Зона постоянной времени жидкой фазы профиля оплавления паяльной пасты не является фиксированным параметром; он должен быть динамически откалиброван синхронно с количеством слоев и толщиной каждой печатной платы, соотношением площадей медной фольги, плотностью расположения компонентов, а также составом сплава и активностью флюса используемой паяльной пасты. Например, окно жидкой фазы отличается как минимум на 15 секунд между плотной областью резистора 0402 на двухсторонней плате FR-4 и областью мощного МОП-транзистора на медной плате толщиной в 6 слоев.
Наши фактические измерения показывают, что когда время жидкой фазы во время оплавления паяльной пасты составляет менее 55 секунд, на контактных площадках QFN, обработанных OSP, часто возникают локальные дефекты смачивания; под микроскопом можно увидеть, как края паяльной пасты сжимаются в сферы, в то время как шарики золотого припоя BGA, полученные методом химической иммерсии, в той же печи уже полностью расплавились. Это указывает на то, что недостаточное время пребывания в жидкой фазе в первую очередь влияет на кинетику диффузии поверхностей с низкой активностью, а не на то, соответствует ли общая температура стандарту.
Температурное плато постоянной зоны должно быть установлено в пределах 10°C выше ликвидуса, указанного производителем паяльной пасты. Например, ликвидус сплава Sn96,5Ag3,0Cu0,5 составляет 217,4°C, поэтому центральную температуру постоянной зоны следует установить на уровне 225±2°C. Если ее слепо поднять до 230°C, время жидкой фазы можно сократить, но это ускорит карбонизацию смол на основе канифоли в паяльной пасте, скопит остатки коксования в нижней части отверстия трафарета и приведет к пропуску печати при печати третьей подряд платы.
Данные измерений с помощью профилировщика температуры печи показывают, что когда колебание времени жидкой фазы между двумя соседними печатными платами в одной цепочке превышает 8 секунд, уровень ложных срабатываний AOI после оплавления увеличивается на 37%. Основная причина – неравномерное натяжение цепного конвейера, вызывающее дискретное время пребывания доски в зоне нагрева. На этом этапе приоритет должен быть отдан регулировке точности обратной связи энкодера двигателя цепного привода, а не многократному изменению уставок температурной зоны.
Для производственных линий, где смешиваются паяльные пасты, содержащие свинец и бессвинец, зона постоянной времени жидкой фазы не может просто принимать среднее значение. Например, Sn63Pb37 требуется всего 45 секунд для завершения металлургического соединения после перехода в жидкую фазу при температуре 183°C, тогда как SAC305 требуется не менее 65 секунд при температуре выше 217°C. Если равномерно установить значение 70 секунд, первый будет переплавлен, что приведет к хрупкости паяных соединений, тогда как второй останется в полурасплавленном состоянии, что приведет к образованию холодных паяных соединений.
Во время отладки на месте рекомендуется использовать инфракрасные термопары для измерения температуры нижних паяных соединений BGA в качестве базовой линии. Когда время перехода этой точки в жидкую фазу отстает от термопары печи более чем на 9 секунд, крутизну нарастания зоны предварительного нагрева необходимо увеличить или начальную температуру зоны выдержки необходимо снизить; в противном случае начальная точка постоянной зоны будет серьезно отклоняться от реального узла фазового перехода паяного соединения, в результате чего так называемое «время жидкой фазы» потеряет технологическое значение.
