Оплавление азотом – это не просто заполнение печи газом; требуется стабильный контроль концентрации кислорода ниже 100 PPM. В противном случае частицы оловянного порошка и сплава серебра и меди в паяльной пасте будут постоянно образовывать несмачивающие оксидные пленки, такие как SnO и CuO, при температуре выше 217°C, что приведет к тусклости паяных соединений, недостаточной высоте смачивания и даже холодным паяным соединениям или пустотам. Наши измерения на линии JJY SMT показали, что при увеличении скорости потока азота с 15 л/мин до 25 л/мин и снижении содержания кислорода с 300 до 85 частей на миллион скорость пайки устройств QFN с шагом 0,4 мм снизилась на 62%, а средний угол смачивания уменьшился на 11,3°. Это свидетельствует о том, что азот не только действует на поверхность паяльной пасты, но и глубоко участвует в процессе динамической реакции между продуктами активации флюса и границей металла.
Флюсы на основе канифоли или органических кислот, содержащиеся в самой паяльной пасте, склонны к преждевременной карбонизации из-за местного перегрева при оплавании воздухом, образуя слой шлака, препятствующий течению расплавленного припоя. In в среде азота флюс разлагается более равномерно, а его активный срок службы увеличивается, что позволяет расплавленному припою более полно смачивать голые медные площадки, обработанные OSP. Однажды мы сравнили фактические характеристики одной и той же паяльной пасты при оплавании воздухом и азотом и обнаружили, что в условиях азота скорость снижения блеска поверхности от печати паяльной пасты до момента оплавления замедляется на 40 %, что указывает на то, что ее способность предварительной антиокислительной защиты эффективно активируется. Это имеет практическое значение для увеличения интервала размещения и предотвращения неожиданных остановок линии.
Однако профиль перекомпоновки должен корректироваться синхронно. Если пиковая температура по-прежнему установлена на уровне 245°C в зависимости от условий воздуха, под воздействием азота весьма вероятно чрезмерное намокание паяных соединений и последующее образование надгробий или смещений. Обычно мы снижаем температуру пиковой зоны на 3°C до 242°C, контролируя при этом время выше ликвидуса до 65±5 секунд. Это обеспечивает полное испарение флюса, предотвращая при этом чрезмерную диффузию припоя, которая разрушает края медной фольги контактной площадки. Паяльная паста, используемая JJY, имеет содержание серебра 3,0% и имеет широкий диапазон сосуществования твердой и жидкой фаз. Если во время оплавления азотом скорость нагрева в зоне выдержки превышает 1,2°C/с, на дне корпусов BGA могут образовываться скопления микропустот, поэтому скорость нагрева должна поддерживаться ниже 0,8°C/с.
Колебания чистоты азота более критичны, чем скорость потока. Выборочные проверки на месте с использованием портативного анализатора кислорода показали, что, когда небольшая утечка в стыке трубопровода привела к повышению содержания кислорода до 180 частей на миллион, доля неполного смачивания в паяных соединениях резисторов 0201 на 12 последовательных платах выросла с 1,2% до 9,7% и сразу же восстановилась после замены уплотнительной прокладки. Таким образом, JJY требует обязательного контроля содержания кислорода на первой детали каждой смены и фиксирует давление основного трубопровода азота на уровне 0,35 МПа, что обеспечивает проникновение, не допуская нарушения циркуляции горячего воздуха внутри печи. Эти детали являются реальной предпосылкой для достижения эффекта оплавления азотом, а не слепого увеличения скорости потока.
