഥകളും മാറ്റമില്ലാതെ, വെൽഡ് ചെയ്ത പാളിയുടെ കാവിറ്റി ഏരിയ റീഫ്ലോയ്ക്ക് ശേഷം അളന്നു, 260 ℃ പീക്ക് ഫർണസ് താപനിലയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, വ്യത്യസ്ത പീക്ക് ഫർണസ് താപനില സാഹചര്യങ്ങളിൽ, QFN ന്റെയും ചിപ്പിന്റെയും വെൽഡ് ചെയ്ത പാളിയുടെ കാവിറ്റിയിൽ കാര്യമായ മാറ്റമൊന്നും സംഭവിച്ചിട്ടില്ലെന്ന് കണ്ടെത്തി, ചിത്രം 11 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ. വ്യത്യസ്ത പീക്ക് ഫർണസ് താപനിലയ്ക്ക് QFN ലും ചിപ്പിന്റെ വെൽഡിംഗ് പാളിയിലെ ദ്വാരത്തിലും വ്യക്തമായ സ്വാധീനമില്ലെന്ന് ഇത് കാണിക്കുന്നു, ഇത് സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകമല്ല.
വ്യത്യസ്ത പീക്ക് താപനിലകളുടെ ശൂന്യ താരതമ്യം
മുകളിലുള്ള പരിശോധനകൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നത് QFN-ന്റെയും ചിപ്പിന്റെയും വെൽഡ് ലെയർ കാവിറ്റിയെ ബാധിക്കുന്ന പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ റിഫ്ലക്സ് സമയവും സ്റ്റീൽ മെഷ് കനവുമാണ്.
4 സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിന്റിംഗ് റീഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി മെച്ചപ്പെടുത്തൽ
വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള 4.1DOE പരിശോധന
പ്രധാന സ്വാധീന ഘടകങ്ങളുടെ (റിഫ്ലക്സ് സമയവും സ്റ്റീൽ മെഷ് കനവും) ഒപ്റ്റിമൽ മൂല്യം കണ്ടെത്തി QFN-ന്റെയും ചിപ്പിന്റെയും വെൽഡിംഗ് പാളിയിലെ ദ്വാരം മെച്ചപ്പെടുത്തി. സോൾഡർ പേസ്റ്റ് SAC305 ടൈപ്പ്4 ആയിരുന്നു, സ്റ്റീൽ മെഷ് ആകൃതി ഗ്രിഡ് തരം ആയിരുന്നു (100% ഓപ്പണിംഗ് ഡിഗ്രി), പീക്ക് ഫർണസ് താപനില 260 ℃ ആയിരുന്നു, മറ്റ് ടെസ്റ്റ് അവസ്ഥകൾ ടെസ്റ്റ് ഉപകരണങ്ങളുടേതിന് സമാനമായിരുന്നു. DOE പരിശോധനയും ഫലങ്ങളും പട്ടിക 3-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. QFN-ലും ചിപ്പ് വെൽഡിംഗ് ഹോളുകളിലും സ്റ്റീൽ മെഷ് കനത്തിന്റെയും റിഫ്ലക്സ് സമയത്തിന്റെയും സ്വാധീനം ചിത്രം 12-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. പ്രധാന സ്വാധീന ഘടകങ്ങളുടെ പ്രതിപ്രവർത്തന വിശകലനത്തിലൂടെ, 100 μm സ്റ്റീൽ മെഷ് കനവും 80 സെക്കൻഡ് റിഫ്ലക്സ് സമയവും ഉപയോഗിക്കുന്നത് QFN-ന്റെയും ചിപ്പിന്റെയും വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റിയെ ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കാൻ സഹായിക്കുമെന്ന് കണ്ടെത്തി. QFN-ന്റെ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി നിരക്ക് പരമാവധി 27.8% ൽ നിന്ന് 16.1% ആയി കുറയുന്നു, കൂടാതെ ചിപ്പിന്റെ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി നിരക്ക് പരമാവധി 20.5% ൽ നിന്ന് 14.5% ആയി കുറയുന്നു.
പരിശോധനയിൽ, ഒപ്റ്റിമൽ സാഹചര്യങ്ങളിൽ (100 μm സ്റ്റീൽ മെഷ് കനം, 80 സെക്കൻഡ് റിഫ്ലക്സ് സമയം) 1000 ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ നിർമ്മിക്കപ്പെട്ടു, കൂടാതെ 100 QFN ന്റെയും ചിപ്പിന്റെയും വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി നിരക്ക് ക്രമരഹിതമായി അളന്നു. QFN ന്റെ ശരാശരി വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി നിരക്ക് 16.4% ആയിരുന്നു, ചിപ്പിന്റെ ശരാശരി വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി നിരക്ക് 14.7% ആയിരുന്നു, ചിപ്പിന്റെയും ചിപ്പിന്റെയും വെൽഡ് കാവിറ്റി നിരക്ക് വ്യക്തമായി കുറഞ്ഞു.
4.2 പുതിയ പ്രക്രിയ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.
ചിപ്പിന്റെ അടിയിലുള്ള വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി ഏരിയ 10% ൽ താഴെയാണെങ്കിൽ, ലീഡ് ബോണ്ടിംഗിലും മോൾഡിംഗിലും ചിപ്പ് കാവിറ്റി പൊസിഷൻ ക്രാക്കിംഗ് പ്രശ്നം ഉണ്ടാകില്ലെന്ന് യഥാർത്ഥ ഉൽപ്പാദന സാഹചര്യവും പരിശോധനയും കാണിക്കുന്നു. പരമ്പരാഗത സോൾഡർ പേസ്റ്റ് റിഫ്ലോ വെൽഡിങ്ങിലെ ദ്വാരങ്ങൾ വിശകലനം ചെയ്യുന്നതിനും പരിഹരിക്കുന്നതിനുമുള്ള ആവശ്യകതകൾ DOE ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്ത പ്രോസസ്സ് പാരാമീറ്ററുകൾ നിറവേറ്റുന്നില്ല, കൂടാതെ ചിപ്പിന്റെ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി ഏരിയ നിരക്ക് കൂടുതൽ കുറയ്ക്കേണ്ടതുണ്ട്.
സോൾഡറിൽ പൊതിഞ്ഞിരിക്കുന്ന ചിപ്പ് സോൾഡറിലെ വാതകം പുറത്തേക്ക് പോകുന്നത് തടയുന്നതിനാൽ, സോൾഡർ കോട്ടഡ് ഗ്യാസ് ഇല്ലാതാക്കുകയോ കുറയ്ക്കുകയോ ചെയ്യുന്നതിലൂടെ ചിപ്പിന്റെ അടിയിലുള്ള ദ്വാര നിരക്ക് കൂടുതൽ കുറയ്ക്കുന്നു. രണ്ട് സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിന്റിംഗുള്ള ഒരു പുതിയ റീഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് പ്രക്രിയ സ്വീകരിച്ചിരിക്കുന്നു: ഒരു സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിന്റിംഗ്, QFN കവർ ചെയ്യാത്ത ഒരു റീഫ്ലോ, സോൾഡറിൽ ഗ്യാസ് ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുന്ന ബെയർ ചിപ്പ്; സെക്കൻഡറി സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിന്റിംഗ്, പാച്ച്, സെക്കൻഡറി റിഫ്ലക്സ് എന്നിവയുടെ പ്രത്യേക പ്രക്രിയ ചിത്രം 13 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
75μm കട്ടിയുള്ള സോൾഡർ പേസ്റ്റ് ആദ്യമായി പ്രിന്റ് ചെയ്യുമ്പോൾ, ചിപ്പ് കവർ ഇല്ലാത്ത സോൾഡറിലെ വാതകത്തിന്റെ ഭൂരിഭാഗവും ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് രക്ഷപ്പെടും, റിഫ്ലക്സിന് ശേഷമുള്ള കനം ഏകദേശം 50μm ആണ്. പ്രൈമറി റിഫ്ലക്സ് പൂർത്തിയാക്കിയ ശേഷം, തണുപ്പിച്ച സോളിഫൈഡ് സോൾഡറിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ചെറിയ ചതുരങ്ങൾ പ്രിന്റ് ചെയ്യുന്നു (സോൾഡർ പേസ്റ്റിന്റെ അളവ് കുറയ്ക്കുന്നതിനും, ഗ്യാസ് സ്പിൽഓവറിന്റെ അളവ് കുറയ്ക്കുന്നതിനും, സോൾഡർ സ്പാറ്റർ കുറയ്ക്കുന്നതിനോ ഇല്ലാതാക്കുന്നതിനോ), 50 μm കട്ടിയുള്ള സോൾഡർ പേസ്റ്റ് (മുകളിലുള്ള പരിശോധനാ ഫലങ്ങൾ 100 μm ആണ് ഏറ്റവും നല്ലതെന്ന് കാണിക്കുന്നു, അതിനാൽ ദ്വിതീയ പ്രിന്റിംഗിന്റെ കനം 100 μm.50 μm=50 μm ആണ്), തുടർന്ന് ചിപ്പ് ഇൻസ്റ്റാൾ ചെയ്യുക, തുടർന്ന് 80 സെക്കൻഡിലൂടെ തിരികെ നൽകുക. ആദ്യത്തെ പ്രിന്റിംഗിനും റീഫ്ലോയ്ക്കും ശേഷം സോൾഡറിൽ മിക്കവാറും ദ്വാരമില്ല, രണ്ടാമത്തെ പ്രിന്റിംഗിലെ സോൾഡർ പേസ്റ്റ് ചെറുതാണ്, ചിത്രം 14 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ വെൽഡിംഗ് ദ്വാരം ചെറുതാണ്.
സോൾഡർ പേസ്റ്റിന്റെ രണ്ട് പ്രിന്റിംഗുകൾക്ക് ശേഷം, പൊള്ളയായ ഡ്രോയിംഗ്
4.3 വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി ഇഫക്റ്റിന്റെ പരിശോധന
2000 ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ ഉത്പാദനം (ആദ്യ പ്രിന്റിംഗ് സ്റ്റീൽ മെഷിന്റെ കനം 75 μm ആണ്, രണ്ടാമത്തെ പ്രിന്റിംഗ് സ്റ്റീൽ മെഷിന്റെ കനം 50 μm ആണ്), മറ്റ് വ്യവസ്ഥകളിൽ മാറ്റമില്ല, 500 QFN ന്റെ ക്രമരഹിതമായ അളവെടുപ്പും ചിപ്പ് വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി നിരക്കും കണ്ടെത്തി, ആദ്യത്തെ റിഫ്ലക്സിന് ശേഷമുള്ള പുതിയ പ്രക്രിയയിൽ കാവിറ്റി ഇല്ല, രണ്ടാമത്തെ റിഫ്ലക്സ് QFN ന് ശേഷമുള്ള പരമാവധി വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി നിരക്ക് 4.8% ആണ്, ചിപ്പിന്റെ പരമാവധി വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി നിരക്ക് 4.1% ആണ്. യഥാർത്ഥ സിംഗിൾ-പേസ്റ്റ് പ്രിന്റിംഗ് വെൽഡിംഗ് പ്രക്രിയയുമായും DOE ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്ത പ്രക്രിയയുമായും താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി ഗണ്യമായി കുറയുന്നു, ചിത്രം 15 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ. എല്ലാ ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെയും പ്രവർത്തനപരമായ പരിശോധനകൾക്ക് ശേഷം ചിപ്പ് വിള്ളലുകൾ കണ്ടെത്തിയില്ല.
5 സംഗ്രഹം
സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിന്റിംഗ് അളവും റിഫ്ലക്സ് സമയവും ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നത് വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി ഏരിയ കുറയ്ക്കാൻ സഹായിക്കും, പക്ഷേ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി നിരക്ക് ഇപ്പോഴും വലുതാണ്. രണ്ട് സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിന്റിംഗ് റീഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് ടെക്നിക്കുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത് വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി നിരക്ക് ഫലപ്രദമായി വർദ്ധിപ്പിക്കാനും പരമാവധിയാക്കാനും കഴിയും. ബഹുജന ഉൽ‌പാദനത്തിൽ QFN സർക്യൂട്ട് ബെയർ ചിപ്പിന്റെ വെൽഡിംഗ് ഏരിയ യഥാക്രമം 4.4mm x4.1mm ഉം 3.0mm x2.3mm ഉം ആകാം. റീഫ്ലോ വെൽഡിംഗിന്റെ കാവിറ്റി നിരക്ക് 5% ൽ താഴെയായി നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് റീഫ്ലോ വെൽഡിംഗിന്റെ ഗുണനിലവാരവും വിശ്വാസ്യതയും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു. വലിയ വിസ്തീർണ്ണമുള്ള വെൽഡിംഗ് ഉപരിതലത്തിന്റെ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി പ്രശ്നം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന റഫറൻസ് ഈ പ്രബന്ധത്തിലെ ഗവേഷണം നൽകുന്നു.
പോസ്റ്റ് സമയം: ജൂലൈ-05-2023
