Ang mahahalagang kontradiksyon sa paghihinang ng SMT ng mga makapal na tansong PCB ay nakasalalay sa katotohanan na ang kapasidad ng init ng tansong substrate ay mas mataas kaysa sa maginoo na FR-4 na mga board. Ang kapasidad ng init ng 2oz tansong kapal (70μm) ay humigit-kumulang 1.9 beses kaysa sa 1oz na tansong kapal (35μm), na nagreresulta sa isang board surface temperature response lag na 8 hanggang 12 segundo sa ilalim ng parehong kapangyarihan ng pag-init. Kung ang karaniwang FR-4 reflow temperature profile ay inilapat, malaki ang posibilidad na ang Solder Paste Flux ay pumasok sa reflow zone nang walang sapat na pag-activate, o ang sobrang lokal na pagkakaiba sa temperatura sa panahon ng solder melting ay nagiging sanhi ng solder joint void rate na lumampas sa pamantayan. Nalaman ng aming on-site na pagsukat sa isang power module production line na kapag ang aktwal na pad temperature ng makapal na copper board ay 14°C na mas mababa kaysa sa oven cavity temperature na sinusukat ng thermocouple, ang void area ratio ng bottom solder joints ng QFN device ay umabot nang kasing taas ng 32%, na lampas sa 25% upper limit na pinapayagan ng IPC-A-2610H Class.

Ang IPC-J-STD-020D ay tahasang nangangailangan ng mahigpit na peak temperature control para sa mga device na may gradong MSL3 at mas mataas, kung saan ang pinakamataas na limitasyon sa temperatura para sa mga MSL3 device ay 260°C, at ang tagal ay hindi dapat lumampas sa 30 segundo. Gayunpaman, dahil sa malaking pagkawala ng pagsipsip ng init ng makapal na tansong mga board, ang kababalaghan ng"overheating sa ibabaw at underheating sa ilalim na layer" ay madalas na nangyayari sa mga tradisyonal na reflow oven. Minsan ay gumamit kami ng infrared thermal imager upang patuloy na subaybayan ang gradient ng temperatura ng isang 2mm makapal na double-sided na makapal na copper board, at nalaman na sa dulo ng peak zone, ang temperatura ng top layer pad ay umabot sa 263°C, habang ang katumbas na bottom layer pad ay 241°C lamang. Ang pagkakaiba sa temperatura na ito ay direktang humahantong sa mahinang basa ng BGA na panghinang na mga joints sa ibaba, at ang paglihis na ito ay hindi mabayaran sa pamamagitan ng pagsasaayos ng bilis ng oven. Dapat itong pagbutihin sa pamamagitan ng pagpapahaba ng oras ng soaking zone at pagtaas ng preheat ramp rate upang mapahusay ang pagkakapareho ng thermal.

Ang pagpili ng solder paste ay dapat na idinisenyo kasama ang mga katangian ng thermal response ng makapal na tansong mga board. Bagama't ang mga no-clean na solder paste gaya ng NC-550 series ay may mababang residue, ang kanilang rosin system ay may medyo mataas na activation temperature (initial activation point sa paligid ng 150°C), na madaling kapitan ng premature carbonization sa panahon ng mabagal na proseso ng pag-init ng makapal na copper board, at sa halip ay humahadlang sa pagkalat ng solder. Inihambing at sinubukan namin ang mga pagbabago sa anggulo ng basa ng tatlong solder paste sa 2oz na kapal ng tansong OSP board, at nalaman na ang Kester NXG-45 ay nagsimulang makabuluhang bawasan ang anggulo ng basa sa 145°C, habang ang NC-550 ay hindi nagpakita ng makabuluhang pagbaba hanggang 158°C. Samakatuwid, para sa makapal na tansong tabla, mas inirerekomendang gumamit ng mga solder paste na may mababang temperatura ng pag-activate, mataas na nilalaman ng metal (90.5%), at thixotropic index>1.8. Kasabay nito, ang mga parameter ng pag-print ay kailangang i-adjust nang sabay-sabay: ang ratio ng stencil aperture area ay hindi dapat mas mababa sa 0.66, at ang squeegee pressure ay dapat mapanatili sa 4.2kgf±0.3kgf. Kung hindi, bababa ng higit sa 12% ang rate ng paglipat ng Solder Paste dahil sa mababang temperatura na adsorption effect ng copper board.

Ang pag-optimize ng profile ng temperatura ng reflow ay hindi maaaring isagawa sa paghihiwalay, at dapat na komprehensibong hatulan kasabay ng kapasidad ng furnace zone at pagkakapareho ng sirkulasyon ng mainit na hangin. Bagama't ang isang domestic eight-zone reflow oven ay may nominal temperature control accuracy na ±1°C, ang sinusukat na pagbabagu-bago ng temperatura sa mga zone 3 hanggang 5 ay umaabot sa ±3.7°C kapag ganap na nilagyan ng makapal na copper board, na nagreresulta sa aktwal na paglihis ng oras ng soaking zone na higit sa 23 segundo. Sa wakas ay nagpatibay kami ng isang naka-segment na paraan ng setting ng ramp: itakda ang mga preheat zone 1 hanggang 3 hanggang 0.8°C/s, at bawasan ang mga zone 4 hanggang 5 hanggang 0.4°C/s upang pigilan ang pag-splash ng solder paste. Ang Zone 6 (soaking zone) ay mahigpit na pinananatili sa 150°C±2°C sa loob ng 95 segundo upang matiyak ang solvent evaporation. Ang reflow section ay gumagamit ng dual-peak na diskarte: ang unang peak ay pinananatili sa 217°C sa loob ng 12 segundo upang i-activate ang solder, at ang pangalawang peak ay nakakaapekto sa 260°C mula sa 238°C na may liquid phase na oras na ≥4 na segundo. Ang setting na ito ay nagpapataas ng ani ng isang partikular na automotive MCU na makapal na tansong board mula 89.7% hanggang 99.2%, at ang solder joint void rate sa X-ray sampling inspection ay matatag na kinokontrol sa ≤18.3%.

Ang on-site na pag-verify ay dapat gumamit ng mga totoong PCB-mounted thermocouple, at mahigpit na ipinagbabawal na umasa sa mga pagbabasa ng mga built-in na sensor ng oven, dahil ang huli ay sumasalamin sa temperatura ng air duct kaysa sa temperatura ng ibabaw ng board. Nalaman namin minsan na pagkatapos ng parehong kagamitan ay mapalitan ng mga tansong board na may iba't ibang kapal, ang maximum na paglihis sa pagitan ng temperatura ng display ng oven at ang sinusukat na temperatura ng pad ay umabot sa 22°C, at ang direksyon ng paglihis ay hindi mahuhulaan. Inirerekomenda na ayusin ang 5 K-type na thermocouples sa apat na sulok at gitna ng bawat batch ng mga first-article board, at ayusin ang mga ito gamit ang high-temperature tape + heat-resistant silicone grease. Ang dalas ng sampling ay dapat na hindi bababa sa 2Hz. Pagkatapos i-import ang data sa CurveTracer software, tumuon sa pagsuri kung ang oras ng liquidus sa itaas ng 183°C ay nasa loob ng 45 hanggang 90 segundong hanay. Mas mababa sa 45 segundo ay madaling kapitan ng malamig na paghihinang, habang higit sa 90 segundo ay magpapalala sa panganib ng paglipat ng tanso. Ang hanay na kinakailangan na ito ay hinango mula sa pinabilis na pag-iipon na hadlang sa rate ng paglago ng solder joint intermetallic compound sa JEDEC JESD22-A108F.