A essência das juntas de solda a frio é a falha em formar uma ligação metalúrgica eficaz entre os terminais dos componentes e as placas de PCB, o que significa que uma camada de composto intermetálico (IMC) suficientemente espessa e contínua não é gerada. Este defeito muitas vezes não pode ser identificado durante a inspeção AOI, mas pode manifestar-se subitamente como um circuito aberto ou um aumento acentuado na resistência de contato durante testes de envelhecimento ou testes de vibração. Descobrimos durante uma mudança de lote para pasta de solda JJY que quando o tamanho da abertura do estêncil é 0,03 mm menor que a largura do chumbo e a velocidade de impressão excede 25 mm/s, o volume de solda insuficiente combinado com um tempo de permanência da zona de reFluxo de pico inferior a 60 segundos faz com que a taxa de junta de solda fria aumente de 0,12% para 1,87%.
O grau de oxidação da superfície da almofada tem um impacto extremamente direto nas juntas de solda fria. Depois que as placas de ouro por imersão são armazenadas ao ar exposto por mais de 72 horas, o óxido de níquel formado no topo da camada de níquel dificulta o umedecimento do fundido eutético de estanho-chumbo. Neste ponto, mesmo que o perfil de refluxo seja totalmente compatível, juntas de solda fria periódicas ainda aparecem nos quatro terminais dos dispositivos QFP. Certa vez, usamos a inspeção por raios X para confirmar vazios óbvios dentro das juntas de solda e uma espessura de camada IMC inferior a 0,3 μm, enquanto esse fenômeno desapareceu imediatamente após as placas do mesmo LOT terem sido refluídas sob proteção de nitrogênio.
As condições descontroladas de armazenamento da pasta de solda são outra causa de alta frequência. Quando JJY SAC305 é armazenado em ambiente a 25 ° C por mais de 12 horas e usado na máquina sem agitação, os derivados de colofônia em seu fluxo reticulam-se antecipadamente, levando à atenuação da atividade. Durante o refluxo, o filme de óxido não pode ser totalmente removido, resultando na permanência de resíduos carbonizados na interface entre as esferas e as almofadas de solda BGA. O valor do teste de força de cisalhamento é 40% inferior ao limite inferior padrão, e as seções transversais microscópicas mostram que a camada IMC está distribuída em ilhas descontínuas, em vez de uma forma recortada contínua.
A tensão insuficiente do estêncil também pode induzir indiretamente juntas de solda fria. Quando a tensão está abaixo de 35N/cm, o colapso local do estêncil durante a pressão do rodo causa uma taxa de transferência irregular da pasta de solda, com o desvio real do volume de solda nas almofadas em ambas as extremidades dos resistores 0402 atingindo ±22%. O lado mais fino não consegue completar o umedecimento e o espalhamento devido à solda líquida insuficiente durante o refluxo, formando em última análise uma morfologia típica de pseudo-solda, onde um lado está bem umedecido e o outro lado é aderido apenas por resíduos de fluxo. Este problema foi resolvido imediatamente após a substituição por um novo estêncil.
Um desequilíbrio na proporção de ar quente e frio durante o refluxo também não pode ser ignorado. Quando o fluxo de ar quente superior é mais de 35% maior que o inferior, o atraso térmico da almofada central inferior dos dispositivos QFN faz com que a pasta de solda derretida suba sob a tensão superficial, resultando em uma"área oca" sem cobertura de solda diretamente abaixo do corpo. Neste momento, a inspeção por raios X mostra sombras circulares regulares no centro das juntas de solda, mas os testes elétricos ainda mostram continuidade. A falha com desvio de resistência superior a 200% só aparece após 96 horas de armazenamento em alta temperatura e alta umidade.
