Материал: Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем. сборник научных трудов. Муратов А.В., Макаров О.Ю

Рис. 2. Основные факторы, влияющие на появление пустот [4]

В нашем случае задача минимизации пустот решалась с помощью разработанной стратегии изображенной на рис. 3.

Рис. 3. Стратегия снижения образования пустот при пайке

Подбор паяльных паст.

Основой для паяльных паст служат шарики припоя, в зависимости от типа пасты, шарики имеют разный диаметр. Связующим звеном для шариков является флюс, он придает паяльной пасте свойства вязкости и тиксотропности, а также служит активатором поверхностей контактных площадок.

Наиболее популярны свинцовые и бессвинцовые сплавы из Sn63/Pb37 и Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5соответственно. В основе ис-

следования использовалось паяльные пасты из бессвинцового

36

сплаваSn96.5/g3.0/Cu0.5[5], сравнительная характеристики которых показана в таблице.

Сравнительная характеристика паяльных паст

37

Испытания проводились на планках DBC контактные площадки, которых покрыты финишным покрытием ENIG, толщина трафарета составляла 127 мкм.

Минимальное количество пустот в паяном соединении показала паста S3X58-G803. Сравнительный анализ изображен на рис. 4. Паста S3X58-G803 в своем составе имеет меньшую массовую долю флюса и меньшую вязкость по сравнению с другими пастами, что способствует предотвращению появлению газовых полостей в паяных соединениях.

Рис. 4. Сравнение снимков рентгеновского контроля паяльных паст: 1) S3X58-M555, 2)S3X58-M406ECO, 3) S3X58-G803

Конструкция трафарета.

Основными моментами, которые определяют конструкцию трафарета, являются: толщина, структура изображения и размер апертуры.Определенных комбинаций всех этих параметров для пайки не существует. Необходимо рассматривать все эти различные варианты в контексте решения определенной задачи и в общем процессе сборки.

В исследовании сравнивались трафареты с толщинами 100 мкм и 127 мкм соответственно, также сравнивались трафареты с разной геометрией изображения апертур, толщина трафарета в этом случае составляла 127 мкм. На рис. 5 показаны различные геометрии изображений апертур трафарета.

38

Рис. 5. Апертуры с различной геометрией рисунка

Входе данного эксперимента выяснилось, что вероятность появление пустот напрямую зависит от объема нанесенной паяльной пасты.

Вслучае с применением трафарета толщиной 100 мкм пустот меньше, за счет меньшего объема паяльной пасты, следовательно, меньше флюсосодержащих веществ – меньше дегазация, таким образом, вероятность образования газовой полости сводится к минимуму. Сравнение результатов представлены на рис. 6.

Рис. 6. Сравнение результатов трафаретов с различными толщинами: 1) толщина 100 мкм, 2) толщина 127 мкм

Результаты исследования различных геометрий апертур во всех образцах примерно одинаковы, что доказывает гипотезу

– меньше объем пасты, меньше вероятность образования пустот. Режим термопрофиля.

Температурным профилем пайки (термопрофилем) называется график, по которому изменяется температура в печи и происходит пайка оплавлением. Этот график описывает зави-

39

симость температуры нагрева в рабочей зоне от времени нагрева.

Для модернизации температурного профиля и как следствие уменьшение количества пустот в паяных соединениях следует подобрать оптимальные параметры, отвечающие за появления пустот. В эти параметры входит скорость нарастания температуры в конвекционной печи оплавления, время пребывания выше точки плавления, а также температура на пике оплавления.

Опытным путем, исходя из рекомендации производителей паяльных паст, подбирались выше описанные параметры с соблюдением доступных пределов технологического процесса.

Оптимальный режим термопрофиля изображен на рис. 7.

Рис. 7. Оптимальные параметры для термопрофиля

Таким образом, благодаря вышеописанным исследованиям по снижению вероятности появления пустот в паяных соединениях мы получили:

1)Минимальное количество пустот в паяном соединении показала паста S3X58-G803.

2)Уменьшение толщины трафарета и разная геометрия рисунка трафарета приводит к снижению объема наносимой па-

40