Исследование надежности пайки поверхностным монтажом на основе схемного модуля в автомобильной электронной промышленности

Тенденция миниатюризации электронных изделий приводит к усложнению конструкции изделий, что способствует преобладанию многокристальных модулей. Появление основного модуля — это новый вызов для SMT. Тем не менее, некоторые проблемы, такие как ложная сварка и непрерывное электроосаждение олова, возникают при загрузке нового продукта из-за большого количества подложек и термической теории.

Исследование надежности пайки SMT схемного модуля

Ложная сварка относится к тому обстоятельству, что слой олова не полностью нанесен на поверхность сварных деталей, которые не закреплены между ними оловом, металлический сплав не образуется между поверхностью сварки компонента и PAD, давление может привести к тому, что компоненты ослабнут и будут повреждены. контакт и минимальная высота точек пайки меньше 25% от значения комбинации минимальной высоты точек пайки и высоты пайки.

Распространенными причинами ложной сварки являются плохое качество оловянной пасты, состав паяльного флюса, слой окисления на выводах компонентов, плохое качество поверхности PAD, настройка параметров пайки и нестабильная пайка оплавлением.

• Анализ причин проблем

а. Анализ подложки основного модуля

Основные параметры, определяющие характеристики материала подложки печатной платы, включают Tg (температура стеклования), CTE (коэффициент теплового расширения) и Td (температура расслаивания).

На ранних этапах разработки FR-4 Tg150 (материал> 145) применялся в качестве материала подложки основного модуля и относительно толстой пленки паяльной маски, покрывающей нижнюю сторону подложки. В процессе пайки оплавлением происходит небольшая деформация коробления из-за низкой Tg, поэтому надежность пайки снижается при второй пайке оплавлением с появлением ложной сварки.

б. Анализ количества оловянной пасты

В соответствии с обычными требованиями к ремеслу толщина трафарета должна составлять 0,13 мм, как и толщина оловянной пасты в основном модуле после печати. Так как основной модуль в процессе пайки подвержен деформации, ложной сварке и низкой надежности пайки, возможно, продукты столкнутся с риском для качества.

• Эксперимент по улучшению

а. Материал подложки и план эксперимента

Материал подложки является одним из важнейших элементов, влияющих на надежность изделий. ФР-4 Тг150 (материал>145) при относительно невысокой стоимости используется в ранних изделиях. В начале эксперимента FR-4 Tg170 (материал>175) применялся в качестве замены FR-4 Tg150 (материал>145) из-за его относительно высокой надежности.

Должен быть реализован редизайн подложки нижней паяльной маски с уменьшением толщины паяльной маски и улучшением качества материала паяльной маски, чтобы гарантировать качество паяльной маски и не повлиять на надежность второй пайки оплавлением.

б. Дизайн эксперимента на трафаретном вырезе

На ранней стадии проектирования трафарета толщина трафарета должна составлять 0,13 мм из-за компонентов QFP с расстоянием между контактами 0,5 мм на печатной плате. В первом производственном процессе происходит ложная приварка к основному модулю с толщиной оловянной пасты 0,13 мм, на основании чего толщина трафарета увеличивается до минимальной толщины стандартной конструкции трафарета, равной 0,15 мм. В этом случае соотношение трафаретного отверстия и внешнего увеличенного отверстия составляет 1:1,2, при этом плохое качество далеко не улучшается. При этом условии в эксперименте можно применять только специальный каскадный трафарет, а толщина трафарета увеличена до 0,3 мм с исходных 0,15 мм, чтобы можно было обеспечить количество отпечатка оловянной пасты в монтажной площадке модуля.

При нанесении каскадного трафарета используются различные экспериментальные схемы, и относительно разумные схемы представлены в следующем:
На схеме А толщина общей площади модуля увеличена на 0,3 мм при неизменной толщине стороны, содержащей мелкую шкалу. .
На Схеме B площадь, толщина которой должна быть увеличена, на 4 мм меньше, чем на Схеме A, а толщина увеличивается на 0,3 мм при неизменной толщине отверстий под колодки.

После опытного производства и сравнения схем A и B в месте расположения пакета резисторов происходит непрерывное электроосаждение олова, на основании чего можно сделать вывод, что схема B лучше.

в. Эксперимент по улучшению производственных навыков

Перед входом в печь оплавления должна быть реализована задача дозирования геля, и могут быть определены положения под эффектом затвердевания и усадки геля с функцией фиксации модуля схемы, чтобы можно было эффективно уменьшить деформацию и смещение подложки модуля при пайке.

• Результат эксперимента

Благодаря ряду мер по улучшению, включая улучшение дизайна трафарета, повторный выбор и расположение материала печатной платы, а также улучшение производственного процесса, количество оловянной пасты и высота подъема олова в основном модуле в процессе пайки достигли стандарта IPC. Доля брака в процессе основного модуля значительно снижена с 686 частей на миллион до 23 частей на миллион, что обеспечивает надежность продуктов. Данные в следующей таблице лучше всего показывают результат.

Результат	Материал подложки	Объем производства	Количество тестовых точек	Тип дефекта	Количество дефектов	Количество неудач	Дефектная фракция (PPM)
Первоначальные обстоятельства пилотного производства	Tg150	50	43750	Ложная сварка основного модуля	20	20	457
				Непрерывное электроосаждение основного модуля	0	0	0
				Сумма	20	20	457
Результат эксперимента для первого улучшения (схема A)	Tg170	50	43750	Фальшивая сварка блока резисторов	0	0	0
				Непрерывное электроосаждение оловянного блока резисторов	30	30	686
				Сумма	30	30	686
Результат эксперимента для второго улучшения (схема B)	Tg170	50	43750	Ложная сварка основного модуля	1	1	23
				Основной модуль непрерывного электроосаждения олова	0	0	0
				Сумма	1	1	23

Заключение

Применение основного модуля способно ускорить развитие исследований и модернизацию автомобильных электронных продуктов. На этапе новых продуктов может быть реализована трансплантация, чтобы можно было снизить стоимость и сложность разработки. Тем не менее, на ранней стадии пилотного производства возникают проблемы из-за большого размера основного модуля и высоких требований к производственному мастерству, поэтому его надежность может снизиться, и модуль не может быть применен лучше.

Основной модуль, относящийся к печатной плате, должен пройти ряд процессов, включая высокотемпературное оплавление, хранение и другое высокотемпературное оплавление, во время которого происходит деформация печатной платы, ложная сварка и непрерывное электроосаждение олова. Эти проблемы, связанные с основным модулем, были успешно решены с помощью экспериментов и опытного производства продуктов, так что будет предоставлено больше возможностей для применения основных модулей, а также будет ускорен процесс применения модулей автомобильных электронных продуктов.

Полезные ресурсы:
• Элементы, влияющие на качество пайки SMT, и меры по улучшению
• Свойства автомобильных печатных плат и рекомендации по проектированию
• 5 советов по проектированию автомобильных схем для устранения электромагнитных помех
• 5 проверенных способов Оцените надежность производителей автомобильных печатных плат
• Некоторые удобные методы оценки возможностей SMT Assembler
• Полнофункциональная услуга по изготовлению печатных плат от PCBCart — несколько дополнительных опций
• Расширенная услуга по сборке печатных плат от PCBCart — Start от 1 шт.