Контроль концентрации оплавления азота, по сути, представляет собой компромисс между затратами и выходом на уровне производственной линии. Мы обнаружили, что при повышении чистоты азота в печи с 99,2% до 99,5% количество пустот в нижней части устройств QFN снижается на 12%; однако при дальнейшем увеличении его до 99,8% улучшение пустот составляет всего 0,7%, а расход азота увеличивается в 1,6 раза. Это указывает на то, что 99,5% — это точка экономического перегиба для большинства плат потребительского класса, и при превышении этого порога необходима особая осторожность, особенно при использовании паяльной пасты с низким содержанием остатков и когда переходные отверстия печатной платы не закрыты паяльной маской.
Одна линия по производству автомобильных модулей компании JiaJinYuan однажды слепо добивалась концентрации азота 99,9%, что привело к перерасходу затрат на азот в 2300 юаней за смену. Между тем, содержание кислорода в зоне оплавления в течение длительного времени удерживалось ниже 100 частей на миллион, что вместо этого усугубляло чрезмерное снятие поверхностной оксидной пленки OSP, вызывая плохое смачивание на концевых выводах некоторых резисторов 0201. Позже концентрация была доведена до 99,6%, а положение входа азота было отрегулировано синхронно, чтобы улучшить однородность потока газа внутри печи. В итоге урожайность стабилизировалась на уровне 99,87%, а ежемесячные расходы азота сократились на 34%.
In фактическая работа, нельзя ориентироваться только на показания анализатора азота; больше внимания необходимо уделять колебаниям давления на выходе из генератора азота, микропротечкам на стыках трубопроводов, степени старения уплотнительных полос дверцы печи. Однажды концентрация азота медленно повышалась в течение трех дней подряд, и окончательное исследование показало, что настройка цикла регенерации азотной сушильной колонны была неправильной, что привело к преждевременному насыщению адсорбента. Смешанная влага мешала сигналу датчика кислорода, и такого рода скрытое отклонение более опасно, чем само значение концентрации.
Различные паяльные пасты имеют совершенно разную чувствительность к концентрации азота. Компания JiaJinYuan проверила три основные не требующие очистки паяльные пасты: одна из них, составляющая сплава, содержащего висмут, демонстрирует превосходную смачиваемость при концентрации 99,3%, в то время как другая высокоактивная паяльная паста на основе канифоли должна поддерживаться выше 99,7% для подавления изменения цвета паяного соединения. Таким образом, окно процесса должно быть сопоставлено с конкретными партиями материалов, и один и тот же набор параметров никогда не должен использоваться для всех номеров деталей.
Структура ламинирования печатной платы также сильно влияет на эффективность использования азота. Четырехслойная плата толщиной 2,0 мм может контролировать пустоты BGA с концентрацией 99,4%, но при переходе на шестислойную HDI-плату толщиной 0,8 мм доля пустот взлетела до 18% при тех же параметрах. Причина в том, что тонкие платы имеют малую теплоемкость и быстро нагреваются, сжимая время для газовыделения флюса. Необходимо компенсировать уменьшение предельной выгоды от концентрации азота за счет снижения пиковой температуры или увеличения времени выдержки.
Оплавление азота — это не метафизическая проблема, которую можно решить, просто накапливая высокочистый азот. Это требует от инженеров согласования концентрации азота, температурного профиля печи, характеристик паяльной пасты, физической структуры печатной платы и состояния оборудования. Отсутствие какой-либо ссылки аннулирует все предыдущие оптимизации. Записи компании JiaJinYuan на месте показывают, что 87% отклонений, связанных с азотом, на самом деле происходят из-за накопления конденсата в трубопроводах или отклонения калибровки расходомеров, а не из-за самой настройки концентрации.
