Оплавление азотом — это не дополнительная опция, а жесткое требование для решения проблемы высокотемпературной чувствительности бессвинцового припоя. Когда пиковая температура поднимается выше 245°C, скорость окисления расплавленного сплава олово-серебро-медь на воздухе возрастает в геометрической прогрессии, быстро образуя тусклую оксидную пленку на поверхности припоя и непосредственно ослабляя его смачивающую способность на контактных площадках и выводах.
Для эффективности содержание кислорода должно быть снижено ниже 100 PPM.
Наши испытания показали, что уровень остаточного кислорода внутри печи оплавления JJY JN-800 достигал 12000 PPM без подачи азота. После включения азота, если скорость потока была ниже 25 л/мин или давление на входе было недостаточным при 0,3 МПа, содержание кислорода можно было снизить только примерно до 800 PPM, при этом темные паяные соединения и неравномерное смачивание на концах компонентов CHIP все еще были видны. Только когда чистота азота контролировалась на уровне 99,999%, скорость потока стабилизировалась на уровне 35 л/мин, а корпус печи был герметизирован без утечек, измеренное содержание кислорода удалось снизить до 65 частей на миллион, снизив уровень пустот в нижней части QFN с 18% до 4,2%.
Положение входа азота определяет верхний предел эффективности защиты.
Азот необходимо вводить в начале зоны предварительного нагрева, а не только в зону оплавления; в противном случае раннее окисление, которое уже произошло в зоне выдержки, не может быть обращено вспять. На территории заказчика мы обнаружили, что его азотная трубка была подключена к фланцевому отверстию первой температурной зоны в зоне оплавления, в результате чего разброс по высоте смачивания припоем составлял ±0,08 мм для соединений резисторов 0402. После перенаправления подключения на вход седьмой температурной зоны разброс сузился до ±0,03 мм, что свидетельствует о том, что подавление окисления должно охватывать весь путь нагрева.
Потребление азота не следует минимизировать любой ценой.
Некоторые производственные линии снижают поток азота до уровня ниже 15 л/мин, чтобы сократить расходы, что, казалось бы, экономит 32 юаня за смену, но на самом деле это приводит в среднем к 7,3 дополнительным переработанным платам на 1000 печатных плат. Модуль замкнутого контура давления азота, поставляемый JJY, может динамически регулировать открытие клапана на основе обратной связи по концентрации кислорода в реальном времени, стабилизируя средний расход на уровне 28 л/мин, сохраняя при этом содержание кислорода 65 PPM, экономя 19% потребления газа по сравнению с режимом фиксированного высокого расхода.
Чистота печи напрямую влияет на эффективность защиты от азота.
Когда на конвейерной сетке накапливается более 0,1 мм карбонизированного остатка флюса, она непрерывно выделяет следы кислородсодержащих органических продуктов разложения при высоких температурах, вызывая повышение локальной концентрации кислорода выше 500 PPM. Поэтому необходимо строго соблюдать рабочие процедуры по отключению для очистки сетчатого ремня каждые 48 часов и еженедельной калибровке нулевой точки датчика кислорода; в противном случае даже более высокие скорости потока азота будут неэффективны.
Эффективность оплавления азотом никогда не определяется исключительно показаниями приборов, а отражается на том, являются ли края паяного соединения аккуратными под микроскопом, является ли поверхность припоя BGA сплошной на рентгеновских снимках, а также на постоянстве яркости паяного соединения между первой и последней платами после 200 последовательных проходов через печь.
