SMT প্রচলিত সোল্ডার পেস্ট এয়ার রিফ্লো ওয়েল্ডিং ক্যাভিটি বিশ্লেষণ এবং সমাধান ব্যবহার করে (২০২৩ এসেন্স সংস্করণ), আপনি এটির যোগ্য!
১ ভূমিকা
সার্কিট বোর্ড অ্যাসেম্বলিতে, প্রথমে সার্কিট বোর্ডের সোল্ডার প্যাডে সোল্ডার পেস্ট প্রিন্ট করা হয়, এবং তারপর বিভিন্ন ইলেকট্রনিক উপাদান লাগানো হয়। অবশেষে, রিফ্লো ফার্নেসের পরে, সোল্ডার পেস্টে থাকা টিনের পুঁতিগুলি গলিয়ে বৈদ্যুতিক সাবমডিউলের সমাবেশ বাস্তবায়নের জন্য সমস্ত ধরণের ইলেকট্রনিক উপাদান এবং সার্কিট বোর্ডের সোল্ডার প্যাড একসাথে ঢালাই করা হয়। সারফেসমাউন্ট টেকনোলজি (sMT) ক্রমবর্ধমানভাবে উচ্চ-ঘনত্বের প্যাকেজিং পণ্যগুলিতে ব্যবহৃত হচ্ছে, যেমন সিস্টেম লেভেল প্যাকেজ (siP), বলগ্রিড্যারে (BGA) ডিভাইস এবং পাওয়ার বেয়ার চিপ, স্কয়ার ফ্ল্যাট পিন-লেস প্যাকেজ (কোয়াড aatNo-lead, QFN নামে পরিচিত) ডিভাইস।
সোল্ডার পেস্ট ওয়েল্ডিং প্রক্রিয়া এবং উপকরণের বৈশিষ্ট্যের কারণে, এই বৃহৎ সোল্ডার পৃষ্ঠের ডিভাইসগুলির রিফ্লো ওয়েল্ডিংয়ের পরে, সোল্ডার ওয়েল্ডিং এলাকায় গর্ত থাকবে, যা পণ্যের বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য, তাপীয় বৈশিষ্ট্য এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রভাবিত করবে এবং এমনকি পণ্যের ব্যর্থতার দিকে পরিচালিত করবে। অতএব, সোল্ডার পেস্ট রিফ্লো ওয়েল্ডিং গহ্বর উন্নত করার জন্য একটি প্রক্রিয়া এবং প্রযুক্তিগত সমস্যা হয়ে দাঁড়িয়েছে যা সমাধান করা আবশ্যক। কিছু গবেষক BGA সোল্ডার বল ওয়েল্ডিং গহ্বরের কারণগুলি বিশ্লেষণ এবং অধ্যয়ন করেছেন এবং উন্নতির সমাধান প্রদান করেছেন, প্রচলিত সোল্ডার পেস্ট রিফ্লো ওয়েল্ডিং প্রক্রিয়া ওয়েল্ডিং এলাকা 10mm2 এর বেশি QFN বা 6mm2 এর বেশি ওয়েল্ডিং এলাকা এর বেয়ার চিপ দ্রবণের অভাব রয়েছে।
ওয়েল্ড হোল উন্নত করতে প্রিফ্যাব্রিকেটেড ওয়েল্ডিং এবং ভ্যাকুয়াম রিফ্লাক্স ফার্নেস ওয়েল্ডিং ব্যবহার করুন। প্রিফ্যাব্রিকেটেড সোল্ডারের জন্য ফ্লাক্স পয়েন্ট করার জন্য বিশেষ সরঞ্জামের প্রয়োজন হয়। উদাহরণস্বরূপ, চিপটি সরাসরি প্রিফ্যাব্রিকেটেড সোল্ডারের উপর স্থাপন করার পরে চিপটি অফসেট এবং গুরুতরভাবে কাত হয়ে যায়। যদি ফ্লাক্স মাউন্ট চিপটি রিফ্লো করে তারপর পয়েন্ট করা হয়, তাহলে প্রক্রিয়াটি দুটি রিফ্লো দ্বারা বৃদ্ধি পায় এবং প্রিফ্যাব্রিকেটেড সোল্ডার এবং ফ্লাক্স উপাদানের খরচ সোল্ডার পেস্টের তুলনায় অনেক বেশি হয়।
ভ্যাকুয়াম রিফ্লাক্স সরঞ্জামগুলি বেশি ব্যয়বহুল, স্বাধীন ভ্যাকুয়াম চেম্বারের ভ্যাকুয়াম ক্ষমতা খুব কম, ব্যয় কর্মক্ষমতা বেশি নয় এবং টিন স্প্ল্যাশিং সমস্যা গুরুতর, যা উচ্চ-ঘনত্ব এবং ছোট-পিচ পণ্য প্রয়োগের ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয়। এই গবেষণাপত্রে, প্রচলিত সোল্ডার পেস্ট রিফ্লো ওয়েল্ডিং প্রক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে, ওয়েল্ডিং গহ্বর উন্নত করার জন্য এবং ওয়েল্ডিং গহ্বরের কারণে বন্ধন এবং প্লাস্টিক সিল ক্র্যাকিংয়ের সমস্যা সমাধানের জন্য একটি নতুন সেকেন্ডারি রিফ্লো ওয়েল্ডিং প্রক্রিয়া তৈরি এবং চালু করা হয়েছে।
2 সোল্ডার পেস্ট প্রিন্টিং রিফ্লো ওয়েল্ডিং গহ্বর এবং উৎপাদন প্রক্রিয়া
২.১ ঢালাই গহ্বর
রিফ্লো ওয়েল্ডিংয়ের পরে, পণ্যটি এক্স-রে-এর অধীনে পরীক্ষা করা হয়েছিল। চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে, ওয়েল্ডিং স্তরে অপর্যাপ্ত সোল্ডারের কারণে হালকা রঙের ওয়েল্ডিং জোনের গর্তগুলি পাওয়া গেছে।
বুদবুদের গর্তের এক্স-রে সনাক্তকরণ
২.২ ঢালাই গহ্বর গঠন প্রক্রিয়া
sAC305 সোল্ডার পেস্টের উদাহরণ নিলে, মূল গঠন এবং কার্যকারিতা সারণি 1 এ দেখানো হয়েছে। ফ্লাক্স এবং টিনের পুঁতিগুলি পেস্ট আকারে একসাথে আবদ্ধ। টিনের সোল্ডার এবং ফ্লাক্সের ওজন অনুপাত প্রায় 9:1 এবং আয়তনের অনুপাত প্রায় 1:1।
সোল্ডার পেস্টটি প্রিন্ট করে বিভিন্ন ইলেকট্রনিক উপাদানের সাথে মাউন্ট করার পর, রিফ্লাক্স ফার্নেসের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় সোল্ডার পেস্টটি প্রিহিটিং, অ্যাক্টিভেশন, রিফ্লাক্স এবং কুলিং এই চারটি ধাপ অতিক্রম করবে। সোল্ডার পেস্টের অবস্থাও বিভিন্ন পর্যায়ে বিভিন্ন তাপমাত্রার সাথে ভিন্ন, যেমন চিত্র 2-এ দেখানো হয়েছে।
রিফ্লো সোল্ডারিংয়ের প্রতিটি ক্ষেত্রের প্রোফাইল রেফারেন্স
প্রিহিটিং এবং অ্যাক্টিভেশন পর্যায়ে, সোল্ডার পেস্টে থাকা ফ্লাক্সের উদ্বায়ী উপাদানগুলি উত্তপ্ত হলে গ্যাসে পরিণত হবে। একই সময়ে, ওয়েল্ডিং স্তরের পৃষ্ঠের অক্সাইড অপসারণ করলে গ্যাস তৈরি হবে। এই গ্যাসগুলির মধ্যে কিছু উদ্বায়ী হয়ে সোল্ডার পেস্ট ছেড়ে যাবে এবং ফ্লাক্সের উদ্বায়ীকরণের কারণে সোল্ডার পুঁতিগুলি শক্তভাবে ঘনীভূত হবে। রিফ্লাক্স পর্যায়ে, সোল্ডার পেস্টে থাকা অবশিষ্ট ফ্লাক্স দ্রুত বাষ্পীভূত হবে, টিনের পুঁতিগুলি গলে যাবে, অল্প পরিমাণে ফ্লাক্স উদ্বায়ী গ্যাস এবং টিনের পুঁতির মধ্যে বেশিরভাগ বাতাস সময়মতো ছড়িয়ে পড়বে না, এবং গলিত টিনের মধ্যে থাকা অবশিষ্টাংশ এবং গলিত টিনের টানের অধীনে হ্যামবার্গার স্যান্ডউইচ কাঠামো এবং সার্কিট বোর্ড সোল্ডার প্যাড এবং ইলেকট্রনিক উপাদান দ্বারা আটকে যায় এবং তরল টিনে মোড়ানো গ্যাস কেবল ঊর্ধ্বমুখী উচ্ছ্বাসের কারণে বেরিয়ে আসা কঠিন। উপরের গলে যাওয়ার সময় খুব কম। যখন গলিত টিন ঠান্ডা হয়ে শক্ত টিনে পরিণত হয়, তখন ওয়েল্ডিং স্তরে ছিদ্র দেখা দেয় এবং সোল্ডার গর্ত তৈরি হয়, যেমন চিত্র 3 এ দেখানো হয়েছে।
সোল্ডার পেস্ট রিফ্লো ওয়েল্ডিং দ্বারা উৎপন্ন শূন্যতার পরিকল্পিত চিত্র
ঢালাই গহ্বরের মূল কারণ হল গলে যাওয়ার পরে সোল্ডার পেস্টে মোড়ানো বাতাস বা উদ্বায়ী গ্যাস সম্পূর্ণরূপে নিঃসৃত হয় না। প্রভাবিতকারী কারণগুলির মধ্যে রয়েছে সোল্ডার পেস্টের উপাদান, সোল্ডার পেস্ট প্রিন্টিংয়ের আকৃতি, সোল্ডার পেস্ট প্রিন্টিংয়ের পরিমাণ, রিফ্লাক্স তাপমাত্রা, রিফ্লাক্সের সময়, ঢালাইয়ের আকার, গঠন ইত্যাদি।
3. সোল্ডার পেস্ট প্রিন্টিং রিফ্লো ওয়েল্ডিং হোলের প্রভাবক কারণগুলির যাচাইকরণ
রিফ্লো ওয়েল্ডিং শূন্যস্থানের প্রধান কারণগুলি নিশ্চিত করতে এবং সোল্ডার পেস্ট দ্বারা মুদ্রিত রিফ্লো ওয়েল্ডিং শূন্যস্থানগুলি উন্নত করার উপায় খুঁজে বের করার জন্য QFN এবং বেয়ার চিপ পরীক্ষা ব্যবহার করা হয়েছিল। QFN এবং বেয়ার চিপ সোল্ডার পেস্ট রিফ্লো ওয়েল্ডিং পণ্য প্রোফাইল চিত্র 4 এ দেখানো হয়েছে, QFN ওয়েল্ডিং পৃষ্ঠের আকার 4.4mmx4.1mm, ওয়েল্ডিং পৃষ্ঠটি টিন করা স্তর (100% বিশুদ্ধ টিন); বেয়ার চিপের ওয়েল্ডিং আকার 3.0mmx2.3mm, ওয়েল্ডিং স্তরটি স্পুটারড নিকেল-ভ্যানেডিয়াম বাইমেটালিক স্তর এবং পৃষ্ঠ স্তরটি ভ্যানাডিয়াম। সাবস্ট্রেটের ওয়েল্ডিং প্যাডটি ছিল ইলেক্ট্রোলেস নিকেল-প্যালাডিয়াম গোল্ড-ডিপিং, এবং পুরুত্ব ছিল 0.4μm/0.06μm/0.04μm। SAC305 সোল্ডার পেস্ট ব্যবহার করা হয়েছে, সোল্ডার পেস্ট প্রিন্টিং সরঞ্জাম হল DEK Horizon APix, রিফ্লাক্স ফার্নেস সরঞ্জাম হল BTUPyramax150N, এবং এক্স-রে সরঞ্জাম হল DAGExD7500VR।
QFN এবং বেয়ার চিপ ওয়েল্ডিং অঙ্কন
পরীক্ষার ফলাফলের তুলনা সহজতর করার জন্য, সারণি 2-এর শর্তাবলী অনুসারে রিফ্লো ওয়েল্ডিং করা হয়েছিল।
রিফ্লো ওয়েল্ডিং কন্ডিশন টেবিল
সারফেস মাউন্টিং এবং রিফ্লো ওয়েল্ডিং সম্পন্ন হওয়ার পর, এক্স-রে দ্বারা ওয়েল্ডিং স্তরটি সনাক্ত করা হয় এবং দেখা যায় যে QFN এবং খালি চিপের নীচে ওয়েল্ডিং স্তরে বড় গর্ত রয়েছে, যেমনটি চিত্র 5-এ দেখানো হয়েছে।
কিউএফএন এবং চিপ হলোগ্রাম (এক্স-রে)
যেহেতু টিনের পুঁতির আকার, ইস্পাত জালের পুরুত্ব, খোলার ক্ষেত্রের হার, ইস্পাত জালের আকৃতি, রিফ্লাক্স সময় এবং সর্বোচ্চ চুল্লির তাপমাত্রা রিফ্লো ওয়েল্ডিং শূন্যস্থানকে প্রভাবিত করবে, তাই অনেক প্রভাবক কারণ রয়েছে, যা সরাসরি DOE পরীক্ষার মাধ্যমে যাচাই করা হবে এবং পরীক্ষামূলক গোষ্ঠীর সংখ্যা খুব বেশি হবে। পারস্পরিক সম্পর্ক তুলনা পরীক্ষার মাধ্যমে প্রধান প্রভাবক কারণগুলি দ্রুত স্ক্রিন করা এবং নির্ধারণ করা এবং তারপরে DOE এর মাধ্যমে প্রধান প্রভাবক কারণগুলিকে আরও অপ্টিমাইজ করা প্রয়োজন।
৩.১ সোল্ডার হোল এবং সোল্ডার পেস্ট টিনের পুঁতির মাত্রা
টাইপ৩ (পুঁতির আকার ২৫-৪৫ μm) SAC305 সোল্ডার পেস্ট পরীক্ষার ক্ষেত্রে, অন্যান্য অবস্থা অপরিবর্তিত থাকে। রিফ্লো করার পরে, সোল্ডার স্তরের গর্তগুলি পরিমাপ করা হয় এবং টাইপ৪ সোল্ডার পেস্টের সাথে তুলনা করা হয়। দেখা গেছে যে সোল্ডার স্তরের গর্তগুলি দুটি ধরণের সোল্ডার পেস্টের মধ্যে উল্লেখযোগ্যভাবে আলাদা নয়, যা ইঙ্গিত করে যে বিভিন্ন পুঁতির আকারের সোল্ডার পেস্টের সোল্ডার স্তরের গর্তগুলির উপর কোনও স্পষ্ট প্রভাব নেই, যা কোনও প্রভাবক ফ্যাক্টর নয়, যেমন চিত্র ৬-এ দেখানো হয়েছে।
বিভিন্ন কণা আকারের ধাতব টিনের গুঁড়ো গর্তের তুলনা
৩.২ ঢালাই গহ্বর এবং মুদ্রিত ইস্পাত জালের পুরুত্ব
রিফ্লো করার পর, 50 μm, 100 μm এবং 125 μm পুরুত্বের প্রিন্টেড স্টিল জাল দিয়ে ঢালাই করা স্তরের গহ্বরের ক্ষেত্রফল পরিমাপ করা হয়েছিল এবং অন্যান্য অবস্থা অপরিবর্তিত ছিল। দেখা গেছে যে QFN-এর উপর বিভিন্ন পুরুত্বের স্টিল জালের (সোল্ডার পেস্ট) প্রভাব 75 μm পুরুত্বের প্রিন্টেড স্টিল জালের সাথে তুলনা করা হয়েছে। স্টিলের জালের পুরুত্ব বাড়ার সাথে সাথে, গহ্বরের ক্ষেত্রফল ধীরে ধীরে হ্রাস পায়। একটি নির্দিষ্ট পুরুত্ব (100μm) পৌঁছানোর পর, গহ্বরের ক্ষেত্রফল বিপরীত হবে এবং স্টিলের জালের পুরুত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে বৃদ্ধি পেতে শুরু করবে, যেমন চিত্র 7-এ দেখানো হয়েছে।
এটি দেখায় যে যখন সোল্ডার পেস্টের পরিমাণ বৃদ্ধি করা হয়, তখন রিফ্লাক্সযুক্ত তরল টিনটি চিপ দ্বারা আবৃত থাকে এবং অবশিষ্ট বায়ু নির্গমনের পথটি কেবল চার দিকে সংকীর্ণ হয়। যখন সোল্ডার পেস্টের পরিমাণ পরিবর্তন করা হয়, তখন অবশিষ্ট বায়ু নির্গমনের পথটিও বৃদ্ধি পায় এবং তরল টিন বা উদ্বায়ী গ্যাস নির্গমনকারী তরল টিনে আবৃত বাতাসের তাৎক্ষণিক বিস্ফোরণ QFN এবং চিপের চারপাশে তরল টিন ছড়িয়ে দেয়।
পরীক্ষায় দেখা গেছে যে ইস্পাত জালের পুরুত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে, বাতাস বা উদ্বায়ী গ্যাসের নির্গমনের ফলে সৃষ্ট বুদবুদ ফেটে যাওয়ার সম্ভাবনাও বৃদ্ধি পাবে এবং QFN এবং চিপের চারপাশে টিনের ছিটা পড়ার সম্ভাবনাও বৃদ্ধি পাবে।
বিভিন্ন বেধের ইস্পাত জালের গর্তের তুলনা
৩.৩ ঢালাই গহ্বর এবং ইস্পাত জাল খোলার ক্ষেত্রফল অনুপাত
১০০%, ৯০% এবং ৮০% খোলার হার সহ মুদ্রিত ইস্পাত জাল পরীক্ষা করা হয়েছিল এবং অন্যান্য অবস্থা অপরিবর্তিত ছিল। রিফ্লো করার পরে, ঢালাই করা স্তরের গহ্বরের ক্ষেত্রফল পরিমাপ করা হয়েছিল এবং ১০০% খোলার হার সহ মুদ্রিত ইস্পাত জালের সাথে তুলনা করা হয়েছিল। দেখা গেছে যে ১০০% এবং ৯০% ৮০% খোলার হারের শর্তে ঢালাই করা স্তরের গহ্বরে কোনও উল্লেখযোগ্য পার্থক্য ছিল না, যেমন চিত্র ৮-এ দেখানো হয়েছে।
বিভিন্ন ইস্পাত জালের বিভিন্ন খোলার ক্ষেত্রের গহ্বরের তুলনা
৩.৪ ঢালাই করা গহ্বর এবং মুদ্রিত ইস্পাত জালের আকৃতি
স্ট্রিপ বি এবং ইনক্লিন্ড গ্রিড সি এর সোল্ডার পেস্টের প্রিন্টিং শেপ টেস্টের সাথে, অন্যান্য অবস্থা অপরিবর্তিত থাকে। রিফ্লো করার পরে, ওয়েল্ডিং স্তরের গহ্বরের ক্ষেত্রফল পরিমাপ করা হয় এবং গ্রিড এ এর প্রিন্টিং শেপের সাথে তুলনা করা হয়। দেখা গেছে যে গ্রিড, স্ট্রিপ এবং ইনক্লিন্ড গ্রিডের পরিস্থিতিতে ওয়েল্ডিং স্তরের গহ্বরে কোনও উল্লেখযোগ্য পার্থক্য নেই, যেমন চিত্র 9-এ দেখানো হয়েছে।
ইস্পাত জালের বিভিন্ন খোলার মোডে গর্তের তুলনা
৩.৫ ঢালাই গহ্বর এবং রিফ্লাক্স সময়
দীর্ঘায়িত রিফ্লাক্স সময় (৭০ সেকেন্ড, ৮০ সেকেন্ড, ৯০ সেকেন্ড) পরীক্ষার পর, অন্যান্য অবস্থা অপরিবর্তিত থাকে, রিফ্লাক্সের পরে ওয়েল্ডিং স্তরের গর্ত পরিমাপ করা হয়েছিল এবং ৬০ সেকেন্ডের রিফ্লাক্স সময়ের সাথে তুলনা করে দেখা গেছে যে রিফ্লাক্স সময় বৃদ্ধির সাথে সাথে ওয়েল্ডিং গর্তের ক্ষেত্রফল হ্রাস পেয়েছে, কিন্তু সময় বৃদ্ধির সাথে সাথে হ্রাস প্রশস্ততা ধীরে ধীরে হ্রাস পেয়েছে, যেমন চিত্র ১০-এ দেখানো হয়েছে। এটি দেখায় যে অপর্যাপ্ত রিফ্লাক্স সময়ের ক্ষেত্রে, রিফ্লাক্স সময় বৃদ্ধি গলিত তরল টিনে মোড়ানো বাতাসের সম্পূর্ণ ওভারফ্লোকে সহায়ক করে, কিন্তু রিফ্লাক্স সময় একটি নির্দিষ্ট সময়ে বৃদ্ধি পাওয়ার পরে, তরল টিনে মোড়ানো বাতাস আবার ওভারফ্লো করা কঠিন। রিফ্লাক্স সময় হল ওয়েল্ডিং গহ্বরকে প্রভাবিত করে এমন একটি কারণ।
বিভিন্ন রিফ্লাক্স সময়ের দৈর্ঘ্যের অকার্যকর তুলনা
৩.৬ ঢালাই গহ্বর এবং সর্বোচ্চ চুল্লি তাপমাত্রা
২৪০ ℃ এবং ২৫০ ℃ পিক ফার্নেস তাপমাত্রা পরীক্ষা এবং অন্যান্য অবস্থার পরিবর্তন না করে, রিফ্লো করার পরে ঢালাই করা স্তরের গহ্বরের ক্ষেত্রফল পরিমাপ করা হয়েছিল এবং ২৬০ ℃ পিক ফার্নেস তাপমাত্রার সাথে তুলনা করে দেখা গেছে যে বিভিন্ন পিক ফার্নেস তাপমাত্রার পরিস্থিতিতে, QFN এবং চিপের ঢালাই করা স্তরের গহ্বর উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়নি, যেমনটি চিত্র ১১-এ দেখানো হয়েছে। এটি দেখায় যে বিভিন্ন পিক ফার্নেস তাপমাত্রার QFN এবং চিপের ওয়েল্ডিং স্তরের গর্তের উপর কোনও স্পষ্ট প্রভাব নেই, যা কোনও প্রভাবক কারণ নয়।
বিভিন্ন সর্বোচ্চ তাপমাত্রার তুলনা অকার্যকর
উপরের পরীক্ষাগুলি ইঙ্গিত দেয় যে QFN এবং চিপের ওয়েল্ড স্তর গহ্বরকে প্রভাবিত করে এমন গুরুত্বপূর্ণ কারণগুলি হল রিফ্লাক্স সময় এবং ইস্পাত জালের পুরুত্ব।
৪ সোল্ডার পেস্ট প্রিন্টিং রিফ্লো ওয়েল্ডিং ক্যাভিটি উন্নতি
4.1 ঢালাই গহ্বর উন্নত করার জন্য DOE পরীক্ষা
QFN এবং চিপের ওয়েল্ডিং স্তরের গর্তটি প্রধান প্রভাবক কারণগুলির (রিফ্লাক্স সময় এবং ইস্পাত জালের পুরুত্ব) সর্বোত্তম মান খুঁজে বের করে উন্নত করা হয়েছিল। সোল্ডার পেস্টটি ছিল SAC305 টাইপ 4, ইস্পাত জালের আকৃতি ছিল গ্রিড টাইপ (100% খোলার ডিগ্রি), সর্বোচ্চ চুল্লির তাপমাত্রা ছিল 260 ℃, এবং অন্যান্য পরীক্ষার অবস্থা পরীক্ষার সরঞ্জামের মতোই ছিল। DOE পরীক্ষা এবং ফলাফলগুলি সারণি 3 এ দেখানো হয়েছে। QFN এবং চিপ ওয়েল্ডিং গর্তগুলিতে ইস্পাত জালের পুরুত্ব এবং রিফ্লাক্স সময়ের প্রভাব চিত্র 12 এ দেখানো হয়েছে। প্রধান প্রভাবক কারণগুলির মিথস্ক্রিয়া বিশ্লেষণের মাধ্যমে, এটি পাওয়া গেছে যে 100 μm ইস্পাত জালের পুরুত্ব এবং 80 সেকেন্ড রিফ্লাক্স সময় ব্যবহার করলে QFN এবং চিপের ওয়েল্ডিং গহ্বর উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পেতে পারে। QFN এর ওয়েল্ডিং গহ্বরের হার সর্বাধিক 27.8% থেকে 16.1% এ হ্রাস পেয়েছে এবং চিপের ওয়েল্ডিং গহ্বরের হার সর্বাধিক 20.5% থেকে 14.5% এ হ্রাস পেয়েছে।
পরীক্ষায়, ১০০০টি পণ্য সর্বোত্তম অবস্থার অধীনে উত্পাদিত হয়েছিল (১০০ μm ইস্পাত জালের পুরুত্ব, ৮০ সেকেন্ড রিফ্লাক্স সময়), এবং ১০০ QFN এবং চিপের ওয়েল্ডিং ক্যাভিটি রেট এলোমেলোভাবে পরিমাপ করা হয়েছিল। QFN এর গড় ওয়েল্ডিং ক্যাভিটি রেট ছিল ১৬.৪%, এবং চিপের গড় ওয়েল্ডিং ক্যাভিটি রেট ছিল ১৪.৭%। চিপ এবং চিপের ওয়েল্ড ক্যাভিটি রেট স্পষ্টতই হ্রাস পেয়েছে।
৪.২ নতুন প্রক্রিয়াটি ঢালাই গহ্বর উন্নত করে
প্রকৃত উৎপাদন পরিস্থিতি এবং পরীক্ষা দেখায় যে যখন চিপের নীচের অংশে ওয়েল্ডিং ক্যাভিটি এরিয়া 10% এর কম হয়, তখন লিড বন্ডিং এবং মোল্ডিংয়ের সময় চিপ ক্যাভিটি পজিশন ক্র্যাকিংয়ের সমস্যা দেখা দেবে না। DOE দ্বারা অপ্টিমাইজ করা প্রক্রিয়া পরামিতিগুলি প্রচলিত সোল্ডার পেস্ট রিফ্লো ওয়েল্ডিংয়ের গর্ত বিশ্লেষণ এবং সমাধানের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে না এবং চিপের ওয়েল্ডিং ক্যাভিটি এরিয়া রেট আরও কমাতে হবে।
যেহেতু সোল্ডারের উপর আবৃত চিপ সোল্ডারের গ্যাসকে বেরিয়ে যেতে বাধা দেয়, তাই সোল্ডার লেপযুক্ত গ্যাস বাদ দিয়ে বা কমিয়ে চিপের নীচের অংশে গর্তের হার আরও হ্রাস করা হয়। দুটি সোল্ডার পেস্ট প্রিন্টিং সহ রিফ্লো ওয়েল্ডিংয়ের একটি নতুন প্রক্রিয়া গৃহীত হয়: একটি সোল্ডার পেস্ট প্রিন্টিং, একটি রিফ্লো QFN কভার করে না এবং খালি চিপ সোল্ডারে গ্যাস নিষ্কাশন করে; সেকেন্ডারি সোল্ডার পেস্ট প্রিন্টিং, প্যাচ এবং সেকেন্ডারি রিফ্লাক্সের নির্দিষ্ট প্রক্রিয়া চিত্র 13 এ দেখানো হয়েছে।
যখন 75μm পুরু সোল্ডার পেস্টটি প্রথমবার মুদ্রিত হয়, তখন চিপ কভার ছাড়া সোল্ডারের বেশিরভাগ গ্যাস পৃষ্ঠ থেকে বেরিয়ে যায় এবং রিফ্লাক্সের পরে পুরুত্ব প্রায় 50μm হয়। প্রাথমিক রিফ্লাক্স সম্পন্ন হওয়ার পরে, ঠান্ডা সলিডাইফাইড সোল্ডারের পৃষ্ঠে ছোট স্কোয়ার মুদ্রিত হয় (সোল্ডার পেস্টের পরিমাণ কমাতে, গ্যাস স্পিলওভারের পরিমাণ কমাতে, সোল্ডার স্প্যাটারের পরিমাণ কমাতে বা নির্মূল করতে), এবং 50 μm পুরুত্বের সোল্ডার পেস্ট (উপরের পরীক্ষার ফলাফলগুলি দেখায় যে 100 μm সর্বোত্তম, তাই সেকেন্ডারি প্রিন্টিংয়ের পুরুত্ব 100 μm।50 μm=50 μm), তারপর চিপটি ইনস্টল করুন এবং তারপর 80 সেকেন্ডের মধ্য দিয়ে ফিরে আসুন। প্রথম মুদ্রণ এবং রিফ্লো করার পরে সোল্ডারে প্রায় কোনও গর্ত থাকে না এবং দ্বিতীয় মুদ্রণে সোল্ডার পেস্টটি ছোট এবং ওয়েল্ডিং গর্তটি ছোট, যেমন চিত্র 14 এ দেখানো হয়েছে।
সোল্ডার পেস্টের দুটি মুদ্রণের পরে, ফাঁপা অঙ্কন
৪.৩ ঢালাই গহ্বরের প্রভাব যাচাইকরণ
২০০০টি পণ্যের উৎপাদন (প্রথম প্রিন্টিং স্টিল জালের পুরুত্ব ৭৫ μm, দ্বিতীয় প্রিন্টিং স্টিল জালের পুরুত্ব ৫০ μm), অন্যান্য অবস্থা অপরিবর্তিত, ৫০০ QFN এর এলোমেলো পরিমাপ এবং চিপ ওয়েল্ডিং ক্যাভিটি রেট, দেখা গেছে যে প্রথম রিফ্লাক্সের পরে নতুন প্রক্রিয়ায় কোনও গহ্বর নেই, দ্বিতীয় রিফ্লাক্স QFN এর পরে সর্বাধিক ওয়েল্ডিং ক্যাভিটি রেট ৪.৮%, এবং চিপের সর্বাধিক ওয়েল্ডিং ক্যাভিটি রেট ৪.১%। মূল একক-পেস্ট প্রিন্টিং ওয়েল্ডিং প্রক্রিয়া এবং DOE অপ্টিমাইজড প্রক্রিয়ার তুলনায়, ওয়েল্ডিং ক্যাভিটি উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পেয়েছে, যেমন চিত্র ১৫-এ দেখানো হয়েছে। সমস্ত পণ্যের কার্যকরী পরীক্ষার পরে কোনও চিপ ফাটল পাওয়া যায়নি।
৫ সারাংশ
সোল্ডার পেস্ট প্রিন্টিং পরিমাণ এবং রিফ্লাক্স সময়ের অপ্টিমাইজেশন ওয়েল্ডিং ক্যাভিটি এরিয়া কমাতে পারে, কিন্তু ওয়েল্ডিং ক্যাভিটি রেট এখনও বড়। দুটি সোল্ডার পেস্ট প্রিন্টিং রিফ্লো ওয়েল্ডিং কৌশল ব্যবহার করে ওয়েল্ডিং ক্যাভিটি রেট কার্যকরভাবে এবং সর্বাধিক করা যায়। QFN সার্কিট বেয়ার চিপের ওয়েল্ডিং এরিয়া যথাক্রমে 4.4 মিমি x4.1 মিমি এবং 3.0 মিমি x2.3 মিমি হতে পারে। রিফ্লো ওয়েল্ডিংয়ের ক্যাভিটি রেট 5% এর নিচে নিয়ন্ত্রিত হয়, যা রিফ্লো ওয়েল্ডিংয়ের মান এবং নির্ভরযোগ্যতা উন্নত করে। এই গবেষণাপত্রের গবেষণা বৃহৎ এলাকা ওয়েল্ডিং পৃষ্ঠের ওয়েল্ডিং ক্যাভিটি সমস্যা উন্নত করার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ রেফারেন্স প্রদান করে।
