Основная трудность при ремонте прецизионных материнских плат с пайкой никогда не заключалась в удалении дефектных компонентов, а в том, чтобы тепло воздействовало только на целевое паяное соединение, не затрагивая окружающие резисторы 0201, конденсаторы 0402 и радиочастотные микросхемы под защитной крышкой. Мы использовали JJY JRY-850B в сочетании с двухканальным инфракрасным термопистолетом для фактических измерений и обнаружили, что, когда головка горячего воздуха находится на расстоянии 28 мм от поверхности платы, скорость воздуха установлена на 4 уровня, а температура установлена на 260 °C, фактическая пиковая температура оплавления центрального шарика припоя BGA достигает 237 °C, но температура соседнего корпуса резистора 0201 взлетела до 142 °C, намного превышение порога допуска его керамического диэлектрика. В это время нижний нагревательный стол должен активироваться синхронно, чтобы поддерживать температуру задней части печатной платы 95°C, чтобы уменьшить разницу температур между верхней и нижней поверхностями и уменьшить воздействие температурного градиента.
Стадию предварительного нагрева нельзя пропускать, иначе прямой нагрев холодной платы приведет к появлению микропустот между нижними шариками припоя BGA и контактными площадками. Обычно мы линейно увеличиваем температуру нижнего стола от комнатной температуры до 85°C в течение 90 секунд, в то время как головка горячего воздуха обдувает всю площадь с низкой скоростью воздуха 200°C в течение 30 секунд, чтобы скорость повышения температуры шариков припоя, площадок печатной платы и шариков припоя ИС была максимально постоянной. Если этот процесс сократить до 40 секунд, под микроскопом определенно будут видны аномальные углы смачивания паяных соединений и некоторые шарики припоя с образованием гантелей, что указывает на то, что флюс не полностью активирован и рост интерметаллического соединения неравномерен.
Время удаления зависит от фактических данных измерений инфракрасной пушки, а не от эмпирического суждения. Когда инфракрасные показания четырехугольных шариков припоя BGA стабилизируются при температуре 233～236°C и сохраняются более 3,2 секунды, вакуумное сопло можно запустить. Всасывание установлено на уровне 42 кПа, а скорость подъема контролируется на уровне 0,8 мм/с. Слишком быстрая скорость приведет к поломке оставшихся шариков припоя и приведет к разрыву цепей на внутренних дорожках печатной платы, а слишком медленная приведет к тому, что окружающие компоненты будут продолжать нагреваться. Однажды была партия, в которой подъем был задержан на 0,5 секунды, что привело к образованию микротрещин на краях двух соседних конденсаторов X7R емкостью 100 нФ во время повторного контроля AOI, а глубина расширения трещины достигла 83 мкм при рентгеновском контроле.
Перед установкой шара колодки необходимо трижды протереть вперед и назад специальной чистящей пастой JJY, а затем остатки пасты необходимо вытереть беспыльной тканью, смоченной 99,8% этанолом. В противном случае остаточные органические вещества будут карбонизироваться и чернеть во время оплавления, что приведет к невозможности обнаружения при последующих испытаниях ICT. Однажды мы столкнулись с медицинской материнской платой, которая вышла из строя после трех последовательных доработок, а при окончательном разрезе над контактной площадкой второго слоя обнаружилась углеродная пленка толщиной 32 мкм, вызванная неполным удалением чистящей пасты.
При первом оплавании после установки нового BGA должна использоваться та же температурная кривая печи, что и при массовом производстве, а локальная сварка горячим воздухом не может использоваться для повышения скорости. Поскольку толщина IMC между нижними шариками припоя BGA и контактными площадками печатной платы должна образовывать стабильную фазу Cu6Sn5 размером 2,1～3,4 мкм при полном оплавлении, местный горячий воздух может вызвать только поверхностное плавление, а недостаточный внутренний рост IMC приведет к снижению силы сдвига паяного соединения на 37% после высокотемпературного старения, что особенно фатально для материнских плат автомобильного класса.
