Ajustar o processo de pasta de solda em um ambiente de reFluxo de nitrogênio não envolve simplesmente aumentar a temperatura ou prolongar o tempo de imersão; em vez disso, trata-se de permitir que a pasta de solda por refluxo alcance um equilíbrio dinâmico entre a ativação do fluxo, a reação intermetálica e a formação da junta de solda sob condições de baixo oxigênio. Quando a pureza do nitrogênio cair abaixo de 99,95% ou a flutuação da concentração de oxigênio na câmara do forno exceder 100 PPM, os vazios da pasta de solda se concentrarão na parte inferior das juntas de solda BGA, e esse problema é particularmente proeminente em dispositivos com passo de 0,4 mm ou menor.
Normalmente reduzimos a inclinação da zona de aceleração de 1,2°C/s para 0,8~1,0°C/s. Isto não só evita o rompimento prematuro dos transportadores do tipo resina na pasta de solda que causa respingos, mas também garante que os solventes evaporem completamente antes de entrarem na zona de imersão. A temperatura da zona de imersão deve ser estabilizada em 150±2°C, com duração controlada entre 90 e 120 segundos. Caso contrário, a ativação insuficiente de ácidos orgânicos na pasta de solda por refluxo levará à remoção incompleta dos filmes de óxido, o que por sua vez induz atraso de umedecimento interfacial e agrupamento de micro-vazios.
A configuração da temperatura de pico não pode ser baseada apenas no ponto de fusão da solda; ela também deve corresponder à curva TAL fornecida pelo fabricante da pasta de solda. Por exemplo, a temperatura líquida real da pasta de solda por refluxo da série SAC305 em nitrogênio cai aproximadamente 1,5 ℃. Se uma temperatura de pico de 235°C ainda for definida com base em um ambiente de ar, isso pode facilmente causar refluxo excessivo, resultando em uma camada IMC excessivamente espessa e na extrusão de gás residual para formar vazios de grande porte. In neste caso, a temperatura de pico deve ser reduzida para 232 ~ 233 ℃, e o desvio medido da temperatura do forno deve ser garantido para não ser superior a ± 1,2 ℃.
A espessura do estêncil e a proporção da área de abertura devem ser recalibradas para a atmosfera de nitrogênio. O estêncil de 0,12 mm de espessura originalmente adequado para refluxo de ar geralmente leva a um volume excessivo de pasta de solda durante o refluxo de nitrogênio. Recomenda-se mudar para um estêncil gravado a laser com 0,10 mm de espessura e reduzir a taxa de abertura para dispositivos do tipo QFN de 85% para 78%. Ao mesmo tempo, ajuste o ângulo do rodo de 60° a 55° para reduzir a tensão de cisalhamento da pasta de solda, evitando que a queda pós-impressão exacerbe as dificuldades de escape de nitrogênio.
A taxa de fluxo de nitrogênio não deve ser aumentada cegamente. Certa vez, uma linha de produção aumentou cegamente a vazão de 25 L/min para 45 L/min, o que resultou em um campo de temperatura perturbado dentro do forno devido à turbulência do fluxo de ar, expandindo a diferença de temperatura medida entre zonas adjacentes para 4,3°C e, em vez disso, aumentou a taxa de vazios da pasta de solda em 12%. Posteriormente, foi adotado um método de controle de fluxo independente por zonas, mantendo 20 L/min na seção de pré-aquecimento e estabilizando em 32 L/min na seção de refluxo, o que realmente alcançou gradientes controláveis de conteúdo de oxigênio.
Antes de cada troca, o XRF deve ser usado para confirmar se as proporções dos elementos de prata, cobre e níquel do lote de pasta de solda são consistentes com o lote anterior. Mesmo que ambos sejam nominalmente SAC305, a diferença na viscosidade de fusão entre diferentes lotes de pasta de solda por refluxo pode chegar a 18%, o que afeta diretamente a velocidade de espalhamento da solda e o caminho de escape do gás sob um ambiente de nitrogênio. Durante as inspeções de rotina, um analisador de oxigênio portátil deve ser utilizado para medir o valor de oxigênio na abertura do forno a cada duas horas, em vez de confiar apenas nos dados exibidos no painel do equipamento.
