Kontradiksi penting dalam penyolderan SMT pada PCB tembaga tebal terletak pada kenyataan bahwa kapasitas panas substrat tembaga jauh lebih tinggi dibandingkan papan FR-4 konvensional. Kapasitas panas dari ketebalan tembaga 2oz (70μm) kira-kira 1,9 kali lipat dari ketebalan tembaga 1oz (35μm), menghasilkan jeda respons suhu permukaan papan sebesar 8 hingga 12 detik di bawah daya pemanasan yang sama. Jika profil suhu reflow FR-4 standar diterapkan, kemungkinan besar fluks pasta solder memasuki zona reflow tanpa aktivasi yang memadai, atau perbedaan suhu lokal yang berlebihan selama peleburan solder menyebabkan laju kekosongan sambungan solder melebihi standar. Pengukuran di lokasi kami pada jalur produksi modul daya menemukan bahwa ketika suhu bantalan sebenarnya dari papan tembaga tebal adalah 14°C lebih rendah dari suhu rongga oven yang diukur dengan termokopel, rasio area kosong pada sambungan solder bawah perangkat QFN mencapai setinggi 32%, jauh melebihi batas atas 25% yang diizinkan oleh IPC-A-610H Kelas 2.

IPC-J-STD-020D secara eksplisit memerlukan kontrol suhu puncak yang ketat untuk perangkat kelas MSL3 ke atas, di mana batas atas suhu puncak untuk perangkat MSL3 adalah 260°C, dan durasinya tidak boleh melebihi 30 detik. Namun, karena inersia penyerapan panas yang besar pada papan tembaga tebal, fenomena"panas berlebih pada permukaan dan panas berlebih pada lapisan bawah" sering terjadi pada oven reflow tradisional. Kami pernah menggunakan pencitraan termal inframerah untuk terus memantau gradien suhu papan tembaga tebal dua sisi setebal 2 mm, dan menemukan bahwa di ujung zona puncak, suhu bantalan lapisan atas mencapai 263°C, sedangkan bantalan lapisan bawah yang sesuai hanya 241°C. Perbedaan suhu ini secara langsung menyebabkan pembasahan yang buruk pada sambungan solder bawah BGA, dan penyimpangan ini tidak dapat dikompensasi dengan menyesuaikan kecepatan oven. Hal ini harus ditingkatkan dengan memperpanjang waktu zona perendaman dan meningkatkan laju pemanasan awal untuk meningkatkan keseragaman termal.

Pemilihan pasta solder harus dirancang bersama dengan karakteristik respons termal papan tembaga tebal. Meskipun pasta solder tanpa pembersihan seperti seri NC-550 memiliki residu yang rendah, sistem rosinnya memiliki suhu aktivasi yang relatif tinggi (titik aktivasi awal sekitar 150°C), yang rentan terhadap karbonisasi dini selama proses pemanasan lambat pada papan tembaga tebal, dan malah menghambat penyebaran solder. Kami membandingkan dan menguji perubahan sudut pembasahan tiga pasta solder pada papan OSP dengan ketebalan tembaga 2oz, dan menemukan bahwa Kester NXG-45 mulai mengurangi sudut pembasahan secara signifikan pada 145°C, sedangkan NC-550 tidak menunjukkan penurunan yang signifikan hingga 158°C. Oleh karena itu, untuk papan tembaga tebal lebih disarankan menggunakan pasta solder dengan suhu aktivasi rendah, kandungan logam tinggi (90,5%), dan indeks tiksotropik >1,8. Pada saat yang sama, parameter pencetakan perlu disesuaikan secara serempak: rasio area bukaan stensil harus tidak kurang dari 0,66, dan tekanan alat pembersih karet harus dipertahankan pada 4,2kgf±0,3kgf. Jika tidak, laju transfer pasta solder akan menurun lebih dari 12% karena efek adsorpsi suhu rendah dari papan tembaga.

Optimalisasi profil suhu reflow tidak dapat dilakukan secara terpisah, dan harus dinilai secara komprehensif dalam kombinasi dengan kapasitas zona tungku dan keseragaman sirkulasi udara panas. Meskipun oven reflow delapan zona domestik memiliki akurasi kontrol suhu nominal ±1°C, fluktuasi suhu terukur di zona 3 hingga 5 mencapai ±3,7°C ketika diisi penuh dengan papan tembaga tebal, menghasilkan deviasi waktu zona perendaman sebenarnya lebih dari 23 detik. Kami akhirnya mengadopsi metode pengaturan ramp tersegmentasi: atur zona pemanasan awal 1 hingga 3 menjadi 0,8°C/s, dan kurangi zona 4 hingga 5 menjadi 0,4°C/s untuk menekan percikan pasta solder. Zona 6 (zona perendaman) dijaga ketat pada suhu 150°C±2°C selama 95 detik untuk memastikan penguapan pelarut. Bagian reflow mengadopsi strategi puncak ganda: puncak pertama dipertahankan pada 217°C selama 12 detik untuk mengaktifkan solder, dan puncak kedua berdampak pada 260°C dari 238°C dengan waktu fase cair ≥4 detik. Pengaturan ini meningkatkan hasil papan tembaga tebal MCU otomotif tertentu dari 89,7% menjadi 99,2%, dan tingkat kekosongan sambungan solder dalam pemeriksaan pengambilan sampel sinar-X dikontrol secara stabil pada ≤18,3%.

Verifikasi di tempat harus menggunakan termokopel asli yang dipasang di PCB, dan dilarang keras mengandalkan pembacaan sensor internal oven, karena sensor yang ada di dalam oven mencerminkan suhu saluran udara, bukan suhu permukaan papan. Kami pernah menemukan bahwa setelah peralatan yang sama diganti dengan papan tembaga dengan ketebalan berbeda, deviasi maksimum antara suhu tampilan oven dan suhu bantalan yang diukur mencapai 22°C, dan arah deviasi tidak dapat diprediksi. Disarankan untuk mengatur 5 termokopel tipe K di empat sudut dan tengah setiap kumpulan papan artikel pertama, dan memperbaikinya dengan pita suhu tinggi + minyak silikon tahan panas. Frekuensi pengambilan sampel harus tidak kurang dari 2Hz. Setelah mengimpor data ke perangkat lunak CurveTracer, fokuslah untuk memeriksa apakah waktu likuidus di atas 183°C berada dalam kisaran 45 hingga 90 detik. Kurang dari 45 detik rentan terhadap penyolderan dingin, sedangkan lebih dari 90 detik akan memperburuk risiko migrasi tembaga. Persyaratan rentang ini berasal dari batasan penuaan yang dipercepat pada laju pertumbuhan senyawa intermetalik sambungan solder di JEDEC JESD22-A108F.