Dr. Andy Mackie hat kürzlich ein Modell entwickelt, mit dem sich die Wahrscheinlichkeit bestimmen lässt, dass ein Bauteil erfolgreich in Lötpaste oder Flussmittel getaucht werden kann. Hier ist ein wenig mehr von ihm zu diesem Thema:
"Ein Kunde in Asien fragte, warum eines unserer No-Clean-Package-on-Package-Flussmittel, das extrem rückstandsarme NC510, es nicht erlaubte, das PoP-Bauteil aus der Tauchschale zu nehmen. Es stellte sich heraus, dass der Kunde dem Flussmittel erlaubte, die gesamte Unterseite des Bauteils zu beschichten, nicht nur die Lötstellen, so dass die Vakuumdüse nicht genügend Kraft hatte, um das PoP-Gehäuse aus dem Flussmittel zu ziehen. Ich habe mir überlegt, wie ich dies aus physikalischer Sicht modellieren könnte.
Wenn die nach unten gerichtete Kraft (Gewicht des Bauteils plus Haftkraft des Flussmittels) größer ist als die nach oben gerichtete Kraft (Luftdruck auf der Unterseite des Bauteils), kann das Bauteil nicht aus dem Flussmittel herausgezogen werden. Die Abbildung zeigt die verschiedenen Variablen. Mathematisch ausgedrückt, ergibt sich in SI-Einheiten folgendes Bild:
Abwärtskraft = m.g + n.Ft.pi.(d/2)^2
wobei Ft die Haftkraft in Einheiten der Masse pro Flächeneinheit ist, die der maximalen Haftkraft entnommen wird, die durch die Tack-Test-Methode von J-STD-005, ANSI/IPC TM 650:2.4.44, bestimmt wird.
Kraft nach oben = 101000.A.pi.(D/2)^2
wobei A das Maß (Bruchteil) des atmosphärischen Drucks ist und angibt, wie gut das Vakuum ist (Nullvakuum ist 0,0 : starkes Vakuum ist 1,0).
Dieser Ansatz ist mit einigen Unsicherheiten behaftet: Wie variiert das Vakuum über den Düsendurchmesser? Entspricht die flache IPC-Sonde mit einem Durchmesser von 5 mm einer viel kleineren Kugel? usw., aber es gibt uns zumindest einen Anhaltspunkt.
Um Ihnen ein Gefühl dafür zu vermitteln, wie das Ganze funktioniert, zeigt die zweite Abbildung einige Daten. Beachten Sie, dass nur Szenario iv Probleme aufweist (negative Kraftbilanz). Die Daten deuten darauf hin, dass Sie wahrscheinlich nur dann ein Problem mit der Unfähigkeit haben werden, PoP-Komponenten aus einer eintauchenden PoP-Flussschale zu entnehmen, wenn dies der Fall ist:
- Bauteile: Schwer und haben viele große PoP-Lötstellen
- Vakuumdüse: Zu klein und das Vakuum ist schwach/schlecht
- Flussmittel: Sehr klebrig (hohe Haftkraft)
Und wenn der Kunde die gesamte Unterseite des Bauteils in das Flussmittel eintaucht, ergeben sich viele Probleme, einschließlich der Zuverlässigkeit (SIR), der Verschiebung des Bauteils während des Reflows und der Unfähigkeit, das Bauteil vom Tablett zu nehmen. Aus diesem Grund empfehlen wir immer eine Eintauchhöhe des Flussmittels von 40-50% der PoP-Bump-Höhe, um diese Probleme zu vermeiden.
Ich finde dieses Modell nicht nur interessant, sondern auch nützlich für Techniker, wenn sie gefragt werden, warum Bauteile "nur zu 50 % getaucht werden". Als Techniker ist es gut, eine wissenschaftliche Begründung zu haben, auf die man sich berufen kann - auch wenn die Erfahrung die Theorie vielleicht schon für uns persönlich bewiesen hat.
