Nossos testes de linha de produção descobriram que quando a pasta de solda é usada na soldagem por reFluxo de nitrogênio, o acabamento superficial das juntas de solda é significativamente melhor do que em um ambiente com ar. Isto ocorre porque o nitrogênio suprime efetivamente a oxidação excessiva do pó de estanho e dos componentes ativos no fluxo em altas temperaturas, ao mesmo tempo que reduz a tensão interfacial entre a solda fundida e a almofada, resultando em umedecimento e espalhamento mais completos. Especialmente ao processar PCBs com acabamento OSP, a altura de subida da junta de solda sob atmosfera de nitrogênio aumentou em média 0,12 mm e o risco de formação de ponte diminuiu aproximadamente 37%, o que é totalmente consistente com os dados AOI que rastreamos continuamente em 12 lotes.

A soldagem por refluxo de nitrogênio também tem um impacto substancial no caminho de decomposição térmica de resinas à base de colofônia em pasta de solda. Atrasa a tendência de carbonização do fluxo antes do pico de temperatura, tornando os resíduos mais uniformes e fáceis de limpar. Em contraste com In, a mesma pasta de solda em ambiente de ar geralmente desenvolve manchas de queimaduras locais acima de 210 ℃, levando diretamente a um aumento na taxa de mau contato para sondas de teste de TIC. Certa vez, comparamos o número de esferas de solda para a mesma pasta de solda sem chumbo sob duas atmosferas: sob condições de nitrogênio, o número médio de esferas de solda por placa caiu de 8,6 para 1,3, uma redução de 84,9%. Este resultado é particularmente proeminente na soldagem de componentes 0201 usando aberturas de estêncil de 0,3 mm.

Contudo, deve ser sublinhado que o azoto não é uma panaceia. Se a própria pasta de solda tiver baixo teor de metal ou baixa estabilidade de viscosidade, mesmo a introdução de nitrogênio de alta pureza não poderá melhorar os problemas de abatimento. Em vez disso, uma atmosfera redutora excessivamente forte pode causar umedecimento excessivo, levando ao transbordamento lateral. Encontramos um lote de pasta de solda onde as bordas das juntas de solda pareciam brilhantes e esbranquiçadas após refluxo em nitrogênio. A análise SEM-EDS confirmou a precipitação anormal da fase de estanho, que foi finalmente atribuída a flutuações de temperatura superiores a 2°C durante o transporte da cadeia de frio daquele lote.

In operação real da linha de produção, a configuração da taxa de fluxo de nitrogênio deve corresponder à velocidade da corrente e ao volume da câmara do forno. Combinamos uma velocidade de corrente de 1,8m/min com uma vazão de nitrogênio de 25L/min. Se a vazão cair abaixo de 20L/min, a concentração de oxigênio dentro do forno irá se recuperar acima de 800ppm, ponto em que pontos escuros fracos já podem ser observados nas almofadas OSP. Por outro lado, exceder 30L/min causará distúrbios na uniformidade da temperatura, particularmente propensos à soldagem a frio em BGAs na parte inferior de placas de montagem mista de dupla face. Os testes de pureza do nitrogênio não podem confiar nos relatórios de fábrica do fabricante; A medição diária no local dos valores de entrada usando um analisador de oxigênio portátil é obrigatória. Exigimos estritamente que as leituras no local permaneçam estáveis ​​em 99,99% com flutuações que não excedam ±0,005% antes de permitir a inicialização do equipamento.

Para pastas de solda contendo prata, as vantagens da soldagem por refluxo de nitrogênio estão mais concentradas na vida útil da fadiga térmica. Realizamos testes de envelhecimento acelerado: após os mesmos 1000 ciclos de -55°C/125°C, o comprimento de propagação de fissuras das juntas de solda QFN soldadas sob nitrogênio foi 42% menor do que no ambiente aéreo. Isto está diretamente relacionado à supressão da oxidação do limite de grão para ligas de estanho-prata-cobre sob condições de baixo oxigênio. Contudo, deve-se notar que a proteção com nitrogênio pode, em vez disso, exacerbar a tendência à fratura frágil das pastas de solda contendo bismuto. Portanto, antes de mudar para um processo de nitrogênio, a curva DSC da pasta de solda e a distribuição real da espessura da camada IMC das juntas de solda devem ser verificadas novamente.