Papan kontrol utama stasiun pangkalan komunikasi 5G dan papan daya utama sistem penyimpanan energi industri dan komersial memberlakukan persyaratan ketat pada keandalan penyolderan BGA dalam jangka panjang. Papan induk semacam itu umumnya menggunakan chip FPGA dan SoC dengan kepadatan I/O tinggi dan ukuran besar, yang bola solder BGA-nya sebagian besar tersedia dalam dua spesifikasi dengan diameter 0,3 mm dan 0,4 mm, dan substratnya sebagian besar terbuat dari bahan TG tinggi dengan lebih dari 6 lapisan. Masalah ketidaksesuaian koefisien ekspansi termal lebih menonjol dibandingkan dengan motherboard konsumen. Jika penyimpangan suhu puncak penyolderan reflow melebihi ±3℃ atau fluktuasi waktu di atas likuidus melebihi 15 detik, hal ini akan dengan mudah menyebabkan retakan mikro pada sambungan solder atau pertumbuhan lapisan IMC antarmuka yang tidak merata.
Pembukaan stensil harus sesuai dengan ukuran bola solder dan tren lengkungan media
Untuk stensil potongan laser setebal 0,12 mm yang kami sesuaikan untuk JiaJinYuan, bukaan rasio area 92% digunakan untuk bola solder 0,3 mm, sedangkan rasio area 88% digunakan untuk bola solder 0,4 mm. Bentuk bukaannya dibulatkan secara seragam untuk menghindari gambar sudut tajam. Selama pencetakan, kelengkungan PCB sebelum pemuatan harus dipantau secara serempak. Jika kelengkungan unilateral pada area BGA >0,15 mm, jalur harus segera dihentikan untuk mengganti material; jika tidak, laju transfer pasta solder akan berkurang lebih dari 12%, mengakibatkan cacat yang tidak dapat diterima dengan laju kekosongan >25% yang disebabkan oleh sambungan solder yang tidak mencukupi setelah reflow.
Profil penyolderan reflow harus disesuaikan secara dinamis sesuai dengan ketebalan paket chip
Untuk perangkat BGA kontrol utama penyimpanan energi dengan ketebalan >2,0 mm, kami wajib memperpanjang zona perendaman hingga 110 detik untuk mengaktifkan fluks sepenuhnya dan melepaskan kelembapan internal. Sedangkan suhu puncak diatur pada 238℃±2℃, dan waktu di atas likuidus dikontrol pada 65±5 detik. Kombinasi parameter ini telah terus diverifikasi di lini produksi JiaJinYuan untuk 37 batch papan, dan tingkat kekosongan sambungan solder dalam pemeriksaan pengambilan sampel sinar-X semuanya <8%, yang jauh lebih rendah dari batas atas 25% yang ditentukan dalam standar IPC-A-610G Kelas 3.
Pemeriksaan pasca penyolderan tidak bisa hanya mengandalkan AOI saja, namun harus dilengkapi dengan rontgen dan verifikasi penampang.
AOI sama sekali tidak efektif untuk sambungan solder bawah BGA. Kami menetapkan bahwa lima papan pertama dari setiap batch harus diperiksa 100% dengan mesin sinar-X, dengan fokus pada penjembatanan dan distribusi rongga pada sambungan solder sudut. Jika area kosong pada sambungan solder tunggal ditemukan >15%, catatan pembersihan stensil dan data tekanan alat pembersih karet dari 3 jam sebelumnya harus ditelusuri kembali. Pada saat yang sama, 2 papan yang diproduksi secara massal diambil sampelnya secara acak setiap bulan untuk penampang metalografi guna memastikan apakah ketebalan IMC stabil di kisaran 3,2～4,1μm. Setelah melebihi kisaran ini, nilai kompensasi termokopel dari oven reflow harus segera dikalibrasi.
Verifikasi penuaan jangka panjang bukan sekadar formalitas, tetapi untuk mengunci batas kegagalan
Kami langsung memasang seluruh mesin tanpa perbaikan apa pun setelah menyolder ke dalam ruang lingkungan 85℃/85%RH, terus menyalakannya selama 1000 jam, dan kemudian membongkar perangkat BGA. Antarmuka sambungan solder diamati oleh SEM. Tidak ada transformasi fasa abnormal dari Cu6Sn5 ke Cu3Sn yang ditemukan di semua sampel, dan tidak ada tanda-tanda terkelupasnya bola solder dan bantalan. Hal ini menunjukkan bahwa pemilihan pasta solder saat ini (SN100C+0,5%Ni), strategi pembukaan stensil, dan profil reflow JiaJinYuan telah membentuk pencocokan loop tertutup, yang benar-benar mendukung masa pakai 10 tahun yang diperlukan untuk skenario 5G dan penyimpanan energi.
