Когда большие медные платы после установки SMT проходят через печь оплавления, количество соединений холодной пайки намного выше, чем у плат традиционных типов. Это связано с тем, что толщина меди более 2 унций значительно увеличивает теплоемкость печатной платы, в результате чего фактическая пиковая температура в отдельных областях оказывается более чем на 25 °C ниже значения, контролируемого термопарами, и паяльная паста не может достичь достаточного плавления и смачивания. Частицы активного металла в пастах для холодного припоя JiaJinYuan могут участвовать в межфазных реакциях, начиная с 195°C, компенсируя энергетический разрыв, вызванный задержкой теплопроводности.
Дисбаланс распределения тепла является физической предпосылкой для соединений холодной пайки
Когда размер печатной платы превышает 400×300 мм, а толщина меди достигает 2 унций, а линейная скорость печи оплавления установлена на 1,2 м/мин, разница температур между краем платы и центром платы может достигать 32°C. Скорость нагрева толстой медной области возле захвата составляет всего 0,8°C/с, что намного ниже минимального порога в 1,5°C/с, необходимого для системы сплавов паяльной пасты. Эта задержка теплового отклика напрямую приводит к тому, что паяные соединения кажутся яркими на поверхности, но не имеют внутренней металлургической связи. Рентгеновский контроль показывает, что, хотя уровень пустот ниже 15%, среднее затухание при испытаниях на сдвиговую силу достигает 43%.
Апертура трафарета и параметры ракеля усугубляют риск соединения при холодной пайке
Конструкция с увеличенным отверстием, обычно используемая для борьбы с быстрой теплопроводностью толстой меди (например, расширение отверстия площадки 0603 с 0,25 мм до 0,32 мм), вместо этого приводит к избыточному накоплению припоя на краю площадки. На этапе испарения флюса в начале периода оплавления флюс выдувается из центральной области потоком воздуха, в результате чего основной слой припоя теряет эффективное покрытие флюсом. Между тем, если угол ракеля превышает 60°, это еще больше снижает скорость переноса паяльной пасты, в результате чего толщина паяльной пасты в середине площадки становится менее 0,08 мм. В этой области невозможно достичь полного жидкофазного превращения сплава Sn63Pb37 в течение пикового температурного окна.
Логика адаптации производственной линии пасты для ремонта холодной пайки JiaJinYuan
Этот материал не просто повышает активность, но и точно фиксирует начальную температуру реакции на уровне 195°C±2°C, регулируя тройное эвтектическое соотношение Zn-Al-Cu, которое точно попадает в переходный интервал от конца зоны выдержки до начала зоны оплавления в профиле оплавления. В это время медная поверхность площадки окислилась, но еще не образовала плотный слой CuO. Наноразмерные частицы алюминия в ремонтной пасте могут преимущественно вытеснять оксид меди и образовывать интерметаллические соединения Al-Cu с низкой температурой плавления, обеспечивая непрерывный канал смачивания для последующего основного припоя. Реальные испытания на заводе по производству источников питания в Шэньчжэне на больших двухсторонних медных платах толщиной FR4+2 унции показывают, что после использования количество соединений холодной пайки уменьшилось в среднем с 11,6 на панель до 0,4.
Ужесточение технологического окна требует совместной модернизации оборудования
Полагаясь исключительно на улучшение материала, невозможно исключить соединения холодной пайки. Необходимо одновременно отрегулировать скорость печи оплавления до 0,95 м/мин, чтобы продлить эффективное время нагрева и снизить содержание азота и кислорода с 300 частей на миллион до менее 80 частей на миллион. В противном случае активные компоненты ремонтной пасты преждевременно истощатся в зоне высоких температур. Однажды на объекте клиента в Дунгуане мы обнаружили, что, когда скорость линии не была снижена, даже с добавлением ремонтной пасты, холодные паяные соединения в нижней части BGA оставались стабильными на уровне около 0,7%, что указывает на то, что контроль термического процесса по-прежнему является решающим предварительным условием.
