I. Analýza kořenových příčin dutin

Prázdné plochy jsou v podstatě plyny uvězněné v roztavené pájce během pájení, které se nepodaří uniknout před ztuhnutím. Plyny pocházejí hlavně z:

Těkavé látky v pájecí pastě: Produkty rozkladu pájení a aktivátorů v tavení.

PCB/součástkové podložky: Plyny uvolněné z povrchových vrstv (například OSP, bezelektrolótové pozlacení) při zahřátí nebo vlhkost v mikropórech destiček.

Samotná páje: Plyny rozpuštěné během tavení.

U "modulových" zařízení (jako BGA, QFN) jejich konstrukční vlastnosti (velká plocha, více pinů, centrální odváděcí podložky) ztěžují odvádění plynu, což činí problémy s dutinami obzvlášť výraznými.

II. Systematická řešení zlepšování: Řízení celého procesu od "zdroje" po "výstup"

Zlepšení dutin vyžaduje dodržování metody analýzy "4M1E" (Člověk, Stroj, Materiál, Metoda, Prostředí).

1. Řízení materiálu

**Vyberte pájecí pastu s nízkým protlakem:** Jasně uveďte dodavateli požadavky na nízkou prázdnost. Tento typ pájecí pasty má optimalizovaný systém tavidění, postupné odvětrávání a vytváří povrchové napětí vhodné pro únik plynů.

**Přísná kontrola skladování a použití pájecí pasty:** Chlazení a ohřev: Je třeba dodržet proces "chlazení -> úplným ohřevem (4–8 hodin) -> mícháním". Nedostatečně zahřátá pájecí pasta absorbuje kondenzát, což způsobuje prudkou odpařování a vzniká při přetavování četných dutin v bublinách.

**Kontrola prostředí:** Teplota a vlhkost dílny by měly být kontrolovány v rámci stanoveného rozsahu (např. 22-28°C, 40-60 % relativní vlhkosti), aby se zabránilo absorbování vlhkosti pájecí pastou.

2. Optimalizace návrhu šablon (jedno z nejdůležitějších opatření)

U modulů s centrálními odváděcími podložkami je rozhodující faktor návrh šablony.

**Zvýšit objem pájecí pasty:** Vhodně zvětšit otvor šablony, aby se zvýšil objem tisku pájecí pasty a vznikl větší prostor pro únik plynu. Nicméně je třeba najít rovnováhu, aby se zabránilo překlenutí.

Síťové/segmentované otvory: U velkých středových podložek QFN/LGA desek se vyhněte použití jednoho souvislého otvoru. Místo toho použijte design "mesh array" nebo "cross-segmentation" k rozdělení velkého padu na několik menších oblastí. Tím se narušuje "těsnící efekt" pájecí pasty a poskytuje únikové kanály pro plyny.

Steped Stencils: U mixed-assembly desek (obsahujících velké moduly a malé komponenty) použijte lokálně zesílené stepované šablony v příslušných oblastech modulů, abyste zvýšili množství pájecí pasty v těchto oblastech.

Udržujte šablonu čistou: Pravidelně a důkladně čistěte spodní část šablony a otvory, abyste zabránili zbytkovému cínění odvětracích kanálů.

3. Proces tisku a montáže

Zajištění kvality tisku: Zajištění jednotné tloušťky tisku, jasných obrysů a žádného nedostatečného pájení nebo hrotů. Špatný tvar tisku ovlivní tok roztavené pájky a odvádění plynu.

Optimalizujte montážní tlak a přesnost: Nadměrný montážní tlak může pájecí pastu příliš stlačit, což může ucpat prefabrikované odvětrací kanály (například mezery v otvorech síťoviny).

4. Optimalizace profilu přetoku (základní řízení procesů)

Reflow profil je "hlavní ventil" pro řízení dutin (dutin). Jeho základním principem je umožnit uvolnění těkavých látek co nejjemněji před roztavením páje.

Prodloužení doby předehřátí: Umožněte jemný teplotní náskok nebo plateau (např. 60–120 sekund od 150 °C do 183 °C), aby se rozpouštědlo a složky s nízkým bodem varu v tavidle mohly plně a pomalu odpařit. To je jeden z nejúčinnějších způsobů, jak snížit prázdné prostory.

Vyhněte se rychlému zahřívání: Příliš rychlé zahřívání (>3°C/s) způsobí prudký var rozpouštědla, což vytváří a zachytává četné bubliny.

Vhodná maximální teplota a doba přetavení: Ujistěte se, že maximální teplota je dostatečná (obvykle o 20–40 °C vyšší než bod tání slitiny) a že nad lixusovou čárou je dostatek času, aby roztavená pájka mohla proudit a fúzovat, což umožňuje bublinám stoupat a praskat.

Ochrana dusíku: Naplnění reflow trouby dusíkem (obsah kyslíku) <1000ppm) reduces the surface tension of the molten solder, improving its fluidity and making it easier to expel air bubbles.

5. Návrh PCB a komponent

Konstrukce destiček na PCB: Vyhněte se umisťování příliš velkých průchodů nebo slepých otvorů přímo pod destičky, protože tyto otvory se stávají "zásobníky" plynu.

Pájetelnost modulu: Ujistěte se, že pájecí kuličky nebo plosky modulu mají dobré pokovování, bez oxidace a kontaminace.

6. Konečné řešení: vakuové přetavování pájení

Pro aplikace vyžadující extrémně nízké poměry prázdných prostor (např. <1%), such as automotive electronics and aerospace, vacuum reflow soldering is currently the most effective technology.

Princip: Když je pájka v roztaveném stavu, dutina pece je vyprázdněna do vysokého vakua (např. pod 10⁻² mbar), přičemž tlakový rozdíl se využívá k násilnému vytažení vzduchových bublin z páje.

Efekt: Výrazně snižuje nebo dokonce eliminuje dutiny, což je obzvlášť účinné u modulů s vysokou tepelnou kapacitou.

III. Schéma vývojových opatření na zlepšení

Prioritní doporučení

Okamžité kroky: Zkontrolujte záznamy o přehřívání a míchání pájecí pasty a křivky předehřívání zón při přeplývání. To je nejčastější a nejjednodušší problém k nápravě. Střednědobé vylepšení: Zaměřte se na kontrolu a optimalizaci návrhu šablony, zejména na schéma otevírání velkých ploch podložky. Dlouhodobé investiční položky: Pokud jsou požadavky na spolehlivost produktu extrémně vysoké, zhodnoťte návratnost investice do zavedení zařízení na ochranu dusíkem nebo vakuové pájecí pájení.

Pamatujte: Zlepšení dutiny je systematický projekt, který vyžaduje krok za krokem vyšetřování a ověřování pacientů. Analýza rozložení dutin pomocí rentgenových průřezů je nejpřímějším způsobem, jak najít příčinu.