Untuk penyolderan reflow pada perangkat timbal tanpa dasar seperti BGA/QFN, laju pemanasan bukanlah suatu pilihan melainkan ambang batas keberhasilan atau kegagalan. Hal ini disebabkan oleh sempitnya jendela volatilisasi fluks dalam pasta solder, respons leleh solder yang lambat, dan distribusi kapasitas panas PCB yang tidak merata. Sedikit kesalahan akan menyebabkan terjadinya sambungan solder dingin atau batu nisan. Lini produksi kami pernah menyesuaikan kecepatan rantai sebesar 0,3 m/mnt, menyebabkan kemiringan pemanasan di zona kedua oven reflow melonjak dari 2,1℃/s menjadi 3,4℃/s. Hasilnya, pemeriksaan pengambilan sampel sinar-X pada dua batch berturut-turut menemukan bahwa area kosong pada sambungan solder sudut BGA melebihi 18%.
Laju pemanasan yang berlebihan pada bagian pemanasan awal secara langsung merobek substrat keramik
Rangka tembaga paket QFN dan badan paket plastik memiliki perbedaan besar dalam koefisien muai panas. Ketika suhu permukaan PCB naik dari 30℃ menjadi 150℃ dalam waktu kurang dari 90 detik, retakan mikro akan terjadi pada konsentrasi tegangan di tepi rangka. Retakan seperti itu tidak terlihat jelas dalam pengujian TIK, tetapi setelah 72 jam penuaan suhu tinggi dan kelembapan tinggi, tingkat sirkuit terbuka melonjak hingga 11%. Jia Jinyuan memverifikasi bahwa 2,3℃/s adalah ambang batas keamanan untuk perangkat pin QFN-48. Setelah melampaui ambang batas ini, kekuatan pengelupasan bantalan berkurang sebesar 35%.
Waktu tinggal yang tidak mencukupi pada bagian perendaman menyebabkan residu fluks terkarbonisasi
Jika bagian perendaman tidak dapat menjaga permukaan papan tetap stabil pada kisaran 145℃~155℃ selama lebih dari 100 detik, fluks berbasis rosin tidak dapat terurai sepenuhnya dan keluar. Residu setengah kering yang tersisa di rongga bawah QFN akan dikarbonisasi lagi pada puncak reflow. Hal ini tidak hanya menghalangi jalur konduksi panas dan menyebabkan panas berlebih lokal, namun juga menghambat penyebaran solder dan membentuk cincin yang tidak dapat dibasahi. Kami menggunakan pengujian probe terbang sebagai perbandingan dan menemukan bahwa pengurangan waktu perendaman selama 20 detik setara dengan penurunan 19 poin persentase pada tingkat kelulusan dorong sambungan solder.
Perubahan kemiringan yang tiba-tiba sebelum suhu puncak menyebabkan offset bola solder
Perangkat BGA memasuki zona kritis keruntuhan solder di dekat 183℃. Pada saat ini, jika laju pemanasan meningkat tajam dari 1,8℃/s menjadi 2,9℃/s, kecepatan ketidakseimbangan tegangan permukaan solder cair jauh melebihi kemampuan kalibrasi mandiri bola solder, sehingga menghasilkan 12% perpindahan lateral bola solder untuk pitch BGA 0,4 mm. Gambar sinar-X menunjukkan bahwa arah offset sangat konsisten dengan arah aliran udara tungku. Fenomena ini hilang setelah penyesuaian katup keseimbangan volume udara, yang menunjukkan bahwa fluktuasi laju pemanasan lebih fatal daripada nilai absolut.
Perbedaan suhu yang tidak terkendali di seluruh papan memperbesar kemungkinan kerusakan lokal
Jika perbedaan suhu antara bagian tengah dan tepi BGA pada PCB yang sama melebihi 3℃, maka perbedaan waktu pada puncak reflow mencapai 4,2 detik. Artinya bagian tengah sambungan solder sudah mulai mendingin dan mengkristal sedangkan bagian tepinya masih dalam keadaan cair. Butiran sambungan solder yang kasar dan ketebalan lapisan IMC yang tidak rata terjadi secara bersamaan. Jia Jinyuan menggunakan pencitraan termal inframerah untuk mengukur papan 6 lapis. Pada laju pemanasan 2,6℃/s, perbedaan suhu mencapai 2,8℃, dan laju perbaikan 3,6 kali lebih tinggi dibandingkan pada kondisi 2,1℃/s.
