Основным противоречием при оплавлении азотом тяжелых медных плат является суперпозиция термической инерции и чувствительности к окислению.
Тяжелые медные платы (≥2 унции) очень склонны к плохому смачиванию краев контактных площадок и чрезмерному образованию пустот в нижней части BGA во время обычного оплавления воздухом. Основная причина заключается в том, что толщина меди вызывает задержку теплопроводности, что приводит к локальному снижению фактических пиковых температур. Между тем, остатки флюса в воздушной среде быстро окисляются в зонах высоких температур, еще больше увеличивая сопротивление растеканию припоя. Оплавление азотом должно снизить концентрацию кислорода до уровня ниже 100 PPM, чтобы обеспечить согласованное соответствие между окном активности паяльной пасты и поверхностным натяжением расплавленного металла.
Высокочастотные платы накладывают двойные жесткие ограничения на чистоту атмосферы и темп регулирования температуры.
Коэффициент диэлектрических потерь высокочастотных плат из ПТФЭ или керамического наполнения (таких как Rogers 4350B, Taconic RF-35) чрезвычайно чувствителен к межфазному окислению. Если точка росы азота превышает -40 ℃ или скорость изменения зоны оплавления превышает 2,5 ℃/с, это приведет к образованию микротрещин в диэлектрическом слое и отслаиванию медной фольги. В реальных испытаниях In с генератором азота JJY мы обнаружили, что при скорости потока, установленной на уровне 12 м3/ч, и отсутствии конденсата в трубопроводе, содержание кислорода в камере печи может стабильно поддерживаться на уровне 65±12 PPM. В сочетании со ступенчатой зоной выдержки (150 ℃/90 с + 175 ℃/60 с) он может эффективно смягчать накопление диэлектрического термического напряжения.
Выбор паяльной пасты должен обеспечивать замкнутую адаптацию к азотной среде.
Мы неоднократно проверяли работоспособность паяльной пасты JJY JN-8108-HF при оплавании азотом. Его канифольная система непрерывно выделяет восстановительный газ после первоначального плавления при температуре 183 ℃, который конкурирует с остаточными следами кислорода, тем самым контролируя толщину роста IMC в диапазоне 1,8～2,3 мкм. Если обычную паяльную пасту воздушного типа смешивать принудительно, на пиковой стадии 217℃ будут наблюдаться очевидные разбрызгивания шариков припоя и депрессия паяного соединения. Это не проблема температурного профиля, а вызвана аномальными путями разложения носителя флюса в условиях дефицита кислорода.
При измерении температуры в печи необходимо использовать настоящие тяжелые медные платы вместо плат KIC.
Непосредственный перенос профиля, отлаженного на стандартной плате FR-4 KIC толщиной 0,8 мм, на медную печатную плату толщиной 2,0 мм приведет к тому, что фактическая температура паяного соединения будет на 12 ~ 15 ℃ ниже. Мы требуем, чтобы во всех новых моделях использовались инженерные платы, предоставленные клиентами, с маркировкой толщины меди для более чем трех измерений термопарами, уделяя особое внимание контролю разницы температур между центральным паяным соединением BGA и соединением толстой медной панели питания. Только когда отклонение синхронизации нагрева между ними составляет ≤3,5 ℃, допускается мелкосерийное пробное производство.
Ключевым действием при плановом техническом обслуживании является калибровка нулевой точки анализатора кислорода каждую смену.
Следы влаги или масляного тумана в трубопроводе азота могут вызвать дрейф выходного сигнала циркониевого датчика. Если калибровка нулевой точки не выполняется в течение двух смен подряд (продувка азотом высокой чистоты 99,999% в течение 3 минут), измеренное содержание кислорода может оказаться ошибочно заниженным более чем на 25 PPM. На данный момент, хотя кажется, что это соответствует стандартам, эффективный мониторинг состояния окисления паяных соединений фактически утерян. Одновременно необходимо проверить, не превышает ли перепад давления фильтра предварительной очистки 0,15 МПа.
