A Cláusula 5.3.2 da IPC-7711/21C estipula explicitamente que a tolerância de volume da pasta de solda usada para retrabalho BGA é de ±15% do valor nominal, enquanto J-STD-020D.1 exige que a temperatura de pico de reFluxo da solda sem chumbo seja de 235°C±5°C. Este valor não deve ser aumentado ou diminuído com base na experiência, caso contrário causará mudanças abruptas de tensão interna no pacote PBGA e propagação de microfissuras no substrato de silício do chip. Em uma fábrica automotiva em Shenzhen, certa vez definimos a temperatura máxima para 242 ℃, o que levou a uma taxa de falha de 8,7% para três lotes consecutivos de módulos de ECU após envelhecimento em alta temperatura; a espessura da impressão da pasta de solda deve corresponder estritamente ao diâmetro da esfera de solda BGA. Quando a bola de solda tem 0,3 mm, o tamanho de abertura do estêncil recomendado é 0,28 mm × 0,28 mm com uma espessura de 0,12 mm. Se um estêncil de 0,15 mm de espessura for usado sem reduzir o tamanho da abertura de forma síncrona, o volume da pasta de solda de ponto único excederá o limite superior em 22%, o que leva facilmente à fusão da esfera de solda e ao acúmulo de vazios inferiores após o refluxo.

A precisão do controle de temperatura do bocal de ar quente deve estar dentro de ±2°C, que é o limite obrigatório de aceitação do equipamento especificado no Apêndice B do GB/T 3131-2021. Equipamentos com precisão abaixo deste limite experimentarão frequentemente a coexistência de umedecimento deficiente da esfera de solda nas bordas e juntas de solda fria no centro durante o retrabalho real. A causa raiz é o desequilíbrio do gradiente do campo de temperatura. Certa vez, realizamos medições com um termovisor infravermelho em uma fábrica OEM em Dongguan e descobrimos que quando uma estação de ar quente barata era ajustada para 235°C, a temperatura real no centro do bico era de 237,6°C, enquanto a área da borda era de apenas 229,3°C, com uma diferença de temperatura de 8,3°C, excedendo em muito a janela de processo de ±3°C permitida pelo IPC-A-610G; a pasta de solda selecionada deve atender ao requisito de atividade ROL0 em J-STD-005B e seu teor de metal não deve ser inferior a 88,5%. Um valor abaixo deste levará ao aumento do resíduo de fluxo e à contaminação iônica excessiva, induzindo a migração eletroquímica em ambientes de alta umidade. No ano passado, uma fábrica de módulos de potência em Huizhou sofreu falhas de CAF em lote devido a esse problema, com todos os locais de falha concentrados perto da terceira fileira de juntas de solda na área BGA.

A taxa de aquecimento durante a fase de pré-aquecimento deve ser controlada entre 1,5°C/s e 2,0°C/s. Este parâmetro é derivado da limitação de choque térmico para substratos orgânicos na Cláusula 6.4.1 da IPC-7095B. Uma taxa de aquecimento excessivamente rápida não apenas agrava o empenamento da PCB, mas também causa a expansão interna dos microporos no substrato de resina BT, reduzindo assim a resistência ao cisalhamento da junta de solda. Nossos testes de rastreamento mostram que quando a taxa de aquecimento de pré-aquecimento excede 2,3 ℃/s, a força média de pressão das juntas de solda em dispositivos BGA com passo de 0,4 mm diminui em 19%; o tempo de retenção deve garantir que a temperatura da superfície da almofada seja estável em 150 ℃ ± 5 ℃ por pelo menos 90 segundos para completar a ativação do fluxo e a remoção do filme de óxido, mas não deve exceder 120 segundos, caso contrário, o componente de resina na pasta de solda carbonizará excessivamente, resultando em resíduos enegrecidos após o refluxo que são difíceis de limpar. Certa vez, um cliente em Hefei definiu o tempo de espera para 135 segundos, fazendo com que a taxa de falsos positivos do AOI subisse para 34%.

A janela de tempo de refluxo deve ser comprimida entre 45 segundos e 65 segundos, com o tempo de manutenção da temperatura de pico estritamente limitado a 4 segundos a 8 segundos. Esta é a chave para prevenir a interdifusão excessiva da solda e o espessamento anormal da camada IMC. Medições reais mostram que se o pico de temperatura exceder 10 segundos, a espessura da fase Cu6Sn5 ultrapassará o valor crítico de 3,2 μm, reduzindo significativamente a vida útil do choque térmico. Durante o retrabalho de uma placa de estação base de comunicação em Nanjing, descobrimos que para o mesmo Xilinx FPGA, a taxa de quebra da junta de solda de amostras com um pico de permanência de 9 segundos foi 2,8 vezes maior do que a de amostras com um intervalo de 6 segundos após 1000 ciclos de -40°C/125°C; o processo de limpeza deve usar solventes de baixa tensão superficial aprovados pelo IPC-J-STD-033C, e a temperatura de limpeza não deve ser superior a 50 ℃, caso contrário o fluxo residual formará um gel higroscópico na parte inferior do BGA, acelerando o processo de corrosão galvânica. Certa vez, um cliente em Suzhou sofreu um surto concentrado de falhas de danos por ESD três meses após a entrega devido a esse problema.

Os operadores devem usar um detector XRF para verificar o conteúdo metálico da pasta de solda a cada turno e medir a mudança na espessura do estêncil com um micrômetro. O estêncil deve ser retirado de serviço quando o desgaste ultrapassar 8% do valor inicial, pois o erro real da área de abertura romperá a faixa de tolerância de ± 15% após a deformação do estêncil; após cada substituição do bico de ar quente, deve ser realizada uma calibração de temperatura de três pontos, ou seja, termopares tipo K são colocados no centro do bico, na borda esquerda e na borda direita para leitura síncrona. Se o desvio em qualquer posição exceder ±2°C, a recalibração será necessária e a qualificação não deverá ser julgada apenas pelo aviso de autoteste do equipamento; antes do retrabalho, deve ser confirmado que não há cobertura de blindagem na parte traseira do PCB e nenhum capacitor de tântalo de grande capacidade adjacente à área BGA, caso contrário, a dissipação de calor local anormal forçará os operadores a aumentar artificialmente a temperatura definida, colocando assim perigos ocultos de danos térmicos.