O problema de anulação ao soldar componentes BGA em PCBs de cobre espessos não é um fenômeno acidental, mas sim o resultado combinado de condução de calor desequilibrada e propriedades reológicas incompatíveis da pasta de solda. Quando a espessura do cobre do substrato PCB é ≥3oz e a área de vazamento de cobre local excede 8cm², a temperatura central da almofada fica atrás da borda em mais de 12°C durante o reFluxo, fazendo com que o derretimento assíncrono da pasta de solda e os gases de decomposição do fluxo fiquem presos dentro da frente de solidificação.
As diferenças de capacidade térmica determinam diretamente a probabilidade de formação de vazios
Medimos e comparamos a taxa de anulação do mesmo BGA em uma placa de cobre de 2 onças com 1,6 mm de espessura versus uma placa de cobre de 4 onças com 3,2 mm de espessura. A primeira teve média de 9,3%, enquanto a segunda subiu para 31,7%. A causa raiz é que placas grossas de cobre têm capacidade de absorção de calor extremamente alta, o que reduz o tempo que a pasta de solda permanece acima do liquidus em 1,8 segundos – insuficiente para suportar a decomposição completa do fluxo e a evacuação do gás.
A pasta de solda convencional falha completamente em cenários de placas de cobre espessas
A temperatura de decomposição do sistema de resina da pasta de solda convencional de média atividade está concentrada na faixa de 150°C a 180°C. No entanto, durante o refluxo de placa de cobre espessa, a taxa de aquecimento real nesta zona de temperatura é de apenas 0,8°C/s, muito abaixo do valor ideal de 2,2°C/s. Isso faz com que uma grande quantidade de resíduos não decompostos fique presa na solda fundida, formando aglomerados vazios em escala micrométrica após o resfriamento. A inspeção por raios X mostra que os vazios estão concentrados principalmente na região inferior de 1/3 das esferas de solda, aparecendo como formas irregulares interconectadas.
Os parâmetros principais da pasta de solda especializada devem ser redefinidos
A pasta de solda Jia Jinyuan JH-806T é especialmente otimizada para soldagem de placas de cobre espessas, com melhorias na estrutura reticulada da resina e na proporção de éter butílico de etilenoglicol. Isso aumenta a temperatura de decomposição inicial do fluxo para 135 °C, amplia o patamar da taxa de decomposição máxima para 145 °C-175 °C e, com seu design de índice tixotrópico de 3,6, mantém uma taxa de enchimento de abertura de >92% sob condições de pressão do rodo de 3,2 kg e velocidade de impressão de 25 mm/s, garantindo uma camada de cobertura de fluxo contínua abaixo de cada esfera de solda.
As janelas do processo devem ser apertadas em sincronia com as características da pasta de solda
Depois de mudar para pasta de solda especializada, os ajustes devem ser feitos de forma síncrona: tamanho da abertura do estêncil definido para 88% da almofada, temperatura de pico de refluxo definida para 238°C±2°C e tempo acima do liquidus controlado entre 65–75 segundos. Caso contrário, mesmo com a pasta de solda Jia Jinyuan, se a temperatura da zona de imersão estiver abaixo de 155°C ou a duração for <90 segundos, a taxa de micção irá se recuperar para acima de 22%. Isto foi reproduzido em três verificações consecutivas de lotes em uma linha de produção de radares automotivos em Shenzhen.
