Epekto ng Rate ng Paglamig sa Solder Bar Joint

Ang pagkontrol sa rate ng paglamig pagkatapos ng reflow ay hindi isang pangalawang pagsasaalang-alang ngunit isang mapagpasyang salik na humuhubog sa panghuling microstructure, interfacial integrity, at pangmatagalang pagiging maaasahan ng bawat Solder Bar joint, dahil ang solidification kinetics ay namamahala sa phase segregation, grain refinement, at intermetallic compound (IMC) na paglaki sa copper-solder interface, at mga deviation na kasingliit ng 1°C na maaaring maglipat ng brilyo mula sa 1°C. interfacial separation sa ilalim ng thermal cycling.

Ang isang mataas na rate ng paglamig, karaniwang mas mataas sa 3°C/s para sa Sn63Pb37 o 2.5°C/s para sa SAC305, pinipigilan ang atomic diffusion sa panahon ng solidification, na nagreresulta sa mas pinong Sn-rich dendritic network, nabawasan ang pangunahing β-Sn grain size, at mas makitid na Cu6Sn5 intermetallic layer µ sa ibaba 1, pagkatapos ng madalas na cooling µ na kapal ng hangin sa ibaba 1, pagkatapos ng madalas na cooling layer µ. 3.2 µm pagkatapos ng paglamig ng furnace, ngunit ang benepisyong ito ay may kasamang tumaas na natitirang tensile stress dahil sa differential contraction sa pagitan ng solder at PCB substrate, na nagpapataas ng posibilidad ng microcrack initiation malapit sa mga gilid ng pad o sa loob ng bulk solder, lalo na kapag pinagsama sa malalaking bahagi ng footprint o mataas na CTE mismatch na materyales tulad ng FR-4.

Sa kabaligtaran, ang mabagal na paglamig sa ibaba 0.5°C/s ay nagbibigay-daan sa matagal na oras sa itaas ng eutectic na temperatura, na nagpo-promote ng labis na paglaki ng Cu6Sn5 at maging ang pagbuo ng Cu3Sn sa tansong interface, kung saan ang kapal ng IMC ay maaaring lumampas sa 4.5 µm sa loob ng ilang minuto, na nagpapakilala ng brittleness at binabawasan ang lakas ng paggugupit ng hanggang 22%, kumpara sa pag-cool nang mahusay sa mga sample ng nuclenda. Cu/Cu6Sn5 boundary dahil sa hindi balanseng Cu at Sn Flux, lalo na sa mga high-current na application kung saan pinapabilis ng electromigration ang pag-iipon ng bakante.

Ang komposisyon ng solder bar alloy ay nagdidikta ng pinakamainam na window: Ang mga haluang naglalaman ng Pb ay pinahihintulutan ang mas mabagal na mga rate dahil sa mas mababang temperatura ng solidus at mas malawak na hanay ng pasty, samantalang ang mga variant ng SAC na walang lead ay humihingi ng mas mahigpit na kontrol dahil ang kanilang mas matarik na liquidus–solidus gradient ay nagpapalakas ng sensitivity sa cooling-induced segregation, halimbawa, ang mas maraming nababasang clustering na nangyayari sa ilalim ng Ag3Sune. heterogenous hardness distribution at premature fatigue crack paths sa panahon ng board-level drop testing.

Ang pinagsamang geometry ay higit na nagmo-modulate ng thermal mass at kahusayan sa pagkuha ng init, kaya ang isang 0805 na risistor na ibinebenta na may parehong bar ay nagpapakita ng kapansin-pansing naiibang epektibong pag-uugali ng paglamig kaysa sa isang 1206 capacitor o QFN package na may thermal vias, ibig sabihin, ang mga ramp-down na profile ng oven ay dapat na i-calibrate sa bawat pamilya ng produkto sa halip na ilapat sa buong mundo, at ang paggamit ng mga forced-air na thermocouple na sistema ay nangangailangan ng mga realtime na reflow na sistema sa mga realtime na reflow na sistema. sa ibabaw lang ng board, upang maiwasan ang mga nakakapanlinlang na average na pagbabasa na nagtatakip sa localized na overheating o undercooling.

Ang pagkakapare-pareho ng pagmamanupaktura ay naghihirap kapag ang paglamig ay hindi sinusubaybayan, dahil ang batch-to-batch na pagkakaiba-iba sa ambient temperature, conveyor speed, o nitrogen purge flow ay nagbabago ng epektibong rate nang hindi nagti-trigger ng mga alarma, na humahantong sa banayad ngunit pinagsama-samang pagkasira sa thermal cycle life, kung saan ang mga joints mula sa parehong linya ay nagpapakita ng median na cycle-to-failure mula sa 2,2000 hanggang sa depende sa zone kung ang postflow ay 2,2000. may average na 1.7°C/s o 0.9°C/s sa tatlong magkakasunod na shift.

Ang mga tool sa thermal profiling ay dapat kumuha ng hindi bababa sa dalawang thermocouples sa bawat kritikal na joint, isa sa component termination, isa sa katabing pad, upang malutas ang mga spatial gradient, dahil ang mga pagkakaiba na lumalagpas sa 4°C sa isang solong 0.4-mm pitch BGA ball ay nagpapahiwatig ng hindi pare-parehong solidification na nagtataguyod ng asymmetrical na paglaki ng IMC at skewed na pamamahagi ng stress sa sarado lamang na pamamahagi ng stress sa halip na ang naturang data ay dapat na i-adjust nang direkta sa offline na feed oven, at ang naturang dataloop ay dapat na direktang i-adjust ang feed oven. pagkatapos mangyari ang pagbaba ng ani.

Patuloy na sinusubaybayan ng field return analysis ang maagang buhay na mga bukas at pasulput-sulpot na shorts sa mga depekto na nauugnay sa paglamig kabilang ang mga microvoid sa ilalim ng malalaking pad, columnar IMC spalling pagkatapos ng rework, at Sn whisker precursors na nabuo sa panahon ng slow-cooled na storage, na lahat ay maiiwasan sa pamamagitan ng rate-specific qualification protocols na kinabibilangan ng cross-sectioning, at acceleration. −40°C hanggang +125°C na may 15 minutong tirahan.