Тепловая мощность большой площади медной фольги на силовой плате накопителя энергии намного превышает теплоемкость обычных печатных плат. В сочетании с большими контактными площадками площадью более 8 мм² обычная паяльная паста весьма склонна к замедленному плавлению и прерывистому смачиванию на стадии оплавления из-за неравномерного локального поглощения тепла, что в дальнейшем образует концентрированные пустоты диаметром более 150 мкм. Мы столкнулись с тремя последовательными сбоями в пробном производстве на производственной линии заказчика инверторов в Дунгуане, и основной причиной было неправильное использование паяльной пасты общего назначения с индексом тиксотропии всего 2,3, скорость деформации после печати которой достигала 18%, что намного превышает порог деформации в 6%, допускаемый для больших площадок.
Паяльная паста для больших площадок должна одновременно соответствовать трем жестким требованиям: вязкость, поддерживаемая на уровне 850±50 Па·с, чтобы обеспечить отсутствие провисания при отверстиях трафарета толщиной 0,15 мм, индекс тиксотропности ≥3,8, чтобы паста могла быстро восстановить свою устойчивую к сдвигу структуру после прохождения ракеля, и содержание металла, строго контролируемое на уровне 89,5±0,3% по массе, чтобы сбалансировать теплопроводность и прочность паяного соединения. Мы когда-то проводили сравнительную проверку с использованием трех типов номинально «высоконадежных» паяльных паст. Один из них, несмотря на заявленное низкое образование пустот, имел содержание металла 91,2% по весу, и в результате на этапе предварительного нагрева до 120°C происходило очевидное разбрызгивание валиков припоя, что указывает на то, что его флюсовая система несовместима с высокой загрузкой металла.
Суть паяльной пасты с низким содержанием пустот заключается не просто в уменьшении доли флюса, а в том, чтобы градиент температуры разложения производных канифоли и активаторов точно вписывался в кривую нагрева большой медной фольги. Например, определенная паяльная паста, процент пустот которой подтвержден в соответствии с IPC-TM-650 2.4.47, имеет основную температуру кипения растворителя, установленную на уровне 178°C, что точно соответствует средней скорости нагрева 1,8°C/с для толстых медных плат на ранней стадии зоны оплавления. Если вместо этого использовать аналогичный продукт с температурой кипения 162°C, он заранее бурно испаряется в зоне выдержки при 150°C, выталкивая не полностью расплавленный порошок припоя за край площадки.
При замене паяльной пасты на месте никогда нельзя полагаться только на кривые ДСК, предоставленные поставщиками; Скорость затухания срока службы трафарета необходимо измерять на практике. Когда мы использовали импортную паяльную пасту с низким содержанием пустот, мы обнаружили, что после 320 последовательных отпечатков на кромке ракеля начали появляться остатки пасты микронного масштаба, что привело к образованию перемычек припоя на краю площадки 325-й платы. In, отечественная паяльная паста для больших площадок, протестированная в тот же период, все еще сохраняла полную морфологию после 480 плат. Основная причина разницы кроется в более узком гранулометрическом составе кремнеземных нанонаполнителей, что снижает потери на трение на стенках отверстий трафарета на 37%.
Регулировка скорости цепи печи оплавления должна быть связана с окном температуры активации паяльной пасты. Например, определенная паяльная паста с низким содержанием пустот с номинальной температурой начала активации 155°C имеет стабильную степень пустот в паяном соединении 2,1% при скорости цепи, равной 1,2 м/мин. Однако после увеличения скорости до 1,4 м/мин процент пустот внезапно вырос до 6,8%. Микроскопический анализ показал, что толщина остатков флюса увеличилась с 0,8 мкм до 2,3 мкм, что указывает на то, что общее количество тепла было недостаточным для обеспечения полной активации этого состава.
