SMT e sebelisa tlhahlobo e tloaelehileng ea solder paste air reflow welding cavity analysis le tharollo (Essence Edition ea 2023), u tšoaneloa ke eona!
1 Selelekela
Kopanong ea boto ea potoloho, pente ea solder e hatisoa pele holim'a letlapa la solder board, ebe likarolo tse fapaneng tsa elektronike li kenngoa.Qetellong, ka mor'a sebōpi sa reflow, lifaha tsa thini ka har'a peista ea solder lia qhibiliha 'me mefuta eohle ea likarolo tsa elektronike le solder pad ea boto ea potoloho li kopantsoe hammoho ho hlokomela kopano ea li-submodules tsa motlakase.surfacemounttechnology (sMT) e ntse e sebelisoa ka ho eketsehileng lihlahisoa tsa ho paka tse phahameng haholo, tse kang system level package (siP), lisebelisoa tsa ballgridarray (BGA), le power bare Chip, square flat pin-less package (quad aatNo-lead, e bitsoang QFN ) sesebelisoa.
Ka lebaka la litšobotsi tsa solder peista tjheseletsa tshebetso le thepa, ka mor'a reflow tjheseletsa ea lisebelisoa tsena tse khōlō solder holim'a metsi, ho tla ba le masoba sebakeng solder tjheseletsa, e tla ama thepa ea motlakase, thepa ea mogote le thepa ea mechine ea sehlahisoa Performance, le esita le lebisa ho sehlahiswa hloleha, ka lebaka leo, ho ntlafatsa solder peista reflow tjheseletsa cavity fetohile tshebetso le bothata botekgeniki e lokelang ho rarolloa, bafuputsi ba bang ba hlahlobisisa le ho ithuta lisosa tsa BGA solder bolo tjheseletsa cavity, 'me a fana ka litharollo ntlafatso, tloaelehileng solder. sebaka sa ho tjheseletsa reflow reflow sa QFN se seholo ho feta 10mm2 kapa sebaka sa welding se seholo ho feta 6 mm2's bare chip solution ha se teng.
Sebelisa tjheseletso ea Preformsolder le vacuum reflux sebōpi ho ntlafatsa lesoba la weld.Solder e entsoeng esale pele e hloka lisebelisoa tse khethehileng ho supa flux.Ka mohlala, chip e theoleloa 'me e sekame ka botebo ka mor'a hore chip e behoe ka ho toba holim'a solder e entsoeng esale pele.Haeba flux Mount chip e khutlisetsoa morao ebe e supa, ts'ebetso e eketsoa ka ho khutlisa habeli, 'me litšenyehelo tsa thepa e entsoeng ka solder le flux e phahame haholo ho feta peista ea solder.
Thepa ea vacuum reflux e theko e boima haholo, matla a vacuum ea kamore e ikemetseng ea vacuum e tlase haholo, ts'ebetso ea litšenyehelo ha e phahame, mme bothata ba ho phatloha ha tin bo tebile, e leng ntlha ea bohlokoa ts'ebelisong ea sekhahla se phahameng le sekontiri se senyane. lihlahisoa.Leqepheng lena, ho ipapisitsoe le mokhoa o tloaelehileng oa solder peista reflow welding, ts'ebetso e ncha ea bobeli ea ho tjheseletsa e hlahisoa mme e hlahisoa ho ntlafatsa sekoti sa welding le ho rarolla mathata a bonding le ho phatloha ho hoholo ha polasetiki ho bakoang ke tjheseletsa cavity.
2 Solder paste printing reflow welding cavity le mochini oa tlhahiso
2.1 Mokoti oa ho cheselletsa
Ka mor'a reflow welding, sehlahisoa se ile sa lekoa tlas'a x-ray.Likoti tse sebakeng sa welding tse nang le 'mala o bobebe li fumanoe li bakoa ke ho se lekane ha solder sebakeng sa welding, joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 1.
Tlhahlobo ea X-ray ea lesoba la bubble
2.2 Sebopeho sa mochine oa welding cavity
Ho nka mohlala oa sAC305 solder peste, sebopeho le ts'ebetso e kholo li bonts'oa ho Lethathamo la 1. Lifaha tsa flux le thini li kopantsoe hammoho ka sebopeho sa peista.Karolelano ea boima ba tin solder ho flux ke hoo e ka bang 9: 1, 'me tekanyo ea molumo e ka bang 1: 1.
Ka mor'a hore pente ea solder e hatisoe 'me e kenngoe ka likarolo tse sa tšoaneng tsa elektronike, solder paste e tla feta mekhahlelo e mene ea preheating, activation, reflux le cooling ha e feta ka sebōpi sa reflux.Boemo ba peista ea solder bo boetse bo fapane le mocheso o fapaneng ka mekhahlelo e fapaneng, joalo ka ha ho bontšitsoe setšoantšong sa 2.
Referense ea profil bakeng sa sebaka se seng le se seng sa reflow soldering
Mokhahlelong oa ho futhumatsa le ho kenya ts'ebetsong, likarolo tse sa tsitsang tsa phallo ea solder paste li tla fetoha khase ha li futhumala.Ka nako e ts'oanang, likhase li tla hlahisoa ha oxide e holim'a lera la welding e tlosoa.Tse ling tsa likhase tsena li tla fetoha 'me li tlohe ho peista ea solder,' me lifaha tsa solder li tla koaheloa ka thata ka lebaka la ho fetoha ha mocheso.Sebakeng sa reflux, phallo e setseng ka har'a peista ea solder e tla fetoha mouoane ka potlako, lifaha tsa thini li tla qhibiliha, khase e nyane e fofang, 'me moea o mongata o pakeng tsa lifaha tsa thini o ke ke oa qhalakanngoa ka nako, 'me tse setseng thini e qhibilihisitsoeng le tlas'a tsitsipano ea thini e qhibilihisitsoeng ho na le mohaho oa sandwich oa hamburger 'me o tšoaroa ke lesela la potoloho le lisebelisoa tsa elektronike,' me khase e phuthetsoeng ka lesela la mokelikeli ho thata ho baleha feela ka ho phahama holimo Nako ea ho qhibiliha e holimo haholo. kgutshoanyane.Ha thini e qhibilihisitsoeng e pholile 'me e fetoha thini e tiileng, masoba a hlaha ka har'a lesela la ho cheselletsa ebe masoba a thehoa, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 3.
Sets'oants'o sa sebopeho sa void se hlahisoang ke solder paste reflow welding
Motso oa sesosa sa welding cavity ke hore moea kapa khase e sa tsitsang e phuthetsoe ka sekontiri sa solder ka mor'a ho qhibiliha ha e tsoe ka ho feletseng.Lintlha tse susumetsang li kenyelletsa thepa ea solder paste, sebopeho sa khatiso sa solder paste, palo ea khatiso ea solder paste, mocheso oa reflux, nako ea reflux, boholo ba welding, sebopeho joalo-joalo.
3. Netefatso ea lintlha tse susumetsang tsa solder peista khatiso reflow tjheseletsa masoba
QFN le bare chip liteko li ne li sebelisetsoa ho tiisa lisosa tse ka sehloohong tsa reflow welding voids, le ho fumana litsela tsa ho ntlafatsa reflow welding voids hatisitsoeng ke solder peista.QFN le bare chip solder peista reflow tjheseletsa profil sehlahiswa ho bontšoa Figure 4, QFN tjheseletsa bokaholimo bokaholimo ke 4.4mmx4.1mm, tjheseletsa bokaholimo ke tinned layer (100% pure tin);Boholo ba tjheseletsa ba chip e se nang letho ke 3.0mmx2.3mm, lesela la welding le sputtered nickel-vanadium bimetallic layer, mme bokaholimo ke vanadium.The tjheseletsa pad ea substrate ne electroless nickel-palladium khauta-dipping, 'me botenya e ne e le 0.4μm/0.06μm/0.04μm.SAC305 solder paste e sebelisoa, thepa ea khatiso ea solder paste ke DEK Horizon APix, thepa ea reflux furnace ke BTUPyramax150N, 'me thepa ea x-ray ke DAGExD7500VR.
QFN le litšoantšo tse se nang letho tsa chip welding
Ho tsamaisa papiso ea liphetho tsa liteko, reflow welding e ne e etsoa tlasa maemo a Lethathamo la 2.
Reflow welding boemo tafole
Ka mor'a hore ho behoe holim'a metsi le ho cheselletsa reflow ho phethoa, lesela la ho cheseletsa le ile la fumanoa ka X-ray, 'me ho ile ha fumanoa hore ho na le masoba a maholo karolong e ka tlaase ea QFN le chip e se nang letho, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 5.
QFN le Chip Hologram (X-ray)
Kaha boholo ba lifaha tsa tin, botenya ba tšepe ea tšepe, sekhahla sa sebaka sa ho bula, sebopeho sa tšepe ea tšepe, nako ea reflux le mocheso o phahameng oa sebōpi kaofela li tla ama li-voids tsa reflow welding, ho na le lintlha tse ngata tse susumetsang, tse tla netefatsoa ka kotloloho ke tlhahlobo ea DOE, le palo ea liteko. lihlopha li tla ba ngata haholo.Hoa hlokahala ho hlahloba kapele le ho fumana lintlha tse ka sehloohong tse susumetsang ka tlhahlobo ea ho bapisa, ebe o ntlafatsa le ho feta lintlha tse kholo tse susumetsang ka DOE.
3.1 Litekanyo tsa masoba le lifaha tsa thini tsa solder
Ka mofuta oa 3 (boholo ba lifaha 25-45 μm) SAC305 solder paste test, maemo a mang a lula a sa fetohe.Ka mor'a ho phalla hape, masoba a lera la solder a lekanngoa le ho bapisoa le mofuta oa 4 solder peste.Ho fumanoa hore masoba a solder lera ha ba fapane haholo pakeng tsa mefuta e 'meli ea solder peista, e leng se bontšang hore solder peista ka boholo fapaneng lifaha ha e na tšusumetso e totobetseng ka masoba a lera solder, e leng hase ntho e susumetsang, joalo ka ha ho bonts'itsoe ho FIG.6 Joalokaha ho bontšitsoe.
Papiso ea likoti tsa tšepe tsa tšepe tse nang le boholo bo fapaneng
3.2 Botenya ba sekoti sa welding le mesh ea tšepe e hatisitsoeng
Ka mor'a ho phalla hape, sebaka sa cavity sa lera le cheselitsoeng se ne se lekantsoe ka mesh ea tšepe e hatisitsoeng e nang le botenya ba 50 μm, 100 μm le 125 μm, 'me maemo a mang a lula a sa fetohe.Ho ile ha fumanoa hore phello ea botenya bo fapaneng ba mesh ea tšepe (solder peste) ho QFN e bapisoa le ea mesh ea tšepe e hatisitsoeng e nang le botenya ba 75 μm Ha botenya ba tšepe ea tšepe bo ntse bo eketseha, sebaka sa cavity se fokotseha butle butle.Kamora ho fihla botenya bo itseng (100μm), sebaka sa mokoti se tla fetoha ebe se qala ho eketseha ka ho eketseha ha botenya ba letlooeng la tšepe, joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 7.
Sena se bontša hore ha palo ea peista ea solder e eketseha, thini ea metsi e nang le reflux e koahetsoe ke chip, 'me phallo ea ho phonyoha ha moea e moqotetsane feela ka mahlakoreng a mane.Ha palo ea pente ea solder e fetoloa, sets'oants'o sa moea o setseng oa phonyoha le sona sea eketseha, 'me ho phatloha hang-hang ha moea o phuthetsoeng ka thini e metsi kapa khase e fofang e tsoang ka thini ea metsi ho tla etsa hore thini e metsi e qaphale QFN le chip.
Teko e fumane hore ka ho eketseha ha botenya ba letlooeng la tšepe, ho phatloha ha bubble ho bakoang ke ho tsoa ha moea kapa khase e sa tsitsang le hona ho tla eketseha, 'me monyetla oa ho phatloha ha thini ho potoloha QFN le chip le tsona li tla eketseha ka tsela e tšoanang.
Papiso ea likoti ka letlooeng la tšepe la botenya bo fapaneng
3.3 Karo-karolelano ea sebaka sa tjheseletsa le ho buloa ha letlooeng la tšepe
Mesh ea tšepe e hatisitsoeng e nang le tekanyo ea ho bula ea 100%, 90% le 80% e ile ea lekoa, 'me maemo a mang a lula a sa fetohe.Ka mor'a ho phalla hape, sebaka sa cavity sa lera le cheselitsoeng se ile sa lekanyetsoa 'me sa bapisoa le mesh ea tšepe e hatisitsoeng ka sekhahla sa ho bula sa 100%.Ho ile ha fumanoa hore ho ne ho se na phapang e khōlō ka cavity ea lera welded tlas'a maemo a ho bula lebelo la 100% le 90% 80%, joalokaha ho bontšitsoe Figure 8.
Cavity papiso ea sebaka se fapaneng sa ho bula sa mesh ea tšepe e fapaneng
3.4 Mokoti o cheselitsoeng le sebopeho sa mesh ea tšepe e hatisitsoeng
Ka tlhahlobo ea sebopeho sa khatiso ea peista ea solder ea strip b le grid e sekametseng c, maemo a mang a lula a sa fetohe.Ka mor'a ho phalla, sebaka sa cavity sa welding layer se lekanngoa le ho bapisoa le sebopeho sa khatiso sa grid a.Ho fumanoe hore ha ho na phapang e kholo ka har'a sekoti sa lesela la welding tlas'a maemo a marang-rang, marang-rang le marang-rang a sekametseng, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 9.
Papiso ea likoti ka mekhoa e fapaneng ea ho bula mesh ea tšepe
3.5 Welding cavity le reflux nako
Ka mor'a tlhahlobo ea nako e telele ea reflux (70 s, 80 s, 90 s), maemo a mang a lula a sa fetohe, lesoba le ka har'a lesela la welding le ile la lekanyetsoa ka mor'a reflux, 'me ha le bapisoa le nako ea reflux ea 60 s, ho ile ha fumanoa hore ka keketseho ea nako ea reflux, sebaka sa sekoti sa tjheseletsa se fokotsehile, empa ho fokotseha ha amplitude ho ile ha fokotseha butle-butle ka ho eketseha ha nako, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 10. Sena se bontša hore tabeng ea nako e sa lekaneng ea reflux, ho eketsa nako ea reflux ho etsa hore moea o phalle ka ho feletseng. e phuthetsoe ka thini e qhibilihisitsoeng ea mokelikeli, empa ka mor’a hore nako ea reflux e eketsehe ho fihlela ka nako e itseng, moea o phuthetsoeng ka thini e metsi o thata ho phalla hape.Nako ea Reflux ke e 'ngoe ea lintlha tse amang sebaka sa welding.
Papiso ea lefeela ea bolelele ba nako ea reflux e fapaneng
3.6 Welding cavity le tlhoro ea mocheso oa sebōpi
Ka 240 ℃ le 250 ℃ tlhoro ea teko ea mocheso oa sebōpi le maemo a mang a sa fetohe, sebaka sa cavity sa welded layer se ile sa lekanyetsoa ka mor'a ho phalla hape, 'me ha se bapisoa le 260 ℃ tlhōrō ea mocheso oa sebōpi, ho ile ha fumanoa hore tlas'a maemo a fapaneng a mocheso oa mocheso oa sebōpi, sekoti sa sebōpi. lera welded ea QFN le chip ha ea ka ea fetoha haholo, joalokaha ho bontšoa ho Figure 11. E bontša hore fapaneng tlhōrō mocheso sebōpi ha e na phello e totobetseng ka QFN le lesoba ka tjheseletsa lera la chip, e leng hase ntho e susumetsang.
Papiso ea lefeela ea lithempereichara tse fapaneng tsa tlhoro
Liteko tse kaholimo li bonts'a hore lintlha tsa bohlokoa tse amang weld layer cavity ea QFN le chip ke nako ea reflux le botenya ba tšepe.
4 Solder peista printing reflow welding cavity ntlafatso
Teko ea 4.1DOE ho ntlafatsa sekoti sa welding
Lesoba la welding lera la QFN le chip li ile tsa ntlafatsoa ka ho fumana boleng bo nepahetseng ba lintlha tse ka sehloohong tse susumetsang (nako ea reflux le botenya ba tšepe ea tšepe).Sekhahla sa solder e ne e le SAC305 type4, sebopeho sa mesh ea tšepe e ne e le mofuta oa gridi (100% ea ho bula tekanyo), mocheso o phahameng oa sebōpi o ne o le 260 ℃, 'me maemo a mang a teko a ne a tšoana le a lisebelisoa tsa teko.Tlhahlobo ea DOE le liphetho li bontšitsoe ho Lethathamo la 3. Litšusumetso tsa botenya ba tšepe ea tšepe le nako ea reflux ho QFN le likoti tsa welding tsa chip li bontšoa ho Setšoantšo sa 12. Ka tlhahlobo ea ho sebelisana ha lintlha tse ka sehloohong tse susumetsang, ho fumanoa hore ho sebelisa 100 μm tšepe mesh botenya. le 80 s reflux nako ka haholo fokotsa tjheseletsa cavity ea QFN le chip.Sekhahla sa tjheseletsa sa QFN se fokotsehile ho tloha ho 27.8% ho isa ho 16.1%, 'me sekhahla sa tjheseletsa sa chip se fokotsehile ho tloha ho 20.5% ho ea ho 14.5%.
Tekong, lihlahisoa tse 1000 li ile tsa hlahisoa tlas'a maemo a nepahetseng (100 μm metal mesh thick, 80 s reflux time), 'me sekhahla sa welding cavity sa 100 QFN le chip se ile sa lekanngoa ka mokhoa o sa reroang.Kakaretso ea sekhahla sa tjheseletsa sa QFN e ne e le 16.4%, 'me sekhahla sa tjheseletsa sa chip se ne se le 14.7% Sekhahla sa weld cavity ea chip le chip ho hlakile hore se fokotsehile.
4.2 Ts'ebetso e ncha e ntlafatsa sekoti sa welding
Boemo ba sebele ba tlhahiso le teko bo bontša hore ha sebaka sa welding cavity botlaaseng ba chip se ka tlase ho 10%, bothata ba ho phunyeha ha boemo ba chip cavity bo ke ke ba etsahala nakong ea bonding ba etellang pele le ho bopa.Mekhahlelo ea ts'ebetso e ntlafalitsoeng ke DOE e ke ke ea fihlela litlhoko tsa ho sekaseka le ho rarolla masoba ho welding e tloaelehileng ea solder paste reflow welding, mme sekhahla sa sebaka sa welding sa chip se hloka ho fokotsoa le ho feta.
Kaha chip e koahetsoeng holim'a solder e thibela khase e ka har'a solder hore e se ke ea phonyoha, sekhahla sa sekoti se ka tlaase ho chip se fokotseha ka ho felisa kapa ho fokotsa khase e koahetsoeng ka solder.Mokhoa o mocha oa reflow welding ka khatiso e 'meli ea solder paste e amoheloa: khatiso e le' ngoe ea solder paste, e 'ngoe ea phallo e sa koahele QFN le chip e sa koahelehang e ntšang khase ka solder;Mokhoa o ikhethileng oa khatiso ea bobeli ea solder paste, patch le reflux ea bobeli e bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 13.
Ha pente e teteaneng ea 75μm e hatisoa ka lekhetlo la pele, boholo ba khase e solder ntle le sekoahelo sa chip e baleha holimo, 'me botenya ka mor'a reflux bo ka ba 50μm.Kamora ho phethoa ha reflux ea mantlha, likaroloana tse nyane li hatisoa ka holim'a solder e pholileng (e le ho fokotsa bongata ba peista ea solder, ho fokotsa bongata ba khase, ho fokotsa kapa ho felisa solder spatter), le peista ea solder ka botenya ba 50 μm (liphetho tsa liteko tse ka holimo li bontša hore 100 μm ke eona e ntle ka ho fetisisa, kahoo botenya ba khatiso ea bobeli ke 100 μm.50 μm = 50 μm), ebe o kenya chip, ebe o khutlela ka 80 s.Ho batla ho se na lesoba ka mor'a ho hatisoa ha pele le ho phalla hape, 'me sekontiri sa solder khatisong ea bobeli se senyenyane,' me lesoba la ho cheselletsa le lenyenyane, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 14.
Ka mor'a likhatiso tse peli tsa peista ea solder, setšoantšo se se nang letho
4.3 Netefatso ea phello ea welding cavity
Tlhahiso ea lihlahisoa tse 2000 (botenya ba mesh ea pele ea khatiso ea tšepe ke 75 μm, botenya ba tšepe ea bobeli ea khatiso ke 50 μm), maemo a mang a sa fetohe, tekanyo e sa reroang ea 500 QFN le sekhahla sa chip welding cavity, e fumane hore ts'ebetso e ncha. ka mor'a reflux ea pele ha ho na cavity, ka mor'a reflux ea bobeli QFN The palo e kahodimodimo tjheseletsa cavity sekhahla ke 4.8%, 'me palo e kahodimodimo tjheseletsa cavity sekhahla chip ke 4.1%.Ha ho bapisoa le ts'ebetso ea pele ea khatiso ea khatiso e le 'ngoe le ts'ebetso e ntlafalitsoeng ea DOE, sekoti sa welding se fokotsehile haholo, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 15. Ha ho maqheka a chip a ileng a fumanoa ka mor'a liteko tse sebetsang tsa lihlahisoa tsohle.
5 Kakaretso
Ntlafatso ea palo ea khatiso ea solder paste le nako ea reflux e ka fokotsa sebaka sa welding cavity, empa sekhahla sa welding cavity se ntse se le seholo.Ho sebelisa mekhoa e 'meli ea solder paste printing reflow welding ho ka atleha le ho eketsa sekhahla sa welding cavity.Sebaka sa ho tjheseletsa sa QFN circuit bare chip e ka ba 4.4mm x4.1mm le 3.0mm x2.3mm ka ho latellana ka tlhahiso ea bongata Sekhahla sa cavity sa reflow welding se laoloa ka tlase ho 5%, e leng se ntlafatsang boleng le ho tšepahala ha reflow welding.Patlisiso e pampiring ena e fana ka tšupiso ea bohlokoa bakeng sa ho ntlafatsa bothata ba sekoti sa welding sebakeng se seholo sa welding.