ЧИ МОЖЕ ЗАЛИШОК ФЛЮСУ ЗАВАЖАТИ РЧ-СИГНАЛУ?

15.03.2023 |

Залишки флюсу під QFN можуть не тільки викликати електрохімічну корозію, але й впливати на цілісність радіочастотного сигналу.

Проблема, з якою зіткнулася одна компанія, пов’язана з монтажем системи, що містить QFN44, під час якого використовувався флюс без очищення. При тестуванні компанія зіткнулася з великою кількістю відмов, і оператор контролю якості вказав на залишки флюсу між проводами як на причину дефектів, які впливатимуть на ємність роз’ємів. Чи може підозра інженера-тестувальника бути виправданою?

Фріц Байл (Fritz Byle), інженер-технолог з багаторічним досвідом, відповідає, що вплив залишків флюсу на електричну потужність зібраних систем не можна виключати. За його словами, на високих частотах, як правило, понад 1 ГГц, деякий залишок флюсу може викликати перешкоди, які впливають на цілісність сигналу. Однак, якщо розглянута система не є високочастотним додатком, ймовірність того, що залишки флюсу впливають на продуктивність системи, є малою.

У статті Kyzem «Bottom Termination Component Design Considerations to Improve Cleaning» також вказується на небезпеку радіочастотних перешкод від залишків флюсу. Там написано: «Проблема пов’язана з компонентами, що працюють на частотах вище 1 ГГц. У цих додатках затверділий флюс може змінювати ВЧ-властивості поверхонь з’єднання, наприклад діелектричну міцність, поверхневий опір і Q-резонанс.

Фріц також розповідає, як переконатися, що залишки флюсу є джерелом перешкод сигналу. Доведеться акуратно зняти компонент і очистити як його контакти, так і саму плату від залишків флюсу, не видаляючи припій. Наступним кроком буде повторна пайка деталей за допомогою рідкого флюсу, який не потребує очищення, з низьким вмістом твердої речовини та промивання всього цього спиртом, щоб видалити якомога більше залишків рідкого флюсу. Після висихання плату можна перевірити, але завжди буде ризик того, що система була пошкоджена під час демонтажу або повторного монтажу.

Іншою потенційною причиною несправності може бути сама конструкція схеми, яка може вийти з ладу при певних комбінаціях допустимих допусків компонентів. Інші потенційні джерела включають пошкодження компонента вологою (перевірте, до якого класу вологостійкості належить компонент і чи правильно він зберігається) та пошкодження електростатичним розрядом (до якого рівня напруги чутливий дефектний компонент і чи має компанія ефективний нагляд за електростатичним розрядом ESD).

Ерік Камден (Eric Camden), аналітик Foresite Inc., також стверджує, що така підозра може бути цілком виправданою. Однією з найпоширеніших причин проблеми для QFN та інших типів компонентів з виводами на нижній стороні, які спостерігаються в процесі пайки оплавленням, є дуже малий зазор між нижньою частиною QFN та поверхнею плати. Зазвичай це лише 1-2 міл (25,4-50,8 мкм) зазору, а цього недостатньо, щоб видалити гази та/або дозволити будь-якому очищувальному засобу проникнути в компонент і видалити залишки флюсу.

Як найкращий спосіб уникнути проблеми Ерік Камден називає збільшення зазору шляхом зміни конструкції контактної площадки на так звану «віконну панель», тобто замість однієї великої контактної площадки кілька менших. Таке розташування отворів створює шляхи для видалення газів, а також введення очисних засобів під QFN. У блозі screamingcircuits.com зазначено, що таке розташування менших отворів повинно покривати від 50 до 75% площі основної термоплощадок QFN.

Рік Перкінс (Rick Perkins), президент Chem Logic, додає свій коментар, зосереджуючись на самому очищенні мікросхем QFN: «Ми на своєму досвіді дізналися, що «не потребує очищення» не завжди означає «не чистити». Вибір того, очищати систему чи ні, не повинен ґрунтуватися на маркетингових матеріалах виробників хімікатів. Користувач повинен прийняти це рішення самостійно та покладатися на дані власних тестів, щоб переконатися, що плату справді не можна мити».

Рік Перкінс взагалі, як загальне правило, стверджу: чистіть усе. «Я займаюся питаннями очищення протягом десятиліть, тому я можу бути трохи упередженим, але, на мою думку, як інженер, який цінує чисті поверхні для склеювання, покриття тощо, я абсолютно завжди чистив би паяні поверхні». Щільно упаковані мікросхеми, такі як BGA та QFN, вимагають використання хімії, яка виконує дві функції:

  • Проникає під корпус і навколо з’єднань, у тому числі у вузькі щілини (зазвичай продукти на водній основі не підходять, оскільки їх частки занадто великі)
  • Розчиняє залишки флюсу та іони, потім виводить їх з-під корпусу, повністю видаляючи забруднення.

Перша вимога не така складна при використанні вуглеводнів з низьким поверхневим натягом або гарячих знежирюючих розчинників, але друга вимога складніша. Рідкий розчинник або конденсована пара повинні вимивати домішки з-під компонента, але той же хімічний склад також містить уже розчинений флюс. Вирішити цю проблему непросто, однак кілька компаній звернулися до цієї проблеми. Розчинник з виділеним флюсом набуває зовсім інших властивостей, ніж він сам в абсолютно чистому стані. Зміни щільності, поверхневого натягу та відсутність достатньої кількості розчинника можуть призвести до того, що вивільнений флюс застрягне під компонентом або між з’єднаннями та не буде остаточно видалений, що знизить надійність збірки.

Рік Перкінс пише: «Якби мені довелося вирішити цю проблему, я б взяв пароочисник, виставив плати на NPB або суміш розчинників DCE приблизно на 20 секунд, а потім занурив їх у резервуар приблизно на 2 хвилини. Систему потрібно буде закрутити в чистій рідині або, як альтернатива, збільшити швидкість потоку фільтрації в занурювальному резервуарі, доки розчинник із вивільненим флюсом під компонентами не буде ефективно видалено».

За матеріалами сайту https://tek.info.pl