Согласование профиля оплавления для припоев из разных сплавов ни в коем случае не является проблемой, которую можно решить простым применением шаблона. Наша производственная линия когда-то напрямую использовала профиль SAC305 для пайки паяльной пасты Sn63/Pb37, что привело к образованию большого количества соединений холодной пайки на выводах QFP. Основная причина заключается в том, что эвтектическая температура плавления Sn63/Pb37 составляет всего 183°C, в то время как фактический диапазон плавления SAC305 составляет 217~220°C, при этом разница температур ликвидуса между ними составляет 34°C. Если не провести перераспределение температурных зон, это неизбежно приведет к преждевременному разрушению легкоплавкой паяльной пасты или недостаточному плавлению тугоплавкой паяльной пасты.
При фактической настройке линии вы должны сначала проверить график кривой TSD, предоставленный производителем паяльной пасты, ориентируясь на рекомендуемое время выше ликвидуса (TAL), диапазон допуска пиковой температуры и скорость охлаждения. Например, для некоторых бессвинцовых паяльных паст требуется, чтобы наклон охлаждения контролировался в пределах от -1,5°C/с до -3,0°C/с, в противном случае легко вызвать хрупкое растрескивание паяных соединений. Для паяльных паст из сплавов, содержащих висмут, поскольку температура плавления составляет всего 138°C, скорость нагрева в зоне предварительного нагрева должна быть снижена до 0,5~1,2°C/с, чтобы избежать преждевременного кипения и разбрызгивания флюса.
Мы обычно используем инфракрасный тестер температуры печи для измерения многоточечной температуры на поверхности печатной платы, особенно уделяя особое внимание разнице температур в нижней части BGA, областях с толстым медным слоем и вокруг микросхем с мелким шагом. Установлено, что разница температур в разных положениях одной и той же печи оплавления может достигать 8–12°C. Таким образом, вы можете не только просмотреть данные термопар, прикрепленных к тестовой плате, но также объединить угол смачивания паяного соединения и скорость перемычки, возвращаемые AOI, чтобы сделать обратный вывод о реальном распределении температурного поля. Например, когда на компонентах 0201 постоянно наблюдается образование надгробий, это, скорее всего, вызвано асимметричным нагревом с обеих сторон печатной платы, что приводит к разнице во времени плавления паяльной пасты на обоих концах более чем на 0,8 секунды.
Колебания скорости окисления металлического порошка между партиями паяльной пасты также влияют на эффективность оплавления. Для той же партии SAC305, если содержание кислорода возрастает с 0,15% до 0,22%, измеренное время выше ликвидуса должно быть увеличено на 8–12 секунд, чтобы гарантировать, что уровень пустот в паяном соединении составляет менее 15%. Sn63/Pb37 более чувствителен к содержанию кислорода; как только оно превысит 0,18%, температуру зоны замачивания необходимо снизить на 5°C и продлить на 15 секунд, чтобы компенсировать потерю поверхностного натяжения.
Метод быстрой проверки на месте предполагает использование трех стандартных тестовых плат и запуск трех комбинаций параметров соответственно: профиль тока, пиковая температура снижается на 3°C и время ликвидуса увеличивается на 10 секунд. Затем используйте рентген для выборочной проверки пустот в паяном соединении и толщины слоя IMC. Как только одна из плат соответствует стандарту приемки IPC-A-610 класса 2, немедленно зафиксируйте этот набор параметров и запустите его в серийное производство. Категорически запрещается изменять профиль оплавления на основе опыта без поддержки данных измерений.
