1 ആമുഖം
സർക്യൂട്ട് ബോർഡ് അസംബ്ലിയിൽ, ആദ്യം സർക്യൂട്ട് ബോർഡ് സോൾഡർ പാഡിൽ സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിൻ്റ് ചെയ്യുന്നു, തുടർന്ന് വിവിധ ഇലക്ട്രോണിക് ഘടകങ്ങൾ ഒട്ടിക്കുന്നു. അവസാനമായി, റിഫ്ലോ ഫർണസിന് ശേഷം, സോൾഡർ പേസ്റ്റിലെ ടിൻ മുത്തുകൾ ഉരുകുകയും എല്ലാത്തരം ഇലക്ട്രോണിക് ഘടകങ്ങളും സർക്യൂട്ട് ബോർഡിൻ്റെ സോൾഡർ പാഡും ഒരുമിച്ച് വെൽഡ് ചെയ്ത് ഇലക്ട്രിക്കൽ സബ്മോഡ്യൂളുകളുടെ അസംബ്ലി തിരിച്ചറിയുകയും ചെയ്യുന്നു. സിസ്റ്റം ലെവൽ പാക്കേജ് (siP), ballgridarray (BGA) ഉപകരണങ്ങൾ, പവർ ബെയർ ചിപ്പ്, സ്ക്വയർ ഫ്ലാറ്റ് പിൻ-ലെസ്സ് പാക്കേജ് (QFN എന്നറിയപ്പെടുന്ന ക്വാഡ് aatNo-lead) തുടങ്ങിയ ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയുള്ള പാക്കേജിംഗ് ഉൽപ്പന്നങ്ങളിൽ ഉപരിതലമൗണ്ട് ടെക്നോളജി (sMT) കൂടുതലായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ) ഉപകരണം.
സോൾഡർ പേസ്റ്റ് വെൽഡിംഗ് പ്രക്രിയയുടെയും മെറ്റീരിയലുകളുടെയും സവിശേഷതകൾ കാരണം, ഈ വലിയ സോൾഡർ ഉപരിതല ഉപകരണങ്ങളുടെ റിഫ്ലോ വെൽഡിങ്ങിന് ശേഷം, സോൾഡർ വെൽഡിംഗ് ഏരിയയിൽ ദ്വാരങ്ങൾ ഉണ്ടാകും, ഇത് ഉൽപ്പന്നത്തിൻ്റെ വൈദ്യുത ഗുണങ്ങളെയും താപ ഗുണങ്ങളെയും മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളെയും ബാധിക്കും. ഉൽപ്പന്ന പരാജയത്തിന് പോലും ഇടയാക്കും, അതിനാൽ, സോൾഡർ പേസ്റ്റ് റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഒരു പ്രക്രിയയും സാങ്കേതിക പ്രശ്‌നവും തീർന്നിരിക്കുന്നു, അത് പരിഹരിക്കപ്പെടേണ്ടവയാണ്, ചില ഗവേഷകർ BGA സോൾഡർ ബോൾ വെൽഡിംഗ് അറയുടെ കാരണങ്ങൾ വിശകലനം ചെയ്യുകയും പഠിക്കുകയും മെച്ചപ്പെടുത്തൽ പരിഹാരങ്ങൾ നൽകുകയും ചെയ്തു, പരമ്പരാഗത സോൾഡർ. പേസ്റ്റ് റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് പ്രോസസ്സ് 10mm2-ൽ കൂടുതലുള്ള QFN-ൻ്റെ വെൽഡിംഗ് ഏരിയ അല്ലെങ്കിൽ 6 mm2-ൻ്റെ ബെയർ ചിപ്പ് സൊല്യൂഷനിൽ കൂടുതലുള്ള വെൽഡിംഗ് ഏരിയ ഇല്ല.
വെൽഡ് ദ്വാരം മെച്ചപ്പെടുത്താൻ Preformsolder വെൽഡിംഗ്, വാക്വം റിഫ്ലക്സ് ഫർണസ് വെൽഡിങ്ങ് എന്നിവ ഉപയോഗിക്കുക. പ്രീ ഫാബ്രിക്കേറ്റഡ് സോൾഡറിന് ഫ്ലക്സ് പോയിൻ്റ് ചെയ്യാൻ പ്രത്യേക ഉപകരണങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ചിപ്പ് നേരിട്ട് നിർമ്മിച്ച സോൾഡറിൽ വെച്ചതിന് ശേഷം ചിപ്പ് ഓഫ്സെറ്റ് ചെയ്യുകയും ഗൗരവമായി ചായുകയും ചെയ്യുന്നു. ഫ്ളക്സ് മൌണ്ട് ചിപ്പ് റിഫ്ലോയും തുടർന്ന് പോയിൻ്റും ആണെങ്കിൽ, പ്രക്രിയ രണ്ട് റിഫ്ലോകളാൽ വർദ്ധിക്കും, കൂടാതെ പ്രെഫബ്രിക്കേറ്റഡ് സോൾഡറിൻ്റെയും ഫ്ലക്സ് മെറ്റീരിയലിൻ്റെയും വില സോൾഡർ പേസ്റ്റിനെക്കാൾ വളരെ കൂടുതലാണ്.
വാക്വം റിഫ്ലക്സ് ഉപകരണങ്ങൾ കൂടുതൽ ചെലവേറിയതാണ്, സ്വതന്ത്ര വാക്വം ചേമ്പറിൻ്റെ വാക്വം കപ്പാസിറ്റി വളരെ കുറവാണ്, ചെലവ് ഉയർന്നതല്ല, ടിൻ തെറിക്കുന്ന പ്രശ്നം ഗുരുതരമാണ്, ഇത് ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയും ചെറിയ പിച്ചും പ്രയോഗിക്കുന്നതിൽ ഒരു പ്രധാന ഘടകമാണ്. ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ. ഈ പേപ്പറിൽ, പരമ്പരാഗത സോൾഡർ പേസ്റ്റ് റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് പ്രക്രിയയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, വെൽഡിംഗ് അറ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും വെൽഡിംഗ് അറ മൂലമുണ്ടാകുന്ന ബോണ്ടിംഗിൻ്റെയും പ്ലാസ്റ്റിക് സീൽ ക്രാക്കിംഗിൻ്റെയും പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനും ഒരു പുതിയ ദ്വിതീയ റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് പ്രക്രിയ വികസിപ്പിക്കുകയും അവതരിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
2 സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിൻ്റിംഗ് റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റിയും പ്രൊഡക്ഷൻ മെക്കാനിസവും
2.1 വെൽഡിംഗ് അറ
റിഫ്ലോ വെൽഡിങ്ങിന് ശേഷം, ഉൽപ്പന്നം എക്സ്-റേയ്ക്ക് കീഴിൽ പരീക്ഷിച്ചു. ചിത്രം 1-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, വെൽഡിംഗ് സോണിലെ വെൽഡിംഗ് സോണിലെ ദ്വാരങ്ങൾ വെൽഡിംഗ് ലെയറിലെ മതിയായ സോൾഡറിൻ്റെ അഭാവം മൂലമാണെന്ന് കണ്ടെത്തി.
ബബിൾ ദ്വാരത്തിൻ്റെ എക്സ്-റേ കണ്ടെത്തൽ
2.2 വെൽഡിംഗ് അറയുടെ രൂപീകരണ സംവിധാനം
ഉദാഹരണമായി sAC305 സോൾഡർ പേസ്റ്റ് എടുത്താൽ, പ്രധാന ഘടനയും പ്രവർത്തനവും പട്ടിക 1-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ഫ്ളക്സും ടിൻ മുത്തുകളും പേസ്റ്റ് ആകൃതിയിൽ പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ടിൻ സോൾഡറിൻ്റെയും ഫ്ലക്സിൻ്റെയും ഭാര അനുപാതം ഏകദേശം 9:1 ആണ്, വോളിയം അനുപാതം ഏകദേശം 1:1 ആണ്.
സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിൻ്റ് ചെയ്ത് വിവിധ ഇലക്ട്രോണിക് ഘടകങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ഘടിപ്പിച്ച ശേഷം, സോൾഡർ പേസ്റ്റ് റിഫ്ലക്സ് ഫർണസിലൂടെ കടന്നുപോകുമ്പോൾ പ്രീ ഹീറ്റിംഗ്, ആക്റ്റിവേഷൻ, റിഫ്ലക്സ്, കൂളിംഗ് എന്നീ നാല് ഘട്ടങ്ങൾക്ക് വിധേയമാകും. ചിത്രം 2 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, സോൾഡർ പേസ്റ്റിൻ്റെ അവസ്ഥയും വ്യത്യസ്ത ഘട്ടങ്ങളിൽ വ്യത്യസ്ത താപനിലയിൽ വ്യത്യസ്തമാണ്.
റിഫ്ലോ സോൾഡറിംഗിൻ്റെ ഓരോ മേഖലയ്ക്കും പ്രൊഫൈൽ റഫറൻസ്
പ്രീഹീറ്റിംഗ്, ആക്ടിവേഷൻ ഘട്ടത്തിൽ, സോൾഡർ പേസ്റ്റിലെ ഫ്ലക്സിലെ അസ്ഥിര ഘടകങ്ങൾ ചൂടാക്കുമ്പോൾ വാതകമായി മാറും. അതേ സമയം, വെൽഡിംഗ് പാളിയുടെ ഉപരിതലത്തിൽ ഓക്സൈഡ് നീക്കം ചെയ്യുമ്പോൾ വാതകങ്ങൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടും. ഈ വാതകങ്ങളിൽ ചിലത് ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുകയും സോൾഡർ പേസ്റ്റ് ഉപേക്ഷിക്കുകയും ചെയ്യും, കൂടാതെ ഫ്ളക്സിൻ്റെ ബാഷ്പീകരണം കാരണം സോൾഡർ മുത്തുകൾ ദൃഡമായി ഘനീഭവിക്കും. റിഫ്ലക്സ് ഘട്ടത്തിൽ, സോൾഡർ പേസ്റ്റിലെ ശേഷിക്കുന്ന ഫ്ലക്സ് വേഗത്തിൽ ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടും, ടിൻ മുത്തുകൾ ഉരുകിപ്പോകും, ചെറിയ അളവിലുള്ള ഫ്ലക്സ് അസ്ഥിര വാതകവും ടിൻ മുത്തുകൾക്കിടയിലുള്ള മിക്ക വായുവും യഥാസമയം ചിതറിക്കപ്പെടില്ല, കൂടാതെ ഉരുകിയ ടിന്നും ഉരുകിയ ടിന്നിൻ്റെ പിരിമുറുക്കത്തിന് കീഴിലുള്ളതും ഹാംബർഗർ സാൻഡ്‌വിച്ച് ഘടനയാണ്, അവ സർക്യൂട്ട് ബോർഡ് സോൾഡർ പാഡിലും ഇലക്ട്രോണിക് ഘടകങ്ങളിലും പിടിക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ ലിക്വിഡ് ടിന്നിൽ പൊതിഞ്ഞ വാതകം മുകളിലേക്ക് ഉയരുന്നതിനാൽ മാത്രം രക്ഷപ്പെടാൻ പ്രയാസമാണ്. ചെറുത്. ഉരുകിയ ടിൻ തണുത്ത് സോളിഡ് ടിൻ ആകുമ്പോൾ, വെൽഡിംഗ് ലെയറിൽ സുഷിരങ്ങൾ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുകയും സോൾഡർ ദ്വാരങ്ങൾ രൂപം കൊള്ളുകയും ചെയ്യുന്നു, ചിത്രം 3 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
സോൾഡർ പേസ്റ്റ് റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് വഴി സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ട ശൂന്യതയുടെ സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രം
ഉരുകിയ ശേഷം സോൾഡർ പേസ്റ്റിൽ പൊതിഞ്ഞ വായു അല്ലെങ്കിൽ അസ്ഥിര വാതകം പൂർണ്ണമായും ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യപ്പെടുന്നില്ല എന്നതാണ് വെൽഡിംഗ് അറയുടെ മൂല കാരണം. സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളിൽ സോൾഡർ പേസ്റ്റ് മെറ്റീരിയൽ, സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിൻ്റിംഗ് ആകൃതി, സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിൻ്റിംഗ് തുക, റിഫ്ലക്സ് താപനില, റിഫ്ലക്സ് സമയം, വെൽഡിംഗ് വലുപ്പം, ഘടന തുടങ്ങിയവ ഉൾപ്പെടുന്നു.
3. സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിൻ്റിംഗ് റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് ദ്വാരങ്ങളുടെ സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളുടെ പരിശോധന
റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് ശൂന്യതയുടെ പ്രധാന കാരണങ്ങൾ സ്ഥിരീകരിക്കുന്നതിനും സോൾഡർ പേസ്റ്റ് ഉപയോഗിച്ച് അച്ചടിച്ച റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് ശൂന്യത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള വഴികൾ കണ്ടെത്തുന്നതിനും ക്യുഎഫ്എൻ, ബെയർ ചിപ്പ് ടെസ്റ്റുകൾ ഉപയോഗിച്ചു. ക്യുഎഫ്എൻ, ബെയർ ചിപ്പ് സോൾഡർ പേസ്റ്റ് റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് ഉൽപ്പന്ന പ്രൊഫൈൽ ചിത്രം 4-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു, ക്യുഎഫ്എൻ വെൽഡിംഗ് ഉപരിതല വലുപ്പം 4.4 എംഎംx4.1 മിമി ആണ്, വെൽഡിംഗ് ഉപരിതലം ടിൻ ചെയ്ത പാളിയാണ് (100% ശുദ്ധമായ ടിൻ); ബെയർ ചിപ്പിൻ്റെ വെൽഡിംഗ് വലുപ്പം 3.0mmx2.3mm ആണ്, വെൽഡിംഗ് ലെയർ നിക്കൽ-വനേഡിയം ബൈമെറ്റാലിക് ലെയറാണ്, ഉപരിതല പാളി വനേഡിയം ആണ്. സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൻ്റെ വെൽഡിംഗ് പാഡ് ഇലക്‌ട്രോലെസ് നിക്കൽ-പല്ലേഡിയം ഗോൾഡ്-ഡിപ്പിംഗ് ആയിരുന്നു, കനം 0.4μm/0.06μm/0.04μm ആയിരുന്നു. SAC305 സോൾഡർ പേസ്റ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നു, സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിൻ്റിംഗ് ഉപകരണം DEK ഹൊറൈസൺ APix ആണ്, റിഫ്ലക്സ് ഫർണസ് ഉപകരണം BTUPyramax150N ആണ്, എക്സ്-റേ ഉപകരണങ്ങൾ DAGExD7500VR ആണ്.
ക്യുഎഫ്എൻ, ബെയർ ചിപ്പ് വെൽഡിംഗ് ഡ്രോയിംഗുകൾ
ടെസ്റ്റ് ഫലങ്ങളുടെ താരതമ്യം സുഗമമാക്കുന്നതിന്, പട്ടിക 2 ലെ വ്യവസ്ഥകൾക്ക് കീഴിൽ റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് നടത്തി.
റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് അവസ്ഥ പട്ടിക
ഉപരിതല മൗണ്ടിംഗും റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗും പൂർത്തിയാക്കിയ ശേഷം, വെൽഡിംഗ് പാളി എക്സ്-റേ കണ്ടെത്തി, കൂടാതെ ചിത്രം 5 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ക്യുഎഫ്എൻ, ബെയർ ചിപ്പ് എന്നിവയുടെ താഴെയുള്ള വെൽഡിംഗ് ലെയറിൽ വലിയ ദ്വാരങ്ങൾ ഉണ്ടെന്ന് കണ്ടെത്തി.
QFN, ചിപ്പ് ഹോളോഗ്രാം (എക്സ്-റേ)
ടിൻ ബീഡ് വലുപ്പം, സ്റ്റീൽ മെഷ് കനം, ഓപ്പണിംഗ് ഏരിയ നിരക്ക്, സ്റ്റീൽ മെഷ് ആകൃതി, റിഫ്ലക്സ് സമയം, പീക്ക് ഫർണസ് താപനില എന്നിവയെല്ലാം റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് ശൂന്യതയെ ബാധിക്കുമെന്നതിനാൽ, സ്വാധീനിക്കുന്ന നിരവധി ഘടകങ്ങളുണ്ട്, അവ നേരിട്ട് DOE ടെസ്റ്റ് വഴി സ്ഥിരീകരിക്കും, കൂടാതെ പരീക്ഷണങ്ങളുടെ എണ്ണം ഗ്രൂപ്പുകൾ വളരെ വലുതായിരിക്കും. കോറിലേഷൻ താരതമ്യ പരിശോധനയിലൂടെ പ്രധാന സ്വാധീന ഘടകങ്ങളെ വേഗത്തിൽ സ്‌ക്രീൻ ചെയ്യുകയും നിർണ്ണയിക്കുകയും ചെയ്യേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്, തുടർന്ന് DOE വഴി പ്രധാന സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളെ കൂടുതൽ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുക.
3.1 സോൾഡർ ദ്വാരങ്ങളുടെയും സോൾഡർ പേസ്റ്റ് ടിൻ മുത്തുകളുടെയും അളവുകൾ
ടൈപ്പ്3 (കൊന്ത വലുപ്പം 25-45 μm) SAC305 സോൾഡർ പേസ്റ്റ് ടെസ്റ്റ് ഉപയോഗിച്ച്, മറ്റ് വ്യവസ്ഥകൾ മാറ്റമില്ലാതെ തുടരുന്നു. റിഫ്ലോയ്ക്ക് ശേഷം, സോൾഡർ ലെയറിലെ ദ്വാരങ്ങൾ അളക്കുകയും ടൈപ്പ് 4 സോൾഡർ പേസ്റ്റുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു. സോൾഡർ ലെയറിലെ ദ്വാരങ്ങൾ രണ്ട് തരം സോൾഡർ പേസ്റ്റുകൾക്കിടയിൽ കാര്യമായ വ്യത്യാസമില്ലെന്ന് കണ്ടെത്തി, വ്യത്യസ്ത ബീഡ് വലുപ്പമുള്ള സോൾഡർ പേസ്റ്റിന് സോൾഡർ ലെയറിലെ ദ്വാരങ്ങളിൽ വ്യക്തമായ സ്വാധീനമില്ലെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകമല്ല, FIG-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നത് പോലെ. 6 കാണിച്ചിരിക്കുന്നത് പോലെ.
വ്യത്യസ്ത കണിക വലിപ്പങ്ങളുള്ള ലോഹ ടിൻ പൊടി ദ്വാരങ്ങളുടെ താരതമ്യം
3.2 വെൽഡിംഗ് അറയുടെയും അച്ചടിച്ച സ്റ്റീൽ മെഷിൻ്റെയും കനം
റിഫ്ലോയ്ക്ക് ശേഷം, വെൽഡിഡ് പാളിയുടെ അറയുടെ വിസ്തീർണ്ണം 50 μm, 100 μm, 125 μm കനം ഉള്ള അച്ചടിച്ച സ്റ്റീൽ മെഷ് ഉപയോഗിച്ച് അളക്കുകയും മറ്റ് വ്യവസ്ഥകൾ മാറ്റമില്ലാതെ തുടരുകയും ചെയ്തു. സ്റ്റീൽ മെഷിൻ്റെ (സോൾഡർ പേസ്റ്റ്) വ്യത്യസ്ത കട്ടിയുള്ള സ്റ്റീൽ മെഷിൻ്റെ പ്രഭാവം 75 μm കട്ടിയുള്ള അച്ചടിച്ച സ്റ്റീൽ മെഷുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തിയതായി കണ്ടെത്തി, സ്റ്റീൽ മെഷിൻ്റെ കനം വർദ്ധിക്കുന്നതിനാൽ, അറയുടെ വിസ്തീർണ്ണം ക്രമേണ കുറയുന്നു. ഒരു നിശ്ചിത കനം (100μm) എത്തിയ ശേഷം, അറയുടെ വിസ്തീർണ്ണം റിവേഴ്സ് ചെയ്യുകയും സ്റ്റീൽ മെഷിൻ്റെ കനം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് ചിത്രം 7 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ വർദ്ധിക്കുകയും ചെയ്യും.
ഇത് സോൾഡർ പേസ്റ്റിൻ്റെ അളവ് വർദ്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, റിഫ്ലക്സുള്ള ലിക്വിഡ് ടിൻ ചിപ്പ് കൊണ്ട് മൂടിയിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ അവശേഷിക്കുന്ന എയർ എസ്കേപ്പിൻ്റെ ഔട്ട്ലെറ്റ് നാല് വശങ്ങളിൽ മാത്രം ഇടുങ്ങിയതാണ്. സോൾഡർ പേസ്റ്റിൻ്റെ അളവ് മാറ്റുമ്പോൾ, ശേഷിക്കുന്ന വായു പുറത്തേക്ക് പോകുന്നതിൻ്റെ ഔട്ട്‌ലെറ്റും വർദ്ധിക്കും, കൂടാതെ ലിക്വിഡ് ടിന്നിൽ പൊതിഞ്ഞ വായുവിൻ്റെ തൽക്ഷണ പൊട്ടിത്തെറി അല്ലെങ്കിൽ ദ്രാവക ടിന്നിൽ പൊതിഞ്ഞ വാതകം ദ്രാവക ടിന്നിനും ചിപ്പിനും ചുറ്റും ദ്രാവക ടിൻ തെറിപ്പിക്കും.
സ്റ്റീൽ മെഷിൻ്റെ കനം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് വായു അല്ലെങ്കിൽ അസ്ഥിര വാതകം പുറത്തേക്ക് ഒഴുകുന്നത് മൂലമുണ്ടാകുന്ന കുമിള പൊട്ടലും വർദ്ധിക്കുമെന്നും, QFN, ചിപ്പ് എന്നിവയ്ക്ക് ചുറ്റും ടിൻ തെറിക്കാനുള്ള സാധ്യതയും വർദ്ധിക്കുമെന്നും പരിശോധനയിൽ കണ്ടെത്തി.
വ്യത്യസ്ത കട്ടിയുള്ള സ്റ്റീൽ മെഷിലെ ദ്വാരങ്ങളുടെ താരതമ്യം
3.3 വെൽഡിംഗ് അറയുടെയും സ്റ്റീൽ മെഷ് ഓപ്പണിംഗിൻ്റെയും ഏരിയ അനുപാതം
100%, 90%, 80% ഓപ്പണിംഗ് നിരക്ക് ഉള്ള അച്ചടിച്ച സ്റ്റീൽ മെഷ് പരീക്ഷിച്ചു, മറ്റ് വ്യവസ്ഥകൾ മാറ്റമില്ലാതെ തുടർന്നു. റിഫ്ലോയ്ക്ക് ശേഷം, വെൽഡിഡ് ലെയറിൻ്റെ അറയുടെ വിസ്തീർണ്ണം അളക്കുകയും 100% ഓപ്പണിംഗ് റേറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് പ്രിൻ്റ് ചെയ്ത സ്റ്റീൽ മെഷുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുകയും ചെയ്തു. ചിത്രം 8 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, 100%, 90% 80% എന്നിവയുടെ ഓപ്പണിംഗ് നിരക്കിൻ്റെ വ്യവസ്ഥകളിൽ വെൽഡിഡ് പാളിയുടെ അറയിൽ കാര്യമായ വ്യത്യാസമില്ലെന്ന് കണ്ടെത്തി.
വ്യത്യസ്ത സ്റ്റീൽ മെഷിൻ്റെ വ്യത്യസ്ത ഓപ്പണിംഗ് ഏരിയയുടെ കാവിറ്റി താരതമ്യം
3.4 വെൽഡഡ് അറയും അച്ചടിച്ച സ്റ്റീൽ മെഷ് ആകൃതിയും
സ്ട്രിപ്പ് ബിയുടെയും ചെരിഞ്ഞ ഗ്രിഡ് സിയുടെയും സോൾഡർ പേസ്റ്റിൻ്റെ പ്രിൻ്റിംഗ് ആകൃതി പരിശോധനയ്‌ക്കൊപ്പം, മറ്റ് വ്യവസ്ഥകൾ മാറ്റമില്ലാതെ തുടരുന്നു. റിഫ്ലോയ്ക്ക് ശേഷം, വെൽഡിംഗ് ലെയറിൻ്റെ അറയുടെ വിസ്തീർണ്ണം അളക്കുകയും ഗ്രിഡിൻ്റെ പ്രിൻ്റിംഗ് രൂപവുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു a. ചിത്രം 9 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഗ്രിഡ്, സ്ട്രിപ്പ്, ചെരിഞ്ഞ ഗ്രിഡ് എന്നിവയുടെ സാഹചര്യങ്ങളിൽ വെൽഡിംഗ് പാളിയുടെ അറയിൽ കാര്യമായ വ്യത്യാസമില്ലെന്ന് കണ്ടെത്തി.
സ്റ്റീൽ മെഷിൻ്റെ വ്യത്യസ്ത ഓപ്പണിംഗ് മോഡുകളിലെ ദ്വാരങ്ങളുടെ താരതമ്യം
3.5 വെൽഡിംഗ് അറയും റിഫ്ലക്സ് സമയവും
നീണ്ട റിഫ്ലക്സ് സമയം (70 സെ, 80 സെ, 90 സെ) പരിശോധനയ്ക്ക് ശേഷം, മറ്റ് അവസ്ഥകൾ മാറ്റമില്ലാതെ തുടരുന്നു, വെൽഡിംഗ് ലെയറിലെ ദ്വാരം റിഫ്ലക്സിന് ശേഷം അളന്നു, കൂടാതെ 60 സെക്കൻഡിൻ്റെ റിഫ്ലക്സ് സമയവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഇത് വർദ്ധിച്ചതായി കണ്ടെത്തി. റിഫ്ലക്സ് സമയം, വെൽഡിംഗ് ഹോൾ ഏരിയ കുറഞ്ഞു, എന്നാൽ ചിത്രം 10 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, സമയത്തിൻ്റെ വർദ്ധനവിനനുസരിച്ച് റിഡക്ഷൻ ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ് ക്രമേണ കുറഞ്ഞു. റിഫ്ലക്സ് സമയം അപര്യാപ്തമായ സാഹചര്യത്തിൽ, റിഫ്ലക്സ് സമയം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നത് വായുവിൻ്റെ മുഴുവൻ ഓവർഫ്ലോയ്ക്ക് അനുകൂലമാണെന്ന് ഇത് കാണിക്കുന്നു ഉരുകിയ ലിക്വിഡ് ടിന്നിൽ പൊതിഞ്ഞ്, പക്ഷേ റിഫ്ലക്സ് സമയം ഒരു നിശ്ചിത സമയത്തേക്ക് വർദ്ധിച്ചതിനുശേഷം, ദ്രാവക ടിന്നിൽ പൊതിഞ്ഞ വായു വീണ്ടും കവിഞ്ഞൊഴുകാൻ പ്രയാസമാണ്. വെൽഡിംഗ് അറയെ ബാധിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളിലൊന്നാണ് റിഫ്ലക്സ് സമയം.
വ്യത്യസ്ത റിഫ്ലക്സ് സമയ ദൈർഘ്യങ്ങളുടെ അസാധുവായ താരതമ്യം
3.6 വെൽഡിംഗ് അറയും പീക്ക് ഫർണസ് താപനിലയും
240 ℃, 250 ℃ പീക്ക് ഫർണസ് ടെമ്പറേച്ചർ ടെസ്റ്റും മറ്റ് അവസ്ഥകളും മാറ്റമില്ലാതെ, വെൽഡ് ചെയ്ത പാളിയുടെ അറയുടെ വിസ്തീർണ്ണം റിഫ്ലോയ്ക്ക് ശേഷം അളന്നു, കൂടാതെ 260 ℃ പീക്ക് ഫർണസിൻ്റെ താപനിലയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, വ്യത്യസ്ത പീക്ക് ചൂളയിലെ താപനിലയിൽ, അറയുടെ അറ ചിത്രം 11-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, QFN-ൻ്റെയും ചിപ്പിൻ്റെയും വെൽഡിഡ് പാളിയിൽ കാര്യമായ മാറ്റമുണ്ടായില്ല. വ്യത്യസ്ത പീക്ക് ചൂളയിലെ താപനില QFN-ലും ചിപ്പിൻ്റെ വെൽഡിംഗ് പാളിയിലെ ദ്വാരത്തിലും വ്യക്തമായ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നില്ലെന്ന് ഇത് കാണിക്കുന്നു, ഇത് സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകമല്ല.
വ്യത്യസ്ത പീക്ക് താപനിലകളുടെ അസാധുവായ താരതമ്യം
ക്യുഎഫ്എൻ, ചിപ്പ് എന്നിവയുടെ വെൽഡ് ലെയർ അറയെ ബാധിക്കുന്ന പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ റിഫ്ലക്സ് സമയവും സ്റ്റീൽ മെഷ് കനവും ആണെന്ന് മുകളിലുള്ള പരിശോധനകൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
4 സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിൻ്റിംഗ് റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി മെച്ചപ്പെടുത്തൽ
വെൽഡിംഗ് അറ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള 4.1DOE ടെസ്റ്റ്
QFN, ചിപ്പ് എന്നിവയുടെ വെൽഡിംഗ് പാളിയിലെ ദ്വാരം, പ്രധാന സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളുടെ (റിഫ്ലക്സ് സമയവും സ്റ്റീൽ മെഷ് കനവും) ഒപ്റ്റിമൽ മൂല്യം കണ്ടെത്തി മെച്ചപ്പെടുത്തി. സോൾഡർ പേസ്റ്റ് SAC305 ടൈപ്പ് 4 ആയിരുന്നു, സ്റ്റീൽ മെഷ് ആകൃതി ഗ്രിഡ് തരം (100% ഓപ്പണിംഗ് ഡിഗ്രി), പീക്ക് ഫർണസ് താപനില 260 ℃, മറ്റ് ടെസ്റ്റ് അവസ്ഥകൾ ടെസ്റ്റ് ഉപകരണങ്ങളുടെ പോലെ തന്നെ ആയിരുന്നു. DOE പരിശോധനയും ഫലങ്ങളും പട്ടിക 3-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. QFN, ചിപ്പ് വെൽഡിംഗ് ദ്വാരങ്ങൾ എന്നിവയിലെ സ്റ്റീൽ മെഷ് കനം, റിഫ്ലക്സ് സമയം എന്നിവയുടെ സ്വാധീനം ചിത്രം 12-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. പ്രധാന സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളുടെ പരസ്പര പ്രവർത്തന വിശകലനത്തിലൂടെ, 100 μm സ്റ്റീൽ മെഷ് കനം ഉപയോഗിക്കുന്നത് കണ്ടെത്തി. കൂടാതെ 80 സെക്കൻ്റ് റിഫ്ലക്സ് സമയം ക്യുഎഫ്എൻ, ചിപ്പ് എന്നിവയുടെ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കും. QFN-ൻ്റെ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി നിരക്ക് പരമാവധി 27.8% ൽ നിന്ന് 16.1% ആയും ചിപ്പിൻ്റെ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി നിരക്ക് പരമാവധി 20.5% ൽ നിന്ന് 14.5% ആയും കുറയ്ക്കുന്നു.
പരിശോധനയിൽ, 1000 ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ ഒപ്റ്റിമൽ സാഹചര്യങ്ങളിൽ (100 μm സ്റ്റീൽ മെഷ് കനം, 80 സെക്കൻ്റ് റിഫ്ലക്സ് സമയം) ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കപ്പെട്ടു, കൂടാതെ 100 QFN, ചിപ്പ് എന്നിവയുടെ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി നിരക്ക് ക്രമരഹിതമായി അളന്നു. QFN ൻ്റെ ശരാശരി വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി നിരക്ക് 16.4% ആയിരുന്നു, കൂടാതെ ചിപ്പിൻ്റെ ശരാശരി വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി നിരക്ക് 14.7% ആയിരുന്നു ചിപ്പിൻ്റെയും ചിപ്പിൻ്റെയും വെൽഡ് കാവിറ്റി നിരക്ക് വ്യക്തമായി കുറയുന്നു.
4.2 പുതിയ പ്രക്രിയ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു
ചിപ്പിൻ്റെ താഴെയുള്ള വെൽഡിംഗ് അറയുടെ വിസ്തീർണ്ണം 10% ൽ കുറവായിരിക്കുമ്പോൾ, ലീഡ് ബോണ്ടിംഗും മോൾഡിംഗും സമയത്ത് ചിപ്പ് അറയുടെ പൊസിഷൻ ക്രാക്കിംഗ് പ്രശ്നം ഉണ്ടാകില്ലെന്ന് യഥാർത്ഥ ഉൽപാദന സാഹചര്യവും പരിശോധനയും കാണിക്കുന്നു. DOE ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്ത പ്രോസസ്സ് പാരാമീറ്ററുകൾക്ക് പരമ്പരാഗത സോൾഡർ പേസ്റ്റ് റിഫ്ലോ വെൽഡിങ്ങിലെ ദ്വാരങ്ങൾ വിശകലനം ചെയ്യുന്നതിനും പരിഹരിക്കുന്നതിനുമുള്ള ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റാൻ കഴിയില്ല, കൂടാതെ ചിപ്പിൻ്റെ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി ഏരിയ നിരക്ക് ഇനിയും കുറയ്ക്കേണ്ടതുണ്ട്.
സോൾഡറിൽ പൊതിഞ്ഞ ചിപ്പ് സോൾഡറിലെ വാതകം പുറത്തുപോകുന്നതിൽ നിന്ന് തടയുന്നതിനാൽ, സോൾഡർ പൊതിഞ്ഞ വാതകം ഒഴിവാക്കുകയോ കുറയ്ക്കുകയോ ചെയ്യുന്നതിലൂടെ ചിപ്പിൻ്റെ അടിയിലെ ദ്വാര നിരക്ക് കൂടുതൽ കുറയുന്നു. രണ്ട് സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിൻ്റിംഗ് ഉപയോഗിച്ച് റിഫ്ലോ വെൽഡിങ്ങിൻ്റെ ഒരു പുതിയ പ്രക്രിയ സ്വീകരിച്ചു: ഒരു സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിൻ്റിംഗ്, ഒരു റിഫ്ലോ QFN കവർ ചെയ്യാത്തതും സോൾഡറിലെ വാതകം ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുന്ന ബെയർ ചിപ്പും; സെക്കൻഡറി സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിൻ്റിംഗ്, പാച്ച്, സെക്കൻഡറി റിഫ്ലക്സ് എന്നിവയുടെ നിർദ്ദിഷ്ട പ്രക്രിയ ചിത്രം 13 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
75μm കട്ടിയുള്ള സോൾഡർ പേസ്റ്റ് ആദ്യമായി അച്ചടിക്കുമ്പോൾ, ചിപ്പ് കവർ ഇല്ലാത്ത സോൾഡറിലെ വാതകത്തിൻ്റെ ഭൂരിഭാഗവും ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് രക്ഷപ്പെടുന്നു, റിഫ്ലക്സിന് ശേഷമുള്ള കനം ഏകദേശം 50μm ആണ്. പ്രൈമറി റിഫ്ലക്സ് പൂർത്തിയാക്കിയ ശേഷം, തണുത്ത സോളിഫൈഡ് സോൾഡറിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ചെറിയ ചതുരങ്ങൾ അച്ചടിക്കുന്നു (സോൾഡർ പേസ്റ്റിൻ്റെ അളവ് കുറയ്ക്കുന്നതിന്, ഗ്യാസ് സ്പിൽ ഓവറിൻ്റെ അളവ് കുറയ്ക്കുന്നതിന്, സോൾഡർ സ്പാറ്റർ കുറയ്ക്കുകയോ ഇല്ലാതാക്കുകയോ ചെയ്യുക), കൂടാതെ സോൾഡർ പേസ്റ്റ് ഉപയോഗിച്ച് 50 μm കനം (മുകളിലുള്ള പരിശോധനാ ഫലങ്ങൾ 100 μm ആണ് ഏറ്റവും മികച്ചതെന്ന് കാണിക്കുന്നു, അതിനാൽ ദ്വിതീയ പ്രിൻ്റിംഗിൻ്റെ കനം 100 μm.50 μm=50 μm ആണ്), തുടർന്ന് ചിപ്പ് ഇൻസ്റ്റാൾ ചെയ്യുക, തുടർന്ന് 80 സെക്കൻ്റിലൂടെ മടങ്ങുക. ആദ്യത്തെ പ്രിൻ്റിംഗിനും റീഫ്ലോയ്ക്കും ശേഷം സോൾഡറിൽ ഏതാണ്ട് ദ്വാരമില്ല, രണ്ടാമത്തെ പ്രിൻ്റിംഗിലെ സോൾഡർ പേസ്റ്റ് ചെറുതാണ്, ചിത്രം 14 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ വെൽഡിംഗ് ദ്വാരം ചെറുതാണ്.
സോൾഡർ പേസ്റ്റിൻ്റെ രണ്ട് പ്രിൻ്റിംഗുകൾക്ക് ശേഷം, പൊള്ളയായ ഡ്രോയിംഗ്
4.3 വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി ഇഫക്റ്റിൻ്റെ പരിശോധന
2000 ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ ഉത്പാദനം (ആദ്യത്തെ പ്രിൻ്റിംഗ് സ്റ്റീൽ മെഷിൻ്റെ കനം 75 μm ആണ്, രണ്ടാമത്തെ പ്രിൻ്റിംഗ് സ്റ്റീൽ മെഷിൻ്റെ കനം 50 μm ആണ്), മറ്റ് വ്യവസ്ഥകൾ മാറ്റമില്ലാതെ, 500 QFN ൻ്റെ ക്രമരഹിതമായ അളവ്, ചിപ്പ് വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി നിരക്ക്, പുതിയ പ്രക്രിയ കണ്ടെത്തി ആദ്യത്തെ റിഫ്ലക്സ് നോ കാവിറ്റിക്ക് ശേഷം, രണ്ടാമത്തെ റിഫ്ലക്സിന് ശേഷം QFN പരമാവധി വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി നിരക്ക് 4.8% ആണ്, കൂടാതെ ചിപ്പിൻ്റെ പരമാവധി വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി നിരക്ക് 4.1% ആണ്. യഥാർത്ഥ സിംഗിൾ-പേസ്റ്റ് പ്രിൻ്റിംഗ് വെൽഡിംഗ് പ്രക്രിയയും DOE ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്ത പ്രക്രിയയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ചിത്രം 15-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ വെൽഡിംഗ് അറ ഗണ്യമായി കുറയുന്നു. എല്ലാ ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെയും പ്രവർത്തനപരമായ പരിശോധനകൾക്ക് ശേഷം ചിപ്പ് വിള്ളലുകൾ കണ്ടെത്തിയില്ല.
5 സംഗ്രഹം
സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിൻ്റിംഗ് തുകയും റിഫ്ലക്സ് സമയവും ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ വെൽഡിംഗ് അറയുടെ പ്രദേശം കുറയ്ക്കും, എന്നാൽ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി നിരക്ക് ഇപ്പോഴും വലുതാണ്. രണ്ട് സോൾഡർ പേസ്റ്റ് പ്രിൻ്റിംഗ് റിഫ്ലോ വെൽഡിംഗ് ടെക്നിക്കുകൾ ഉപയോഗിച്ച് വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി നിരക്ക് ഫലപ്രദമായി വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയും. QFN സർക്യൂട്ട് ബെയർ ചിപ്പിൻ്റെ വെൽഡിംഗ് ഏരിയ യഥാക്രമം 4.4mm x4.1mm ഉം 3.0mm x2.3mm ഉം ആകാം. ഈ പേപ്പറിലെ ഗവേഷണം വലിയ ഏരിയ വെൽഡിംഗ് ഉപരിതലത്തിൻ്റെ വെൽഡിംഗ് കാവിറ്റി പ്രശ്നം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന റഫറൻസ് നൽകുന്നു.
പോസ്റ്റ് സമയം: ജൂലൈ-05-2023
