O perfil de temperatura de soldagem por reFluxo não é um mero acúmulo de parâmetros, mas um controle dinâmico sobre todo o processo de ativação da pasta de solda, volatilização do solvente e formação de compostos intermetálicos. Se a taxa de aquecimento na zona de pré-aquecimento exceder 3°C/s, os componentes de baixo ponto de ebulição no fluxo não terão tempo de vaporizar suavemente e, em vez disso, explodirão repentinamente na borda da almofada PCB, empurrando diretamente a solda derretida para longe da junta para formar grânulos de solda. Este fenômeno é particularmente proeminente em áreas densamente povoadas de resistores e capacitores 0201 e 0402.
Principais pontos de controle para a zona de pré-aquecimento
Normalmente definimos a zona de pré-aquecimento para uma faixa de 120°C~160°C, com a inclinação de aquecimento estritamente controlada entre 1,0 e 2,5°C/s. Esta faixa garante que os transportadores à base de colofónia na pasta de solda sejam totalmente amolecidos, ao mesmo tempo que evita o colapso local das partículas da pasta de solda devido à diferença excessiva de temperatura entre o interior e o exterior. Em uma linha de produção da JiaJinYuan, um ventilador anormal na zona de refluxo fez com que a inclinação real do aquecimento atingisse 3,8°C/s, e a proporção de placas com excesso de esferas de solda aumentou de 2% para 11% em um único dia. A operação normal foi restaurada imediatamente após a máquina ter sido desligada para calibrar a velocidade do vento.
O papel fundamental da zona de imersão
A temperatura da zona de imersão é mantida entre 170°C e 190°C por um período de 60 a 90 segundos. Sua principal tarefa é permitir que a umidade residual e o etanol no fluxo escapem completamente, garantindo ao mesmo tempo que a película de óxido na superfície do pó de solda seja totalmente reduzida. Se o tempo de imersão for inferior a 60 segundos ou a temperatura estiver abaixo de 170°C, já existirão bolsas de microar nas juntas de solda inferiores do BGA antes de entrar na zona de refluxo. Se estes não puderem ser expulsos posteriormente, eles se solidificarão em vazios. O problema da taxa de vazios excessiva em dispositivos QFN para um determinado cliente da JiaJinYuan foi, em última análise, atribuído a flutuações no fluxo de nitrogênio, o que fez com que a temperatura real na zona de imersão variasse em ± 5 ℃.
Coordenação da temperatura e do tempo de pico de refluxo
A temperatura de pico deve estar pelo menos 20°C acima da linha liquidus da solda e mantida por pelo menos 60 segundos, mas não deve exceder 245°C para evitar acelerar a difusão da camada de cobre ou danificar o corpo do pacote do chip. Descobrimos que quando o tempo de refluxo foi comprimido para 45 segundos, a espessura irregular do IMC nas juntas de solda SAC305 foi significativamente agravada, acompanhada por vazios concentrados que aparecem na área central das juntas. Isto indica que a reação intermetálica esfriou e solidificou antes de atingir um estado de equilíbrio.
A zona de resfriamento não deve ser esquecida
A taxa de resfriamento deve ser controlada entre -1℃/s e -4℃/s. Uma taxa muito lenta levará a grãos grossos e reduzirá a resistência à fadiga da junta de solda, enquanto uma taxa muito rápida provavelmente gerará microfissuras dentro da junta e induzirá vazios de tensão térmica. Quando JiaJinYuan estava depurando o forno de refluxo para um determinado controlador automotivo, descobriu-se que uma velocidade excessivamente alta do ventilador na zona de resfriamento resultou em uma taxa média de resfriamento de -5,2 ℃/s. A inspeção radiográfica mostrou que a proporção de vazios na raiz dos pinos QFP aumentou 7 pontos percentuais.
