En brasage tendre, comprendre la cause des NWO (Non-Wet Opens) et leur remède

Il y a plusieurs années Intel Corporation mit en évidence un défaut qui a été bien nommé Non-Wet Open (NWO), ouverture résultant d'un défaut de mouillage. D'autres l'ont appelé « la bille pendue ». C'est un défaut de brasage tendre associé à des composants à bosses, en particulier des composants bossés qui sont faits de substrats organiques très minces, comme les processeurs Haswell d'Intel et Ivy Bridge. Ce défaut a été récemment décrit par mon collègue, Derrick Herron ici.

Le NWO est très simple dans sa nature. La pâte à braser est imprimée au pochoir sur une mince carte de circuit imprimé, généralement FR4. Le composant à bosses est mis en place ainsi que d'autres dispositifs CMS et l'ensemble est envoyé dans un four à refusion pour réaliser le brasage tendre des composants CMS sur le circuit imprimé. En raison de la nature mince des substrats utilisés dans la construction du composant à bosses ainsi que, souvent, diverses matrices de silicium non symétriquement situées sur la surface du substrat organique, le composant à bosses présente une certaine quantité de gauchissement dès le départ. En outre, toujours en raison de la nature mince du substrat du composant à bosses avec plusieurs matrices de silicium situées non symétriquement et souvent de très minces cartes de circuits imprimés, une quantité considérable de déformations à la fois du composant à bosses et de la carte de circuit imprimé se produisent au cours du cycle de refusion. Comme les coins et les bords du composant à bosses s'éloignent de la surface du circuit imprimé, les dépôts de pâte à braser adhèrent aux perles périphériques et se soulèvent hors des pastilles. Au cours de cette séparation, la pâte à braser refond et se combine avec la perle de brasure sur le composant. La pâte à braser n'imprègne jamais complètement la pastille et des NWO apparaissent.

Ce phénomène est le plus répandu avec des pastilles de cuivre revêtues d'OSP.Il peut aussi se produire avec d'autres finitions de pastille comme ENIG, Immersion Sn et Immersion Ag, mais rarement. C'est parce que le revêtement par un produit de mémoire optique sur la pastille est organique et non métallique. La pâte à braser adhère et imprègne de manière préférentielle une surface métallique comme la bille de brasure sur le composant, et non pas un revêtement organique.

Les pâtes à braser conçues pour atténuer les NWO ont une chimie de flux qui se mêle au revêtement revêtu d'un produit de mémoire optique, permettant à l'étain des particules de l'alliage à braser de se diffuser dans le cuivre et de se lier à lui de sorte qu'il reste collé à la pastille et ne se soulève pas quand le composant se déforme. Il est possible que cela entraîne un autre défaut appelé HIP (Head in Pillow), (défaut de mouillage incomplet du joint de brasure) où la pâte à braser déposée sur la pastille du circuit imprimé reste collée à la pastille et la perle s'en trouve séparée lorsque le composant se déplace vers le haut et en dehors. Mais ce problème peut généralement être résolu assez facilement en agrandissant la taille de l'ouverture pour créer un dépôt de pâte plus grand.