Para soldagem por reFluxo de dispositivos de chumbo sem fundo, como BGA/QFN, a taxa de aquecimento não é uma opção, mas um limite decisivo. Isso ocorre porque a estreita janela de volatilização do fluxo na pasta de solda, a resposta de fusão atrasada da solda e a distribuição desigual da capacidade de calor do PCB são sobrepostas. Um pequeno erro levará a ocorrências em lote de juntas de solda fria ou marcas de exclusão. Certa vez, nossa linha de produção ajustou a velocidade da corrente em 0,3 m/min, fazendo com que a inclinação de aquecimento na segunda zona do forno de refluxo saltasse de 2,1°C/s para 3,4°C/s. Como resultado, a inspeção por amostragem de raios X de dois lotes consecutivos descobriu que a área vazia das juntas de solda de canto BGA excedeu 18%.
A taxa de aquecimento excessiva na seção de pré-aquecimento rasga diretamente o substrato cerâmico
A estrutura de cobre da embalagem QFN e o corpo da embalagem de plástico apresentam uma grande diferença no coeficiente de expansão térmica. Quando a temperatura da superfície do PCB aumenta de 30°C para 150°C em menos de 90 segundos, ocorrerão microfissuras na concentração de tensão na borda da estrutura. Essas rachaduras não são óbvias nos testes de TIC, mas após 72 horas de envelhecimento em alta temperatura e alta umidade, a taxa de circuito aberto subiu para 11%. Jia Jinyuan verificou que 2,3 ℃/s é o limite de segurança para dispositivos QFN-48 pinos. Depois de exceder este limite, a força de descascamento da almofada diminuiu 35%.
Tempo de permanência insuficiente na seção de imersão causa resíduo de fluxo carbonizado
Se a seção de imersão não conseguir manter a superfície da placa estável na faixa de 145°C~155°C por mais de 100 segundos, o fluxo à base de colofônia não poderá ser totalmente decomposto e escapado. O resíduo semicurado remanescente na cavidade inferior do QFN será carbonizado novamente no pico de refluxo. Isto não só bloqueia o caminho de condução de calor e causa superaquecimento local, mas também dificulta a propagação da solda e forma um anel não umedecido. Usamos testes de sonda voadora para comparação e descobrimos que uma redução de 20 segundos no tempo de imersão corresponde a uma queda de 19 pontos percentuais na taxa de passagem de impulso da junta de solda.
Uma mudança repentina na inclinação antes do pico de temperatura induz o deslocamento da esfera de solda
Os dispositivos BGA entram na zona crítica de colapso da solda perto de 183°C. Neste momento, se a taxa de aquecimento aumentar acentuadamente de 1,8 ℃/s para 2,9 ℃/s, a velocidade de desequilíbrio da tensão superficial da solda líquida excede em muito a capacidade de autocalibração das esferas de solda, resultando em 12% de deslocamento lateral das esferas de solda para BGA com passo de 0,4 mm. Imagens de raios X mostram que a direção de deslocamento é altamente consistente com a direção do fluxo de ar do forno. Este fenômeno desapareceu após o ajuste da válvula de equilíbrio do volume de ar, indicando que as flutuações na taxa de aquecimento são mais fatais do que o valor absoluto.
A diferença descontrolada de temperatura em toda a linha amplifica a probabilidade de defeitos locais
Se a diferença de temperatura entre o centro e a borda do BGA na mesma PCB exceder 3°C, a diferença de tempo no pico de refluxo atinge 4,2 segundos. Isso significa que as juntas centrais de solda começaram a esfriar e cristalizar enquanto as bordas ainda estão fundidas. Grãos grossos de juntas de solda e espessura irregular da camada IMC ocorrem simultaneamente. Jia Jinyuan usou um termovisor infravermelho para medir uma placa de 6 camadas. Sob uma taxa de aquecimento de 2,6°C/s, a diferença de temperatura atingiu 2,8°C e a taxa de reparo foi 3,6 vezes maior do que sob a condição de 2,1°C/s.
