A soldagem de placas de cobre espessas não é simplesmente uma questão de imprimir pasta de solda e enviá-la através do forno de reFluxo; toda a cadeia do processo deve ser recalibrada em torno da alta condutividade térmica, baixa molhabilidade da solda e características de grande capacidade térmica do substrato de cobre. Caso contrário, as juntas de solda são altamente propensas à delaminação interfacial, espessamento anormal do IMC ou queima local sob condições de operação de carga total em OBCs de veículos de energia nova ou inversores de acionamento principal.
A espessura do cobre e a estrutura da almofada devem ser reprojetadas de forma síncrona
A velocidade de condução de calor de uma camada de cobre com 2 mm de espessura é quase 7 vezes maior que a do cobre convencional de 1 onça. Se as dimensões da almofada e as aberturas da máscara de solda das placas FR4 tradicionais forem mantidas, o calor será rapidamente retirado pelo substrato de cobre durante o refluxo, evitando que a solda derreta e se espalhe totalmente. Nossas medições mostram que para cada aumento de 0,5 mm no diâmetro externo da almofada em relação à espessura do cobre, a almofada deve ser expandida sincronizadamente em 0,3 mm e a abertura da máscara de solda deve se estender pelo menos 0,15 mm Além da almofada em cada lado. Caso contrário, a pasta de solda será puxada lateralmente durante a fase de pré-aquecimento, resultando em volume insuficiente da junta de solda.
A pasta de solda deve corresponder às características de atraso de molhamento do cobre espesso
JiaJinYuan verificou três sistemas de liga. A temperatura de Início de umedecimento de 63/37 em cobre espesso é 22 ℃ mais alta do que em placas convencionais, enquanto o SAC305, devido ao seu alto teor de prata, exibe um atraso óbvio na subida da solda em 185 ℃. A formulação final selecionada é SAC405, que possui uma faixa de fusão mais ampla e um gradiente de tensão superficial mais gradual, mantendo uma progressão de umedecimento estável na faixa de 217°C~228°C. Combinado com uma espessura de estêncil de 0,035 mm e um ângulo de rodo de 90°, garante que a plenitude das juntas de solda formadas uma única vez atenda ao padrão.
O perfil de refluxo deve neutralizar a Inércia térmica do substrato de cobre
Uma temperatura de pico convencional de 245°C é apenas o ponto de partida para placas grossas de cobre. Forçamos a zona de imersão a ser estendida para 90 segundos e mantida a 205±3°C para permitir que os resíduos de fluxo se decomponham completamente, enquanto reduzimos a taxa de aceleração de 2,5°C/s para 1,3°C/s para evitar a formação de um gradiente térmico excessivo entre o substrato de cobre e a solda da almofada. Caso contrário, microfissuras se formarão nas juntas de solda inferiores do BGA durante o estágio inicial de resfriamento devido ao encolhimento irregular, e a taxa de vazios detectada por raios X geralmente excede 25%.
A inspeção pós-soldagem não pode depender apenas da aparência do acabamento
A confirmação do primeiro artigo após a soldagem de placas de cobre espessas deve incluir três pontos: usar um termovisor para capturar a distribuição do campo de temperatura superficial das juntas de solda sob uma carga total de 120A, com uma diferença de temperatura superior a 8°C considerada como um caminho térmico anormal; usando varredura ultrassônica para verificar a delaminação em forma de anel dentro das juntas de solda, que é uma característica típica de má ligação na zona de transição IMC de substrato de cobre-solda; finalmente, realizando 50 ciclos de choque térmico de -40°C~125°C para observar se há elevação em nível de mícron nas bordas da junta de solda, um fenômeno com taxa de recorrência de 73% em placas sem rugosidade da superfície de cobre.
