Тестирование нашей производственной линии показало, что при использовании паяльной пасты при пайке оплавлением азотом качество поверхности паяных соединений значительно лучше, чем в воздушной среде. Это связано с тем, что азот эффективно подавляет чрезмерное окисление оловянного порошка и активных компонентов флюса при высоких температурах, одновременно уменьшая межфазное натяжение между расплавленным припоем и площадкой, что приводит к более полному смачиванию и растеканию. Особенно при обработке печатных плат с отделкой OSP высота подъема паяного соединения в атмосфере азота увеличилась в среднем на 0,12 мм, а риск перемычек снизился примерно на 37%, что полностью соответствует данным AOI, которые мы постоянно отслеживали для 12 партий.
Пайка оплавлением азота также оказывает существенное влияние на путь термического разложения смол на основе канифоли в паяльной пасте. Он замедляет тенденцию к карбонизации флюса до достижения пиковой температуры, делая остатки более однородными и их легче очищать. In, напротив, та же самая паяльная паста в воздушной среде часто образует локальные пятна подгорания при температуре выше 210 ℃, что напрямую приводит к увеличению количества плохих контактов для тестовых щупов ICT. Однажды мы сравнили количество шариков припоя для одной и той же бессвинцовой паяльной пасты в двух атмосферах: в условиях азота среднее количество шариков припоя на плату упало с 8,6 до 1,3, то есть на 84,9%. Этот результат особенно заметен при пайке компонентов 0201 с использованием отверстий трафарета 0,3 мм.
Однако следует подчеркнуть, что азот не является панацеей. Если паяльная паста сама по себе имеет низкое содержание металлов или плохую стабильность вязкости, даже введение азота высокой чистоты не может улучшить проблему оседания. Вместо этого слишком сильная восстановительная атмосфера может вызвать чрезмерное увлажнение, приводящее к боковому переливу. Мы столкнулись с партией паяльной пасты, края паяного соединения которой после оплавления в азоте выглядели яркими и беловатыми. Анализ SEM-EDS подтвердил аномальное осаждение фазы олова, что в конечном итоге было связано с колебаниями температуры, превышающими 2 ℃, во время транспортировки этой партии в холодовой цепи.
In фактическая работа производственной линии, настройка расхода азота должна соответствовать скорости цепи и объему камеры печи. Мы сопоставляем скорость цепи 1,8 м/мин со скоростью потока азота 25 л/мин. Если скорость потока упадет ниже 20 л/мин, концентрация кислорода внутри печи поднимется выше 800 PPM, и в этот момент на пластинах OSP уже можно будет наблюдать слабые темные пятна. И наоборот, превышение 30 л/мин приведет к нарушению однородности температуры, особенно к холодной пайке на BGA на нижней стороне двусторонних плат смешанной сборки. Тестирование чистоты азота не может основываться на заводских отчетах производителя; Обязательно ежедневное измерение входных значений на месте с помощью портативного анализатора кислорода. Мы строго требуем, чтобы показания на месте оставались стабильными на уровне 99,99% с колебаниями, не превышающими ±0,005%, прежде чем разрешить запуск оборудования.
Для содержащих серебро паяльных паст преимущества пайки оплавлением азотом в большей степени связаны с термической усталостью. Мы провели испытания на ускоренное старение: после тех же 1000 циклов при -55℃/125℃ длина распространения трещин паяных соединений QFN, паяных в атмосфере азота, оказалась на 42% короче, чем в воздушной среде. Это напрямую связано с подавлением зернограничного окисления сплавов олово-серебро-медь в условиях низкого содержания кислорода. Однако следует отметить, что защита азотом может вместо этого усугубить склонность паяльных паст, содержащих висмут, к хрупкому разрушению. Поэтому перед переходом на азотный процесс необходимо повторно проверить кривую ДСК паяльной пасты и фактическое распределение толщины слоя IMC паяных соединений.
