Пайка толстых медных плат никогда не была проблемой, которую можно было решить, просто повышая температуру на реальных производственных линиях, поскольку теплоемкость толстых медных печатных плат весом более 4 унций более чем в четыре раза превышает теплоемкость обычных плат весом 1 унцию, а это означает, что каждая температурная зона печи оплавления должна быть повторно откалибрована во время установки SMT. In В частности, крутизна нарастания нагрева должна контролироваться в пределах 1,2℃/с; в противном случае термисторы NTC и алюминиевые электролитические конденсаторы выйдут из строя преждевременно из-за местного перегрева. Если время выше точки ликвидуса составляет менее 90 секунд, слой интерметаллического соединения (IMC) на границе между медной подложкой и припоем не может вырасти в достаточной степени, и усилие сдвига паяного соединения упадет ниже 8,5 Н.
Наши фактические испытания с печью оплавления JJY JL-8500 показали, что когда толстая медная печатная плата попадает в печь, измеренная кривая нарастания первых трех температурных зон оказывается на 12 ℃ ниже заданного значения. Это требует от оператора вручную подавать горячий воздух на входе во вторую температурную зону, одновременно повышая пиковую температуру седьмой зоны с обычных 250 ℃ до 265 ℃ ± 3 ℃. Однако время выдержки ни в коем случае нельзя просто продлевать; в противном случае медные площадки с поверхностной обработкой OSP будут чрезмерно окислены при высоких температурах. Поэтому модуль защиты от азота должен активироваться синхронно, чтобы снизить концентрацию кислорода до уровня ниже 100 PPM; в противном случае элемент серебра в паяльной пасте вступит в реакцию с оксидом меди с образованием хрупких включений Cu2O.
Процесс пайки волновой пайкой еще более сложен. При пайке толстых медных плат время прохождения печатной платой гребня волны как минимум на 1,8 секунды больше, чем у обычных плат. Если по-прежнему используется обычный канифольный флюс, на поверхности паяного соединения останется большое количество карбонизированных остатков, которые невозможно будет полностью удалить с помощью чистящей машины. Поэтому необходимо перейти на высокоактивный не требующий очистки флюс JJY FP-718 с контролируемым содержанием твердых веществ на уровне 28,5% и удельным весом 0,81 г/см3 в сочетании с температурой предварительного нагрева, стабилизированной на уровне 150 ℃ ± 2 ℃. Это значение является критической точкой, проверенной на 23 партиях: ниже 148 ℃ активация флюса недостаточна, а выше 152 ℃ FR4 на нижнем слое печатной платы будет вздуваться и расслаиваться. Высоту волны необходимо строго зафиксировать на уровне 10 мм: лишние 0,3 мм могут привести к выходу припоя за пределы корпуса компонента, а недостаток 0,5 мм приведет к недостаточному смачиванию припоя в области толстой меди.
Угол зажима и транспортировки, установленный на уровне 5°, не является эмпиризмом, а получен обратно обратным результатом коробления толстых медных печатных плат. Когда толщина доски ≥2,0 мм, а толщина меди ≥4 унций, среднее коробление доски после предварительного нагрева при 150 ℃ достигает 0,87 мм. Если угол зажима превышает 6°, край платы ударится о волновое сопло и вызовет разбрызгивание припоя; если он меньше 4°, поверхность меди будет неравномерно луженой, особенно в области толстой меди в нижней части BGA, где вероятно образование неполных зазоров размером более 0,15 мм, что составляет до 37% таких дефектов при рентгеновском контроле. После настройки всех параметров одну и ту же тестовую доску необходимо пропустить через печь 12 раз подряд. Колебание толщины IMC паяного соединения при 12-м проходе не должно превышать ±0,3 мкм; в противном случае это означает, что стабильность теплового поля не соответствует стандартам и необходимо провести повторную калибровку распределения термопары внутри печи.
