1 Cyflwyniad
Yng nghynulliad y bwrdd cylched, mae past sodr yn cael ei argraffu ar bad sodr y bwrdd cylched yn gyntaf, ac yna mae gwahanol gydrannau electronig yn cael eu gosod. Yn olaf, ar ôl y ffwrnais ail-lifo, mae'r gleiniau tun yn y past sodr yn cael eu toddi ac mae pob math o gydrannau electronig a pad sodr y bwrdd cylched yn cael eu weldio gyda'i gilydd i wireddu cynulliad is-fodiwlau trydanol. Defnyddir technoleg mowntio arwyneb (sMT) fwyfwy mewn cynhyrchion pecynnu dwysedd uchel, megis pecyn lefel system (siP), dyfeisiau pêlgridarray (BGA), a dyfais sglodion noeth pŵer, pecyn fflat sgwâr di-bin (quad aatNo-plwm, y cyfeirir ato fel QFN).
Oherwydd nodweddion proses weldio past sodr a deunyddiau, ar ôl weldio ail-lifo'r dyfeisiau arwyneb sodr mawr hyn, bydd tyllau yn ardal weldio'r sodr, a fydd yn effeithio ar briodweddau trydanol, priodweddau thermol a phriodweddau mecanyddol Perfformiad y cynnyrch, a hyd yn oed yn arwain at fethiant cynnyrch, felly, er mwyn gwella ceudod weldio ail-lifo past sodr wedi dod yn broblem broses a thechnegol y mae'n rhaid ei datrys, mae rhai ymchwilwyr wedi dadansoddi ac astudio achosion ceudod weldio pêl sodr BGA, ac wedi darparu atebion gwella, mae diffyg arwynebedd weldio proses weldio ail-lifo past sodr confensiynol o QFN sy'n fwy na 10mm2 neu arwynebedd weldio sy'n fwy na 6mm2.
Defnyddiwch weldio Preformssolder a weldio ffwrnais adlif gwactod i wella'r twll weldio. Mae angen offer arbennig ar gyfer sodr parod i bwyntio fflwcs. Er enghraifft, ar ôl i'r sglodion gael ei osod yn uniongyrchol ar y sodr parod, caiff y sglodion ei wrthbwyso a'i ogwyddo'n ddifrifol. Os caiff y sglodion mowntio fflwcs ei ail-lifo ac yna ei bwyntio, caiff y broses ei chynyddu ddwywaith, ac mae cost y sodr parod a'r deunydd fflwcs yn llawer uwch na'r past sodr.
Mae offer adlif gwactod yn ddrytach, mae capasiti gwactod y siambr gwactod annibynnol yn isel iawn, nid yw'r perfformiad cost yn uchel, ac mae'r broblem tasgu tun yn ddifrifol, sy'n ffactor pwysig wrth gymhwyso cynhyrchion dwysedd uchel a thraw bach. Yn y papur hwn, yn seiliedig ar y broses weldio adlif past sodr confensiynol, datblygir a chyflwynir proses weldio adlif eilaidd newydd i wella'r ceudod weldio a datrys problemau bondio a chracio sêl plastig a achosir gan y ceudod weldio.
2 ceudod weldio ail-lif argraffu past sodr a mecanwaith cynhyrchu
2.1 Ceudod weldio
Ar ôl weldio ail-lifo, profwyd y cynnyrch o dan belydr-x. Canfuwyd bod y tyllau yn y parth weldio gyda lliw ysgafnach oherwydd sodr annigonol yn yr haen weldio, fel y dangosir yn Ffigur 1.
Canfod pelydr-X o'r twll swigod
2.2 Mecanwaith ffurfio ceudod weldio
Gan gymryd past sodr sAC305 fel enghraifft, dangosir y prif gyfansoddiad a'r swyddogaeth yn Nhabl 1. Mae'r gleiniau fflwcs a thun wedi'u bondio gyda'i gilydd ar siâp past. Mae cymhareb pwysau'r sodr tun i'r fflwcs tua 9:1, a'r gymhareb gyfaint tua 1:1.
Ar ôl i'r past sodr gael ei argraffu a'i osod gydag amrywiol gydrannau electronig, bydd y past sodr yn mynd trwy bedwar cam o gynhesu ymlaen llaw, actifadu, adlif ac oeri pan fydd yn mynd trwy'r ffwrnais adlif. Mae cyflwr y past sodr hefyd yn wahanol gyda gwahanol dymheredd mewn gwahanol gamau, fel y dangosir yn Ffigur 2.
Cyfeirnod proffil ar gyfer pob ardal o sodro ail-lifo
Yn y cyfnod cynhesu a'r actifadu, bydd y cydrannau anweddol yn y fflwcs yn y past sodr yn anweddu'n nwy wrth ei gynhesu. Ar yr un pryd, bydd nwyon yn cael eu cynhyrchu pan fydd yr ocsid ar wyneb yr haen weldio yn cael ei dynnu. Bydd rhai o'r nwyon hyn yn anweddu ac yn gadael y past sodr, a bydd y gleiniau sodr yn cyddwyso'n dynn oherwydd anweddu'r fflwcs. Yn y cyfnod adlif, bydd y fflwcs sy'n weddill yn y past sodr yn anweddu'n gyflym, bydd y gleiniau tun yn toddi, ni fydd ychydig bach o nwy anweddol fflwcs a'r rhan fwyaf o'r aer rhwng y gleiniau tun yn cael eu gwasgaru mewn pryd, ac mae'r gweddillion yn y tun tawdd ac o dan densiwn y tun tawdd yn ffurfio strwythur brechdan hamburger ac yn cael eu dal gan bad sodr y bwrdd cylched a'r cydrannau electronig, ac mae'n anodd dianc o'r nwy sydd wedi'i lapio yn y tun hylif dim ond oherwydd y arnofio i fyny y mae'r amser toddi uchaf yn fyr iawn. Pan fydd y tun tawdd yn oeri ac yn dod yn dun solet, mae mandyllau'n ymddangos yn yr haen weldio a ffurfir tyllau sodr, fel y dangosir yn Ffigur 3.
Diagram sgematig o'r gwagle a gynhyrchir gan weldio ail-lifo past sodr
Achos gwraidd ceudod weldio yw nad yw'r aer neu'r nwy anweddol sydd wedi'i lapio yn y past sodr ar ôl toddi yn cael ei ryddhau'n llwyr. Mae'r ffactorau dylanwadol yn cynnwys deunydd y past sodr, siâp argraffu'r past sodr, swm argraffu'r past sodr, tymheredd adlif, amser adlif, maint a strwythur y weldio, ac ati.
3. Gwirio ffactorau dylanwadol ar dyllau weldio ail-lif argraffu past sodr
Defnyddiwyd profion QFN a sglodion noeth i gadarnhau prif achosion bylchau weldio ail-lifo, ac i ddod o hyd i ffyrdd o wella'r bylchau weldio ail-lifo a argraffwyd gan bast sodr. Dangosir proffil cynnyrch weldio ail-lifo past sodr QFN a sglodion noeth yn Ffigur 4, maint arwyneb weldio QFN yw 4.4mmx4.1mm, arwyneb weldio yw haen tun (tun 100% pur); maint weldio'r sglodion noeth yw 3.0mmx2.3mm, yr haen weldio yw haen bimetallig nicel-fanadiwm wedi'i chwistrellu, a'r haen arwyneb yw fanadiwm. Roedd pad weldio'r swbstrad yn dipio aur nicel-palladiwm electroless, ac roedd y trwch yn 0.4μm/0.06μm/0.04μm. Defnyddir past sodr SAC305, yr offer argraffu past sodr yw DEK Horizon APix, yr offer ffwrnais adlif yw BTUPyramax150N, a'r offer pelydr-x yw DAGExD7500VR.
Lluniadau weldio QFN a sglodion noeth
Er mwyn hwyluso cymharu canlyniadau profion, perfformiwyd weldio ail-lifo o dan yr amodau yn Nhabl 2.
Tabl cyflwr weldio ail-lifo
Ar ôl cwblhau'r mowntio arwyneb a'r weldio ail-lifo, canfuwyd yr haen weldio gan belydr-X, a chanfuwyd bod tyllau mawr yn yr haen weldio ar waelod y QFN a'r sglodion noeth, fel y dangosir yn Ffigur 5.
Hologram QFN a Sglodion (pelydr-X)
Gan y bydd maint y gleiniau tun, trwch y rhwyll ddur, cyfradd yr ardal agoriadol, siâp y rhwyll ddur, yr amser adlif a thymheredd brig y ffwrnais i gyd yn effeithio ar fylchau weldio ail-lifo, mae yna lawer o ffactorau dylanwadol, a fydd yn cael eu gwirio'n uniongyrchol gan brawf DOE, a bydd nifer y grwpiau arbrofol yn rhy fawr. Mae angen sgrinio a phennu'r prif ffactorau dylanwadol yn gyflym trwy brawf cymharu cydberthynas, ac yna optimeiddio'r prif ffactorau dylanwadol ymhellach trwy DOE.
3.1 Dimensiynau tyllau sodr a gleiniau tun past sodr
Gyda phrawf past sodr math 3 (maint gleiniau 25-45 μm) SAC305, nid yw'r amodau eraill wedi newid. Ar ôl ail-lifo, mesurir y tyllau yn yr haen sodr a'u cymharu â phast sodr math 4. Canfuwyd nad yw'r tyllau yn yr haen sodr yn wahanol iawn rhwng y ddau fath o bast sodr, sy'n dangos nad oes gan y past sodr gyda gwahanol feintiau gleiniau unrhyw ddylanwad amlwg ar y tyllau yn yr haen sodr, nad yw'n ffactor dylanwadol, fel y dangosir yn FFIG. 6.
Cymhariaeth o dyllau powdr tun metelaidd gyda gwahanol feintiau gronynnau
3.2 Trwch ceudod weldio a rhwyll ddur wedi'i hargraffu
Ar ôl ail-lifo, mesurwyd arwynebedd ceudod yr haen weldio gyda'r rhwyll ddur argraffedig gyda thrwch o 50 μm, 100 μm a 125 μm, ac arhosodd amodau eraill yr un fath. Canfuwyd bod effaith gwahanol drwch rhwyll ddur (past sodr) ar QFN wedi'i chymharu ag effaith y rhwyll ddur argraffedig gyda thrwch o 75 μm. Wrth i drwch y rhwyll ddur gynyddu, mae arwynebedd y ceudod yn lleihau'n raddol yn araf. Ar ôl cyrraedd trwch penodol (100μm), bydd arwynebedd y ceudod yn gwrthdroi ac yn dechrau cynyddu gyda chynnydd trwch y rhwyll ddur, fel y dangosir yn Ffigur 7.
Mae hyn yn dangos, pan gynyddir faint o bast sodr, fod y tun hylifol gyda'r adlif yn cael ei orchuddio gan y sglodion, a dim ond ar bedair ochr y mae allfa'r aer gweddilliol yn culhau. Pan newidir faint o bast sodr, mae allfa'r aer gweddilliol yn cynyddu hefyd, a bydd y ffrwydrad sydyn o aer wedi'i lapio mewn tun hylifol neu nwy anweddol sy'n dianc o dun hylifol yn achosi i dun hylifol tasgu o amgylch QFN a'r sglodion.
Canfu'r prawf, wrth i drwch y rhwyll ddur gynyddu, y bydd y byrstio swigod a achosir gan ddianc aer neu nwy anweddol hefyd yn cynyddu, a bydd y tebygolrwydd o dun yn tasgu o amgylch QFN a sglodion hefyd yn cynyddu'n gyfatebol.
Cymhariaeth o dyllau mewn rhwyll ddur o wahanol drwch
3.3 Cymhareb arwynebedd ceudod weldio ac agoriad rhwyll dur
Profwyd y rhwyll ddur wedi'i hargraffu gyda chyfradd agor o 100%, 90% ac 80%, ac arhosodd yr amodau eraill yr un fath. Ar ôl ail-lifo, mesurwyd arwynebedd ceudod yr haen wedi'i weldio a'i chymharu â'r rhwyll ddur wedi'i hargraffu gyda chyfradd agor o 100%. Canfuwyd nad oedd gwahaniaeth sylweddol yng ngheudod yr haen wedi'i weldio o dan yr amodau cyfradd agor o 100% a 90% 80%, fel y dangosir yn Ffigur 8.
Cymhariaeth ceudod o wahanol arwynebedd agoriadol rhwyll ddur gwahanol
3.4 Ceudod wedi'i weldio a siâp rhwyll dur wedi'i argraffu
Gyda phrawf siâp argraffu past sodr stribed b a grid gogwydd c, mae amodau eraill yn aros yr un fath. Ar ôl ail-lifo, mesurir arwynebedd ceudod yr haen weldio a'i gymharu â siâp argraffu grid a. Canfyddir nad oes gwahaniaeth sylweddol yng ngheudod yr haen weldio o dan amodau'r grid, y stribed a'r grid gogwydd, fel y dangosir yn Ffigur 9.
Cymhariaeth o dyllau mewn gwahanol ddulliau agor rhwyll ddur
3.5 Ceudod weldio ac amser adlif
Ar ôl prawf amser adlif hirfaith (70 eiliad, 80 eiliad, 90 eiliad), mae amodau eraill yn aros yr un fath, mesurwyd y twll yn yr haen weldio ar ôl adlif, ac o'i gymharu â'r amser adlif o 60 eiliad, canfuwyd, gyda chynnydd yr amser adlif, fod arwynebedd y twll weldio yn lleihau, ond bod yr osgled gostyngiad yn gostwng yn raddol gyda chynnydd yr amser, fel y dangosir yn Ffigur 10. Mae hyn yn dangos, os nad oes digon o amser adlif, fod cynyddu'r amser adlif yn ffafriol i orlif llawn yr aer sydd wedi'i lapio mewn tun hylif tawdd, ond ar ôl i'r amser adlif gynyddu i amser penodol, mae'n anodd i'r aer sydd wedi'i lapio mewn tun hylif orlifo eto. Amser adlif yw un o'r ffactorau sy'n effeithio ar y ceudod weldio.
Cymhariaeth wag o wahanol hydau amser adlif
3.6 Ceudod weldio a thymheredd brig y ffwrnais
Gyda phrawf tymheredd ffwrnais brig 240 ℃ a 250 ℃ ac amodau eraill yr un fath, mesurwyd arwynebedd ceudod yr haen weldio ar ôl ail-lifo, ac o'i gymharu â thymheredd ffwrnais brig 260 ℃, canfuwyd, o dan amodau tymheredd ffwrnais brig gwahanol, nad oedd ceudod yr haen weldio o QFN a sglodion wedi newid yn sylweddol, fel y dangosir yn Ffigur 11. Mae'n dangos nad oes gan dymheredd ffwrnais brig gwahanol unrhyw effaith amlwg ar QFN a'r twll yn haen weldio'r sglodion, nad yw'n ffactor dylanwadol.
Cymhariaeth wag o wahanol dymereddau brig
Mae'r profion uchod yn dangos mai'r ffactorau arwyddocaol sy'n effeithio ar geudod yr haen weldio o QFN a sglodion yw amser adlif a thrwch rhwyll ddur.
4 Gwella ceudod weldio ail-lif argraffu past sodr
Prawf 4.1DOE i wella ceudod weldio
Gwellawyd y twll yn yr haen weldio o QFN a sglodion drwy ddod o hyd i'r gwerth gorau posibl ar gyfer y prif ffactorau dylanwadol (amser adlif a thrwch rhwyll dur). Roedd y past sodr yn SAC305 math 4, roedd siâp y rhwyll dur yn fath grid (gradd agor 100%), roedd tymheredd brig y ffwrnais yn 260 ℃, ac roedd amodau prawf eraill yr un fath â rhai'r offer prawf. Dangoswyd prawf a chanlyniadau'r DOE yn Nhabl 3. Dangosir dylanwadau trwch rhwyll dur ac amser adlif ar dyllau weldio QFN a sglodion yn Ffigur 12. Trwy ddadansoddiad rhyngweithio o'r prif ffactorau dylanwadol, canfuwyd y gall defnyddio trwch rhwyll dur 100 μm ac amser adlif 80 eiliad leihau ceudod weldio QFN a sglodion yn sylweddol. Mae cyfradd ceudod weldio QFN yn cael ei lleihau o'r uchafswm o 27.8% i 16.1%, ac mae cyfradd ceudod weldio'r sglodion yn cael ei lleihau o'r uchafswm o 20.5% i 14.5%.
Yn y prawf, cynhyrchwyd 1000 o gynhyrchion o dan yr amodau gorau posibl (trwch rhwyll dur 100 μm, amser adlif 80 eiliad), a mesurwyd cyfradd ceudod weldio 100 QFN a sglodion ar hap. Roedd cyfradd ceudod weldio gyfartalog QFN yn 16.4%, a chyfradd ceudod weldio gyfartalog y sglodion yn 14.7%. Mae cyfradd ceudod weldio'r sglodion a'r sglodion yn amlwg wedi'u lleihau.
4.2 Mae'r broses newydd yn gwella ceudod y weldio
Mae'r sefyllfa gynhyrchu a'r prawf gwirioneddol yn dangos pan fo arwynebedd ceudod weldio ar waelod y sglodion yn llai na 10%, na fydd problem cracio safle ceudod y sglodion yn digwydd yn ystod y bondio a'r mowldio plwm. Ni all y paramedrau proses a optimeiddiwyd gan DOE fodloni gofynion dadansoddi a datrys y tyllau yn y weldio ail-lif past sodr confensiynol, ac mae angen lleihau cyfradd arwynebedd ceudod weldio'r sglodion ymhellach.
Gan fod y sglodion sydd wedi'i orchuddio â'r sodr yn atal y nwy yn y sodr rhag dianc, mae cyfradd y twll ar waelod y sglodion yn cael ei lleihau ymhellach trwy ddileu neu leihau'r nwy sydd wedi'i orchuddio â sodr. Mabwysiadir proses newydd o weldio ail-lifo gyda dau argraffu past sodr: un argraffu past sodr, un ail-lifo nad yw'n gorchuddio QFN a sglodion noeth yn rhyddhau'r nwy yn y sodr; Dangosir y broses benodol o argraffu past sodr eilaidd, clwt ac ail-lifo eilaidd yn Ffigur 13.
Pan gaiff y past sodr 75μm o drwch ei argraffu am y tro cyntaf, mae'r rhan fwyaf o'r nwy yn y sodr heb orchudd sglodion yn dianc o'r wyneb, ac mae'r trwch ar ôl adlif tua 50μm. Ar ôl cwblhau'r adlif cynradd, caiff sgwariau bach eu hargraffu ar wyneb y sodr wedi'i galedu wedi'i oeri (er mwyn lleihau faint o bast sodr, lleihau faint o nwy sy'n gorlifo, lleihau neu ddileu tasgu sodr), a'r past sodr gyda thrwch o 50 μm (mae'r canlyniadau prawf uchod yn dangos mai 100 μm yw'r gorau, felly mae trwch yr argraffu eilaidd yn 100 μm.50 μm=50 μm), yna gosod y sglodion, ac yna dychwelyd trwy 80 eiliad. Nid oes bron unrhyw dwll yn y sodr ar ôl yr argraffu cyntaf a'r aillif, ac mae'r past sodr yn yr ail argraffu yn fach, ac mae'r twll weldio yn fach, fel y dangosir yn Ffigur 14.
Ar ôl dau argraffiad o bast sodr, lluniad gwag
4.3 Gwirio effaith ceudod weldio
Cynhyrchwyd 2000 o gynhyrchion (trwch y rhwyll dur argraffu gyntaf yw 75 μm, trwch yr ail rwyll dur argraffu yw 50 μm), amodau eraill yr un fath, mesuriad ar hap o 500 QFN a chyfradd ceudod weldio sglodion, a chanfuwyd nad oedd ceudod ar ôl y broses adlif gyntaf yn y broses newydd, ac ar ôl yr ail adlif QFN y gyfradd ceudod weldio uchaf yw 4.8%, a chyfradd ceudod weldio uchaf y sglodion yw 4.1%. O'i gymharu â'r broses weldio argraffu past sengl wreiddiol a'r broses wedi'i optimeiddio gan DOE, mae'r ceudod weldio wedi'i leihau'n sylweddol, fel y dangosir yn Ffigur 15. Ni chanfuwyd unrhyw graciau sglodion ar ôl profion swyddogaethol yr holl gynhyrchion.
5 Crynodeb
Gall optimeiddio faint o bast sodr argraffu a'r amser adlif leihau arwynebedd y ceudod weldio, ond mae cyfradd y ceudod weldio yn dal yn fawr. Gall defnyddio dau dechneg weldio ail-lif argraffu past sodr wneud y mwyaf o'r gyfradd ceudod weldio yn effeithiol. Gall arwynebedd weldio sglodion noeth cylched QFN fod yn 4.4mm x 4.1mm a 3.0mm x 2.3mm yn y drefn honno mewn cynhyrchu màs. Rheolir cyfradd ceudod weldio ail-lif islaw 5%, sy'n gwella ansawdd a dibynadwyedd weldio ail-lif. Mae'r ymchwil yn y papur hwn yn darparu cyfeiriad pwysig ar gyfer gwella problem ceudod weldio arwyneb weldio arwynebedd mawr.
Amser postio: Gorff-05-2023
