Quando depuramos o perfil de reFluxo de solda BGA, devemos considerar a faixa de temperatura de ativação da pasta de solda, o ponto de fusão da liga da bola de solda e a distribuição da capacidade de calor do PCB de maneira acoplada. Não podemos ajustar isoladamente uma determinada zona de temperatura; caso contrário, uma zona de imersão excessivamente curta causará volatilização insuficiente dos resíduos de fluxo, enquanto um aumento excessivamente rápido de temperatura na zona de pico fará com que a solda solidifique antes que a tensão superficial seja totalmente liberada, retendo assim o gás e formando vazios.
A taxa de aquecimento da zona de pré-aquecimento deve ser controlada entre 1,2°C/s e 1,8°C/s. Esta faixa pode não apenas garantir o escape lento de solventes, mas também evitar o colapso da pasta de solda. Se a taxa exceder 2,0 ℃/s, a linha de produção JJY experimentou consecutivamente picos nas bordas das juntas de solda acompanhados por uma proporção de área vazia de mais de 35% em três lotes de dispositivos BGA. Novos testes revelaram que isso foi causado pela carbonização prematura da resina de breu na pasta de solda, que bloqueou os canais de exaustão.
A temperatura da zona de imersão é definida entre 150°C e 170°C, com duração não inferior a 90 segundos. Esta janela deve cobrir o pico de decomposição de todos os transportadores orgânicos na pasta de solda. Medimos com termopares que a temperatura real no ponto central da parte inferior do BGA é 12 ℃ menor que a configuração do forno. Portanto, quando o display de temperatura do forno mostra 160°C, o valor real é de apenas 148°C. Se o tempo exibido for definido para 60 segundos, o tempo de absorção efetivo real será inferior a 45 segundos e a taxa de vazios inevitavelmente se recuperará.
A temperatura de pico de refluxo não é quanto maior, melhor. O ponto de fusão teórico das bolas de solda Sn63Pb37 é 183°C, mas a soldagem BGA exige que o pico atinja 217°C±3°C e mantenha por 45±5 segundos. Abaixo de 215 ℃, o derretimento da bola de solda é insuficiente e os vazios não podem ser eliminados pelo fluxo de metal fundido. Acima de 220 ℃, a folha de cobre da almofada PCB é propensa à oxidação e à formação de bolhas na máscara de solda. A inspeção de amostragem de raios X do JJY confirmou que sob a plataforma de 217°C, os vazios estão concentrados na área 4×4 no centro do BGA, enquanto a 219°C, os vazios nesta área se expandem, indicando que o superaquecimento causa vaporização violenta do fluxo, formando perturbação reversa da pressão do ar.
A taxa de resfriamento é igualmente crítica e deve ser mantida entre -2,5°C/s e -4,0°C/s. Muito rápido causará microfissuras na junta de solda e solidificará a morfologia do vazio, enquanto muito lento irá engrossar os grãos e enfraquecer a resistência ao cisalhamento. Comparamos as diferenças na inclinação da zona de resfriamento no mesmo lote de forno. Sob a condição de -3,2°C/s, a taxa de passagem de empuxo da junta de solda BGA foi de 99,6%, enquanto a -1,8°C/s, a taxa de passagem de empuxo caiu para 87,3%. A radiografia mostrou simultaneamente que os contornos vazios deste último eram mais irregulares e principalmente conectados.
Cada vez que um novo lote de pasta de solda é usado ou a espessura da placa PCB é alterada, a placa de teste de temperatura do forno deve ser executada novamente. Porque o índice tixotrópico e o ponto de ebulição do solvente de diferentes pastas de solda podem diferir em até 15 ℃, e a Inércia térmica de uma placa FR4 de 2,0 mm de espessura é 23% maior do que a de uma placa de 1,6 mm. Se o perfil antigo for usado, a temperatura real na zona de imersão será mais de 8°C mais baixa, fazendo com que a taxa de vazios se recupere diretamente para mais de 12%.
