SMT ใช้การวิเคราะห์และแก้ปัญหาช่องเชื่อมรีโฟลว์อากาศด้วยครีมบัดกรีแบบธรรมดา (Essence Edition 2023) คุณสมควรได้รับมัน!
1 บทนำ
ในการประกอบแผงวงจร น้ำยาประสานจะถูกพิมพ์ลงบนแผ่นบัดกรีของแผงวงจรก่อน จากนั้นจึงนำส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ มาประกอบเข้าด้วยกัน สุดท้าย หลังจากเตาหลอมละลาย ลูกปัดดีบุกในน้ำยาประสานจะถูกหลอมละลาย จากนั้นนำส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ทุกชนิดและแผ่นบัดกรีของแผงวงจรมาเชื่อมเข้าด้วยกันเพื่อประกอบเป็นโมดูลย่อยทางไฟฟ้า เทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิว (sMT) ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์บรรจุภัณฑ์ความหนาแน่นสูง เช่น บรรจุภัณฑ์ระดับระบบ (siP) อุปกรณ์บอลกริดเรย์ (BGA) และอุปกรณ์ชิปเปลือยแบบแบนสี่เหลี่ยม (quad aatNo-lead หรือ QFN)
เนื่องจากลักษณะเฉพาะของกระบวนการเชื่อมและวัสดุด้วยครีมบัดกรี หลังจากการเชื่อมแบบรีโฟลว์ของอุปกรณ์พื้นผิวบัดกรีขนาดใหญ่เหล่านี้ จะมีรูในบริเวณการเชื่อมบัดกรี ซึ่งจะส่งผลต่อคุณสมบัติทางไฟฟ้า คุณสมบัติทางความร้อน และคุณสมบัติทางกลของประสิทธิภาพผลิตภัณฑ์ และอาจทำให้ผลิตภัณฑ์ล้มเหลวได้ ดังนั้น การปรับปรุงโพรงการเชื่อมแบบรีโฟลว์ด้วยครีมบัดกรีจึงกลายเป็นกระบวนการและปัญหาทางเทคนิคที่ต้องแก้ไข นักวิจัยบางคนได้วิเคราะห์และศึกษาสาเหตุของโพรงการเชื่อมลูกบัดกรี BGA และเสนอแนวทางแก้ไขเพื่อการปรับปรุง พื้นที่การเชื่อมแบบรีโฟลว์ด้วยครีมบัดกรีแบบธรรมดาที่มี QFN มากกว่า 10 มม.² หรือพื้นที่การเชื่อมมากกว่า 6 มม.² ยังขาดโซลูชันชิปเปล่า
ใช้การเชื่อมแบบพรีฟอร์มบัดกรีและการเชื่อมด้วยเตาหลอมสุญญากาศรีฟลักซ์เพื่อปรับปรุงรูเชื่อม การบัดกรีแบบสำเร็จรูปต้องใช้อุปกรณ์พิเศษในการบัดกรีฟลักซ์ให้จุด ยกตัวอย่างเช่น ชิปจะถูกปรับให้เอียงและเยื้องไปข้างหน้าอย่างมากหลังจากวางชิปลงบนตะกั่วบัดกรีแบบสำเร็จรูปโดยตรง หากชิปที่ติดฟลักซ์เป็นแบบรีโฟลว์และแบบจุด กระบวนการนี้จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า และต้นทุนของตะกั่วบัดกรีและฟลักซ์สำเร็จรูปจะสูงกว่าการใช้น้ำยาบัดกรีมาก
อุปกรณ์รีฟลักซ์สุญญากาศมีราคาแพงกว่า ความจุสุญญากาศของห้องสุญญากาศอิสระต่ำมาก ประสิทธิภาพต้นทุนไม่สูง และปัญหาการกระเด็นของดีบุกรุนแรง ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการใช้งานผลิตภัณฑ์ที่มีความหนาแน่นสูงและระยะพิทช์ต่ำ ในบทความนี้ ได้พัฒนาและนำเสนอกระบวนการเชื่อมรีฟลักซ์ทุติยภูมิแบบใหม่ โดยอาศัยกระบวนการเชื่อมรีฟลักซ์แบบบัดกรีเพสต์ทั่วไป เพื่อปรับปรุงโพรงเชื่อมและแก้ปัญหาการยึดติดและการแตกร้าวของซีลพลาสติกที่เกิดจากโพรงเชื่อม
2. การพิมพ์ด้วยกาวประสาน 2. ช่องเชื่อมรีโฟลว์และกลไกการผลิต
2.1 ช่องเชื่อม
หลังจากการเชื่อมแบบรีโฟลว์ ผลิตภัณฑ์ได้รับการทดสอบภายใต้รังสีเอกซ์ พบว่ารูในบริเวณเชื่อมที่มีสีอ่อนกว่าเกิดจากปริมาณตะกั่วในชั้นเชื่อมไม่เพียงพอ ดังแสดงในรูปที่ 1
การตรวจจับรูฟองด้วยรังสีเอกซ์
2.2 กลไกการสร้างโพรงเชื่อม
ยกตัวอย่างการใช้น้ำยาประสาน sAC305 ส่วนประกอบหลักและหน้าที่หลักแสดงไว้ในตารางที่ 1 ฟลักซ์และเม็ดดีบุกถูกยึดติดกันเป็นรูปทรงของน้ำยาประสาน อัตราส่วนน้ำหนักของน้ำยาประสานดีบุกต่อฟลักซ์อยู่ที่ประมาณ 9:1 และอัตราส่วนปริมาตรอยู่ที่ประมาณ 1:1
หลังจากพิมพ์และติดกาวประสานกับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ แล้ว กาวประสานจะผ่านกระบวนการ 4 ขั้นตอน ได้แก่ การอุ่นล่วงหน้า การกระตุ้น การไหลย้อนกลับ และการระบายความร้อน เมื่อผ่านเตาหลอมแบบรีฟลักซ์ สถานะของกาวประสานจะแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิในแต่ละขั้นตอน ดังแสดงในรูปที่ 2
การอ้างอิงโปรไฟล์สำหรับแต่ละพื้นที่ของการบัดกรีแบบรีโฟลว์
ในขั้นตอนการให้ความร้อนล่วงหน้าและการกระตุ้น ส่วนประกอบที่ระเหยได้ในฟลักซ์ในน้ำยาประสานจะระเหยกลายเป็นก๊าซเมื่อได้รับความร้อน ขณะเดียวกัน เมื่อออกไซด์บนพื้นผิวของชั้นเชื่อมถูกกำจัดออก จะเกิดก๊าซขึ้น ก๊าซบางส่วนจะระเหยและออกจากน้ำยาประสาน และลูกปัดบัดกรีจะควบแน่นแน่นเนื่องจากการระเหยของฟลักซ์ ในขั้นตอนรีฟลักซ์ ฟลักซ์ที่เหลืออยู่ในน้ำยาประสานจะระเหยอย่างรวดเร็ว ลูกปัดดีบุกจะหลอมละลาย ก๊าซระเหยจำนวนเล็กน้อยและอากาศส่วนใหญ่ระหว่างลูกปัดดีบุกจะไม่กระจายตัวตามเวลา ส่วนที่เหลือในดีบุกหลอมเหลวและภายใต้แรงดึงของดีบุกหลอมเหลวจะมีโครงสร้างแบบแซนด์วิชแฮมเบอร์เกอร์ ซึ่งจะถูกแผ่นบัดกรีของแผงวงจรและส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์จับไว้ ก๊าซที่ห่อหุ้มอยู่ในดีบุกเหลวนั้นยากที่จะระเหยออกได้ด้วยการลอยตัวขึ้นด้านบนเท่านั้น เวลาในการหลอมเหลวด้านบนสั้นมาก เมื่อดีบุกที่หลอมละลายเย็นลงและกลายเป็นดีบุกแข็ง รูพรุนจะปรากฏในชั้นเชื่อมและเกิดรูบัดกรีขึ้น ดังแสดงในรูปที่ 3
แผนผังของช่องว่างที่เกิดจากการเชื่อมรีโฟลว์ด้วยน้ำยาประสาน
สาเหตุของโพรงเชื่อมคืออากาศหรือก๊าซระเหยที่ห่อหุ้มอยู่ในน้ำยาประสานหลังจากละลายไม่ถูกระบายออกจนหมด ปัจจัยที่มีอิทธิพล ได้แก่ วัสดุของน้ำยาประสาน รูปร่างของน้ำยาประสาน ปริมาณการพิมพ์ของน้ำยาประสาน อุณหภูมิรีฟลักซ์ เวลารีฟลักซ์ ขนาดการเชื่อม โครงสร้าง และอื่นๆ
3. การตรวจสอบปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อรูเชื่อมรีโฟลว์การพิมพ์ด้วยครีมบัดกรี
การทดสอบ QFN และชิปเปล่าถูกนำมาใช้เพื่อยืนยันสาเหตุหลักของช่องว่างในการเชื่อมแบบรีโฟลว์ และเพื่อหาวิธีปรับปรุงช่องว่างในการเชื่อมแบบรีโฟลว์ที่พิมพ์ด้วยยาประสาน โปรไฟล์ผลิตภัณฑ์การเชื่อมแบบรีโฟลว์ด้วยยาประสาน QFN และชิปเปล่าแสดงในรูปที่ 4 ขนาดพื้นผิวการเชื่อม QFN คือ 4.4 มม. x 4.1 มม. พื้นผิวการเชื่อมเป็นชั้นเคลือบดีบุก (ดีบุกบริสุทธิ์ 100%) ขนาดการเชื่อมของชิปเปล่าคือ 3.0 มม. x 2.3 มม. ชั้นเชื่อมเป็นชั้นไบเมทัลลิกนิกเกิล-วาเนเดียมแบบสปัตเตอร์ และชั้นผิวเป็นวาเนเดียม แผ่นเชื่อมของวัสดุรองรับเป็นแบบจุ่มทองนิกเกิล-แพลเลเดียมแบบไม่ใช้ไฟฟ้า มีความหนา 0.4 ไมโครเมตร/0.06 ไมโครเมตร/0.04 ไมโครเมตร ใช้ยาประสาน SAC305 อุปกรณ์พิมพ์ยาประสานคือ DEK Horizon APix อุปกรณ์เตาหลอมแบบรีฟลักซ์คือ BTUPyramax150N และอุปกรณ์เอ็กซเรย์คือ DAGExD7500VR
ภาพวาดการเชื่อม QFN และชิปเปล่า
เพื่ออำนวยความสะดวกในการเปรียบเทียบผลการทดสอบ จึงดำเนินการเชื่อมรีโฟลว์ภายใต้เงื่อนไขในตารางที่ 2
ตารางสภาพการเชื่อมรีโฟลว์
หลังจากการติดตั้งบนพื้นผิวและการเชื่อมแบบรีโฟลว์เสร็จสมบูรณ์แล้ว จะตรวจจับชั้นเชื่อมด้วยรังสีเอกซ์ และพบว่ามีรูขนาดใหญ่ในชั้นเชื่อมที่ด้านล่างของ QFN และชิปเปล่า ดังที่แสดงในรูปที่ 5
QFN และชิปโฮโลแกรม (เอ็กซ์เรย์)
เนื่องจากขนาดของเม็ดดีบุก ความหนาของตาข่ายเหล็ก อัตราพื้นที่เปิด รูปทรงตาข่ายเหล็ก เวลารีฟลักซ์ และอุณหภูมิสูงสุดของเตาหลอม ล้วนส่งผลต่อช่องว่างในการเชื่อมรีฟลักซ์ จึงมีปัจจัยที่มีอิทธิพลมากมาย ซึ่งจะได้รับการตรวจสอบโดยตรงจากการทดสอบ DOE และจำนวนกลุ่มทดลองอาจมีมากเกินไป จำเป็นต้องคัดกรองและระบุปัจจัยหลักที่มีอิทธิพลอย่างรวดเร็วผ่านการทดสอบเปรียบเทียบความสัมพันธ์ แล้วจึงปรับปัจจัยหลักที่มีอิทธิพลให้เหมาะสมยิ่งขึ้นผ่าน DOE
3.1 ขนาดของรูบัดกรีและลูกปัดดีบุกบัดกรี
จากการทดสอบด้วยน้ำยาประสานชนิด SAC305 (ขนาดเม็ดบีด 25-45 ไมโครเมตร) พบว่าสภาวะอื่นๆ ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง หลังจากการทดสอบแบบรีโฟลว์แล้ว จะทำการวัดและเปรียบเทียบรูในชั้นน้ำยาประสานกับน้ำยาประสานชนิด 4 พบว่ารูในชั้นน้ำยาประสานไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างน้ำยาประสานทั้งสองชนิด แสดงให้เห็นว่าน้ำยาประสานที่มีขนาดเม็ดบีดต่างกันไม่มีผลต่อรูในชั้นน้ำยาประสานอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งไม่ใช่ปัจจัยที่ส่งผลต่อการทดสอบ ดังแสดงในรูปที่ 6
การเปรียบเทียบรูผงดีบุกโลหะที่มีขนาดอนุภาคต่างกัน
3.2 ความหนาของช่องเชื่อมและตาข่ายเหล็กพิมพ์
หลังจากกระบวนการรีโฟลว์แล้ว พื้นที่โพรงของชั้นเชื่อมจะถูกวัดด้วยตาข่ายเหล็กพิมพ์ที่มีความหนา 50 μm, 100 μm และ 125 μm และเงื่อนไขอื่นๆ ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง พบว่าผลของความหนาตาข่ายเหล็ก (ตะกั่วบัดกรี) ที่แตกต่างกันต่อ QFN ถูกนำมาเปรียบเทียบกับตาข่ายเหล็กพิมพ์ที่มีความหนา 75 μm เมื่อความหนาของตาข่ายเหล็กเพิ่มขึ้น พื้นที่โพรงจะค่อยๆ ลดลงอย่างช้าๆ เมื่อถึงความหนาที่กำหนด (100 μm) พื้นที่โพรงจะกลับด้านและเริ่มเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของความหนาของตาข่ายเหล็ก ดังแสดงในรูปที่ 7
สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าเมื่อเพิ่มปริมาณน้ำยาบัดกรี ดีบุกเหลวที่มีรีฟลักซ์จะถูกปิดทับด้วยชิป และช่องระบายอากาศที่เหลือจะแคบลงเพียงสี่ด้านเท่านั้น เมื่อปริมาณน้ำยาบัดกรีเปลี่ยนแปลง ช่องระบายอากาศที่เหลือก็จะเพิ่มขึ้นด้วย และอากาศที่ห่อหุ้มอยู่ในดีบุกเหลวหรือดีบุกเหลวที่ระเหยออกมาในทันทีจะทำให้ดีบุกเหลวกระเด็นไปรอบๆ QFN และชิป
การทดสอบพบว่าเมื่อความหนาของตาข่ายเหล็กเพิ่มขึ้น การแตกของฟองอากาศที่เกิดจากการรั่วไหลของอากาศหรือก๊าซระเหยก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน และความน่าจะเป็นที่ดีบุกจะกระเด็นไปรอบๆ QFN และชิปก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย
การเปรียบเทียบรูในตาข่ายเหล็กที่มีความหนาต่างกัน
3.3 อัตราส่วนพื้นที่ของช่องเชื่อมและช่องเปิดตาข่ายเหล็ก
ได้ทำการทดสอบตาข่ายเหล็กพิมพ์ที่มีอัตราการเปิด 100%, 90% และ 80% โดยยังคงสภาพอื่นๆ ไว้เหมือนเดิม หลังจากกระบวนการรีโฟลว์แล้ว ได้ทำการวัดพื้นที่โพรงของชั้นเชื่อมและเปรียบเทียบกับตาข่ายเหล็กพิมพ์ที่มีอัตราการเปิด 100% พบว่าไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในโพรงของชั้นเชื่อมภายใต้สภาพที่มีอัตราการเปิด 100% และ 90% 80% ดังแสดงในรูปที่ 8
การเปรียบเทียบช่องว่างของพื้นที่เปิดที่แตกต่างกันของตาข่ายเหล็กที่แตกต่างกัน
3.4 รูปทรงช่องเชื่อมและตาข่ายเหล็กพิมพ์
จากการทดสอบรูปทรงการพิมพ์ของน้ำยาประสานแบบแถบ b และแบบกริดเอียง c พบว่าเงื่อนไขอื่นๆ ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง หลังจากการทดสอบการไหลย้อนกลับ (reflow) แล้ว จะทำการวัดพื้นที่โพรงของชั้นเชื่อมและเปรียบเทียบกับรูปทรงการพิมพ์ของกริด a พบว่าไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในโพรงของชั้นเชื่อมภายใต้เงื่อนไขของกริด แบบแถบ และแบบกริดเอียง ดังแสดงในรูปที่ 9
การเปรียบเทียบรูเปิดในโหมดเปิดที่แตกต่างกันของตาข่ายเหล็ก
3.5 โพรงเชื่อมและเวลารีฟลักซ์
หลังจากทดสอบระยะเวลารีฟลักซ์ (70 วินาที, 80 วินาที, 90 วินาที) สภาวะอื่นๆ ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง รูในชั้นเชื่อมถูกวัดหลังจากรีฟลักซ์ และเปรียบเทียบกับระยะเวลารีฟลักซ์ที่ 60 วินาที พบว่าเมื่อระยะเวลารีฟลักซ์เพิ่มขึ้น พื้นที่รูเชื่อมจะลดลง แต่แอมพลิจูดของการรีฟลักซ์จะค่อยๆ ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป ดังแสดงในรูปที่ 10 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าในกรณีที่ระยะเวลารีฟลักซ์ไม่เพียงพอ การเพิ่มระยะเวลารีฟลักซ์จะเอื้อต่อการล้นของอากาศที่ห่อหุ้มด้วยดีบุกเหลวที่หลอมละลาย แต่เมื่อระยะเวลารีฟลักซ์เพิ่มขึ้นจนถึงระยะเวลาหนึ่ง อากาศที่ห่อหุ้มด้วยดีบุกเหลวจะล้นออกมาได้ยาก ระยะเวลารีฟลักซ์เป็นหนึ่งในปัจจัยที่มีผลต่อโพรงเชื่อม
การเปรียบเทียบความว่างเปล่าของระยะเวลารีฟลักซ์ที่แตกต่างกัน
3.6 อุณหภูมิช่องเชื่อมและอุณหภูมิสูงสุดของเตา
โดยทดสอบที่อุณหภูมิเตาสูงสุดที่ 240 ℃ และ 250 ℃ และเงื่อนไขอื่น ๆ ที่ไม่เปลี่ยนแปลง พื้นที่โพรงของชั้นเชื่อมจะถูกวัดหลังจากการรีโฟลว์ และเมื่อเปรียบเทียบกับอุณหภูมิเตาสูงสุดที่ 260 ℃ พบว่าภายใต้เงื่อนไขอุณหภูมิเตาสูงสุดที่แตกต่างกัน โพรงของชั้นเชื่อมของ QFN และเศษโลหะไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ ดังที่แสดงในรูปที่ 11 แสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิเตาสูงสุดที่แตกต่างกันไม่มีผลชัดเจนต่อ QFN และรูในชั้นเชื่อมของเศษโลหะ ซึ่งไม่ใช่ปัจจัยที่มีอิทธิพล
การเปรียบเทียบความว่างเปล่าของอุณหภูมิสูงสุดที่แตกต่างกัน
การทดสอบข้างต้นบ่งชี้ว่าปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อโพรงชั้นเชื่อมของ QFN และเศษโลหะคือเวลาการรีฟลักซ์และความหนาของตาข่ายเหล็ก
4. การปรับปรุงช่องเชื่อมรีโฟลว์การพิมพ์ด้วยตะกั่วบัดกรี
4.1 การทดสอบ DOE เพื่อปรับปรุงช่องเชื่อม
รูในชั้นเชื่อมของ QFN และเศษโลหะได้รับการปรับปรุงโดยการค้นหาค่าที่เหมาะสมที่สุดของปัจจัยที่มีอิทธิพลหลัก (เวลารีฟลักซ์และความหนาของตาข่ายเหล็ก) น้ำยาประสานคือ SAC305 type4 รูปร่างตาข่ายเหล็กเป็นแบบกริด (องศาการเปิด 100%) อุณหภูมิสูงสุดของเตาคือ 260 ℃ และเงื่อนไขการทดสอบอื่นๆ เหมือนกับของอุปกรณ์ทดสอบ การทดสอบและผลการทดสอบของ DOE แสดงไว้ในตารางที่ 3 อิทธิพลของความหนาของตาข่ายเหล็กและเวลารีฟลักซ์ต่อรูเชื่อม QFN และเศษโลหะแสดงในรูปที่ 12 จากการวิเคราะห์ปฏิสัมพันธ์ของปัจจัยที่มีอิทธิพลหลัก พบว่าการใช้ความหนาของตาข่ายเหล็ก 100 μm และเวลารีฟลักซ์ 80 วินาทีสามารถลดโพรงเชื่อมของ QFN และเศษโลหะได้อย่างมีนัยสำคัญ อัตราโพรงเชื่อมของ QFN ลดลงจากสูงสุด 27.8% เหลือ 16.1% และอัตราโพรงเชื่อมของเศษโลหะลดลงจากสูงสุด 20.5% เหลือ 14.5%
ในการทดสอบ มีการผลิตผลิตภัณฑ์ 1,000 ชิ้นภายใต้สภาวะที่เหมาะสม (ความหนาของตาข่ายเหล็ก 100 ไมโครเมตร เวลารีฟลักซ์ 80 วินาที) และวัดอัตราช่องว่างเชื่อมของ QFN และเศษโลหะ 100 ชิ้นแบบสุ่ม อัตราช่องว่างเชื่อมของ QFN เฉลี่ยอยู่ที่ 16.4% และอัตราช่องว่างเชื่อมของเศษโลหะเฉลี่ยอยู่ที่ 14.7% ซึ่งอัตราช่องว่างเชื่อมของเศษโลหะและเศษโลหะลดลงอย่างเห็นได้ชัด
4.2 กระบวนการใหม่ช่วยปรับปรุงช่องเชื่อม
จากสถานการณ์การผลิตจริงและการทดสอบแสดงให้เห็นว่าเมื่อพื้นที่โพรงเชื่อมที่ด้านล่างของชิปน้อยกว่า 10% ปัญหาการแตกร้าวจากตำแหน่งโพรงชิปจะไม่เกิดขึ้นในระหว่างการเชื่อมตะกั่วและการขึ้นรูป พารามิเตอร์กระบวนการที่ DOE ปรับปรุงให้เหมาะสมไม่สามารถตอบสนองความต้องการในการวิเคราะห์และแก้ไขรูในการเชื่อมแบบรีโฟลว์ด้วยน้ำยาประสานแบบเดิมได้ จึงจำเป็นต้องลดอัตราพื้นที่โพรงเชื่อมของชิปลงอีก
เนื่องจากชิปที่เคลือบอยู่บนตะกั่วบัดกรีช่วยป้องกันไม่ให้แก๊สในตะกั่วรั่วไหลออกมา อัตราการเกิดรูที่ด้านล่างของชิปจึงลดลงอีกโดยการกำจัดหรือลดแก๊สที่เคลือบตะกั่ว ได้มีการนำกระบวนการเชื่อมแบบรีโฟลว์แบบใหม่มาใช้ โดยการพิมพ์ด้วยน้ำยาประสานสองแบบ คือ การพิมพ์น้ำยาประสานแบบแรก การพิมพ์แบบรีโฟลว์แบบไม่เคลือบ QFN และการปล่อยแก๊สในตะกั่วบัดกรีแบบเปล่า กระบวนการเฉพาะของการพิมพ์น้ำยาประสานแบบรอง การปะ และการรีฟลักซ์แบบรอง แสดงไว้ในรูปที่ 13
เมื่อพิมพ์ด้วยกาวประสานหนา 75 ไมโครเมตรเป็นครั้งแรก ก๊าซส่วนใหญ่ในตะกั่วที่ไม่มีฝาปิดชิปจะไหลออกจากพื้นผิว และความหนาหลังการรีฟลักซ์จะอยู่ที่ประมาณ 50 ไมโครเมตร หลังจากการรีฟลักซ์ครั้งแรกเสร็จสิ้น จะมีการพิมพ์สี่เหลี่ยมเล็กๆ บนพื้นผิวของตะกั่วที่แข็งตัวแล้วและเย็นตัวลง (เพื่อลดปริมาณตะกั่ว ลดปริมาณก๊าซที่หกเลอะเทอะ ลดหรือกำจัดการกระเด็นของตะกั่ว) จากนั้นจึงพิมพ์กาวประสานหนา 50 ไมโครเมตร (ผลการทดสอบข้างต้นแสดงให้เห็นว่า 100 ไมโครเมตรเป็นความหนาที่ดีที่สุด ดังนั้นความหนาของการพิมพ์ครั้งที่สองคือ 100 ไมโครเมตร 50 ไมโครเมตร = 50 ไมโครเมตร) จากนั้นจึงติดตั้งชิปและกลับเข้าสู่กระบวนการ 80 วินาที แทบจะไม่มีรูในตะกั่วหลังจากการพิมพ์ครั้งแรกและการรีฟลักซ์ ตะกั่วบัดกรีในการพิมพ์ครั้งที่สองมีขนาดเล็ก และรูเชื่อมมีขนาดเล็ก ดังแสดงในรูปที่ 14
หลังจากพิมพ์ครีมบัดกรีสองครั้ง การวาดแบบกลวง
4.3 การตรวจสอบผลของโพรงเชื่อม
การผลิตผลิตภัณฑ์ 2,000 ชิ้น (ความหนาของตาข่ายเหล็กพิมพ์ครั้งแรกคือ 75 μm ความหนาของตาข่ายเหล็กพิมพ์ครั้งที่สองคือ 50 μm) เงื่อนไขอื่นๆ ไม่เปลี่ยนแปลง การวัดแบบสุ่ม 500 QFN และอัตราโพรงเชื่อมชิป พบว่ากระบวนการใหม่หลังจากการรีฟลักซ์ครั้งแรกไม่มีโพรง หลังจากการรีฟลักซ์ครั้งที่สอง QFN อัตราโพรงเชื่อมสูงสุดคือ 4.8% และอัตราโพรงเชื่อมสูงสุดของชิปคือ 4.1% เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการเชื่อมแบบพิมพ์แบบวางครั้งเดียวดั้งเดิมและกระบวนการที่ปรับให้เหมาะสมของ DOE โพรงเชื่อมลดลงอย่างมาก ดังแสดงในรูปที่ 15 ไม่พบรอยแตกของชิปหลังจากการทดสอบการทำงานของผลิตภัณฑ์ทั้งหมด
5 สรุป
การปรับปริมาณการพิมพ์ด้วยตะกั่วบัดกรีและเวลารีโฟลว์ให้เหมาะสมสามารถลดพื้นที่โพรงเชื่อมได้ แต่อัตราการเชื่อมก็ยังคงสูง การใช้เทคนิคการเชื่อมรีโฟลว์ด้วยตะกั่วบัดกรีสองวิธีสามารถเพิ่มประสิทธิภาพและเพิ่มอัตราการเชื่อมให้สูงสุดได้อย่างมีประสิทธิภาพ พื้นที่เชื่อมของชิปเปล่าในวงจร QFN มีขนาด 4.4 มม. x 4.1 มม. และ 3.0 มม. x 2.3 มม. ตามลำดับในการผลิตจำนวนมาก อัตราการเชื่อมรีโฟลว์ในโพรงถูกควบคุมให้ต่ำกว่า 5% ซึ่งช่วยเพิ่มคุณภาพและความน่าเชื่อถือของการเชื่อมรีโฟลว์ งานวิจัยในบทความนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงที่สำคัญสำหรับการปรับปรุงปัญหาโพรงเชื่อมสำหรับพื้นที่เชื่อมขนาดใหญ่
