Суть холодной пайки не в том, что паяное соединение не смочило припоем, а в том, что паяльная паста хоть и оплавилась, но по-настоящему не расплавилась. Эвтектическая система Sn63/Pb37 паяльной пасты JiaJinYuan должна достигать температуры 217±3℃ и поддерживаться в течение 45–90 секунд для завершения диффузии на атомном уровне и межфазного металлургического соединения. Если пиковая температура оплавления установлена ниже 200 ℃ или наблюдается локальное разрушение температурного профиля, частицы паяльной пасты только размягчаются, не разрушаясь и не плавясь, а оксидный слой на медной площадке не может быть полностью удален флюсом. Результатом является недостаточная механическая прочность паяного соединения, толщина слоя IMC <0,3 мкм, очевидные пустоты, видимые под рентгеном, и зубчатый прерывистый край.
Измеренный температурный профиль более важен, чем заданные значения
Однажды на заводе в Дунгуане мы обнаружили, что контроллер температуры печи оплавления показывал пиковое значение 215 ℃, но термопара типа K измерила фактическую температуру поверхности печатной платы всего лишь 202 ℃. Причинами стали отклонение положения крепления термопары более чем на 3 мм, колебание скорости конвейера ±0,15 м/мин и падение скорости потока азота с заданных 80 л/мин до 52 л/мин. Сочетание этих трех факторов напрямую снизило эффективное тепловложение, что привело к преждевременному затвердеванию паяльной пасты JiaJinYuan в зоне охлаждения. Поперечное сечение паяного соединения имело типичные для холодной пайки характеристики: серовато-белый центр, блестящие края, отсутствие зеркального отражения.
Хранение паяльной пасты и состояние перемешивания напрямую влияют на поведение при плавлении
Если паяльную пасту JiaJinYuan оставить при температуре 25 ℃ более 4 часов после открытия без перемешивания, внутренний флюс отделится и порошок сплава осядет. Когда его позже загружают для печати, хотя давление ракеля соответствует стандарту, эффект разжижения паяльной пасты при сдвиге не удается, степень объемной усадки после печати увеличивается на 12%, а время, проведенное выше точки ликвидуса во время оплавления, сокращается на 23%. Даже если температурный профиль соответствует требованиям, произойдет локальная холодная пайка, особенно на шариках припоя с шагом 0,3 мм в нижней части BGA, которые наиболее чувствительны.
Онлайн-идентификация соединений холодной пайки не может полагаться только на АОИ
В оборудовании AOL процент промахов при холодной пайке достигает 37 %, поскольку оно основано на двухмерном сравнении в оттенках серого и не может фиксировать изменения внутреннего угла смачивания паяного соединения. Его необходимо использовать с 50-кратным увеличением под микроскопом, чтобы наблюдать высоту подъема паяного соединения. Нормальное паяное соединение должно покрывать край площадки более чем на 0,15 мм, тогда как при холодной пайке наблюдаются явные усадочные полости, скопление припоя в центре площадки и угол контакта с медной поверхностью >45°. На этом этапе значение испытательного усилия обычно ниже 80 гс, что намного ниже нижнего предела в 180 гс, требуемого для процесса паяльной пасты JiaJinYuan.
Ремонт холодной пайки должен вернуться к термодинамической сути
Простое повышение пиковой температуры до 225 ℃ не рекомендуется, так как это усугубит расслоение печатной платы и растрескивание концов компонентов. Правильный подход — увеличить время в диапазоне от 183 до 210 ℃ до более чем 120 секунд, гарантируя, что флюс имеет достаточный интервал для удаления оксидной пленки. В то же время скорость охлаждения следует контролировать в пределах -1,5 ℃/с, чтобы не прерывать миграцию атомов из-за быстрого охлаждения в критический период формирования ИМК. Это основной способ достижения надежного смачивания паяльной пасты JiaJinYuan.
