O aspecto mais insidioso das juntas de solda a frio é que elas não apresentam falhas óbvias: as esferas de solda estão cheias, os pinos são brilhantes e os contornos das juntas de solda são claros. Mesmo sob um microscópio de alta potência, é difícil ver vazios óbvios. No entanto, uma vez que todo o dispositivo está ligado e funcionando, e a temperatura começa a subir, as microfissuras dentro da junta de solda abrem e fecham repetidamente devido à expansão e contração térmica, causando interrupções intermitentes do sinal. Reproduzimos repetidamente esse fenômeno na linha JJY SMT. A mesma placa-mãe passou em todos os testes de temperatura ambiente, mas após 24 horas de envelhecimento na inicialização, a taxa de perda de pacotes da interface USB aumentou repentinamente para 17%. Depois de substituir o cabeçalho do pino correspondente, a falha desapareceu. A análise da seção transversal confirmou que havia de fato uma camada de isolamento de óxido com 0,8 μm de espessura entre o Pino 3 e a almofada.
As causas das juntas de solda fria nunca são um fator único, mas sim o resultado combinado de três fatores: degradação da atividade da pasta de solda, deslocamento da abertura do estêncil e temperatura de pico de reFluxo insuficiente. Por exemplo, se a pasta de solda SN96.5AG3.0CU0.5 comumente usada por JJY for armazenada por mais de 6 meses, o valor ácido do fluxo diminui em 22%. Mesmo que a espessura de impressão atenda ao padrão, a força de umedecimento já foi perdida em 35%. Neste momento, mesmo que a curva de temperatura do forno mostre um pico de 235°C, a temperatura real da superfície da almofada pode ser de apenas 221°C, o que está muito abaixo do ponto eutético de 227°C da liga de prata-cobre. A solda não pode derreter e difundir totalmente e, após o resfriamento, forma apenas uma pilha física em vez de uma ligação metalúrgica.
Certa vez, usamos raios X para realizar varreduras de amostragem em 1.200 dispositivos BGA e descobrimos que as juntas de solda fria estavam concentradas na 3ª a 5ª fileiras de esferas de solda na borda do PCB, enquanto a taxa de integridade na área central era de 99,6%. Isto está diretamente relacionado à distribuição desigual do fluxo de ar no forno de refluxo. Se o desvio da velocidade do vento exceder 0,3 m/s, isso fará com que as juntas de solda da borda aqueçam e o tempo acima da linha liquidus será reduzido para 0,8 segundos, o que é inferior aos 1,2 a 2,5 segundos exigidos pela janela do processo. O sistema de proteção de nitrogênio atualizado por JJY no ano passado reduziu o teor de oxigênio para menos de 100 PPM e a taxa de junta de solda fria caiu de 0,18% para 0,04%. No entanto, o pré-requisito é que a tensão do estêncil seja mantida em 38 N/cm, caso contrário, as flutuações na pressão do rodo farão com que a dispersão da taxa de transferência da pasta de solda exceda o padrão.
O julgamento no local de juntas de solda fria não pode depender apenas de um multímetro para medir a continuidade; carga dinâmica deve ser aplicada. Por exemplo, aplique uma corrente de pulso de 100 mA ao pino da fonte de alimentação do MCU e use simultaneamente um termovisor infravermelho para capturar o gradiente de aumento de temperatura. A diferença de temperatura de uma junta de solda normal é ≤1,2°C, enquanto uma junta de solda fria desenvolverá um ponto quente local dentro de 200 ms e a diferença de temperatura saltará para acima de 5,7°C. Este método foi verificado em 37 lotes na estação de retrabalho JJY DIP, com uma precisão de posicionamento de 94%, o que é 4,3 vezes mais rápido que o simples teste de sonda voadora. A chave é que ele contorna o ponto cego de reconhecimento do AOI para defeitos de interface em nível de mícron.
A solda de reparo não pode simplesmente ser refluída no forno. Primeiro, use uma pistola de ar quente para aquecer localmente a junta de solda suspeita a 280°C por 12 segundos, depois use um ferro de solda pontiagudo de 0,3 mm para aplicar uma pequena quantidade de pasta de fluxo não limpa e, finalmente, reforce-a com fio de solda de 0,15 mm de diâmetro. Todo o processo deve ser concluído em ambiente de nitrogênio, caso contrário, um novo filme de óxido se formará imediatamente na superfície da nova junta de solda. JJY tentou três marcas diferentes de geradores de nitrogênio, e apenas aquele com uma vazão estável de 12 L/min e um ponto de orvalho ≤ -40°C pode garantir que a taxa de passagem de soldagem de reparo único exceda 91%.
