Soldar placas de cobre gruesas no es simplemente una cuestión de imprimir pasta de soldadura y enviarla a través del horno de reflujo; toda la cadena del proceso debe recalibrarse en función de las características de alta conductividad térmica, baja humectabilidad de la soldadura y gran capacidad calorífica del sustrato de cobre. De lo contrario, las uniones soldadas son muy propensas a la delaminación interfacial, el engrosamiento anormal del IMC o el quemado local en condiciones de funcionamiento a plena carga en OBC de vehículos de nueva energía o inversores de accionamiento principal.

El espesor del cobre y la estructura de la almohadilla deben rediseñarse sincrónicamente

La velocidad de conducción de calor de una capa de cobre de 2 mm de espesor es casi 7 veces mayor que la del cobre convencional de 1 oz. Si se conservan las dimensiones de la almohadilla y las aberturas de la máscara de soldadura de las placas FR4 tradicionales, el sustrato de cobre disipa rápidamente el calor durante el reflujo, evitando que la soldadura se derrita y se extienda por completo. Nuestras mediciones muestran que por cada aumento de 0,5 mm en el diámetro exterior de la almohadilla en relación con el espesor del cobre, la almohadilla debe expandirse sincrónicamente en 0,3 mm y la abertura de la máscara de soldadura debe extenderse Al menos 0,15 mm más allá de la almohadilla en cada lado. De lo contrario, la pasta de soldadura se desplaza hacia los lados durante la etapa de precalentamiento, lo que resulta en un volumen de unión de soldadura insuficiente.

La pasta de soldadura debe coincidir con las características de retardo de humectación del cobre grueso.

JiaJinYuan ha verificado tres sistemas de aleaciones. La temperatura de inicio de humectación de 63/37 en cobre grueso es 22 ℃ más alta que en placas convencionales, mientras que SAC305, debido a su alto contenido de plata, exhibe un retraso evidente en el ascenso de la soldadura a 185 ℃. La formulación final seleccionada es SAC405, que tiene un rango de fusión más amplio y un gradiente de tensión superficial más gradual, manteniendo una progresión de humectación estable dentro del rango de 217 ℃ ~ 228 ℃. Combinado con un espesor de plantilla de 0,035 mm y un ángulo de escurridor de 90°, garantiza que la plenitud de las uniones de soldadura formadas una sola vez cumpla con el estándar.

El perfil de reflujo debe contrarrestar la inercia térmica del sustrato de cobre.

Una temperatura máxima convencional de 245 ℃ es sólo el punto de partida para placas de cobre gruesas. Forzamos que la zona de remojo se extendiera a 90 segundos y se mantuviera a 205 ± 3 ℃ para permitir que los residuos de fundente se descompusieran por completo, Al tiempo que reducíamos la velocidad de aceleración de 2,5 ℃/s a 1,3 ℃/s para evitar la formación de un gradiente térmico excesivo entre el sustrato de cobre y la soldadura de almohadilla. De lo contrario, se formarán microfisuras en las uniones de soldadura inferiores del BGA durante la etapa de enfriamiento inicial debido a una contracción desigual, y la tasa de vacíos detectada por rayos X generalmente excede el 25%.

La inspección posterior a la soldadura no puede depender únicamente del acabado de la apariencia.

La confirmación del primer artículo después de soldar una placa de cobre gruesa debe incluir tres puntos: usar una cámara termográfica para capturar la distribución del campo de temperatura de la superficie de las uniones de soldadura bajo una carga completa de 120 A, con una diferencia de temperatura superior a 8 ℃ considerada una ruta térmica anormal; usar escaneo ultrasónico para verificar si hay delaminación en forma de anillo dentro de las uniones de soldadura, que es una característica típica de una mala unión en la zona de transición IMC sustrato de cobre-soldadura; finalmente, se realizan 50 ciclos de choque térmico de -40 ℃ a 125 ℃ para observar si hay elevación a nivel de micras en los bordes de la junta de soldadura, un fenómeno con una tasa de recurrencia del 73 % en placas sin rugosidad en la superficie de cobre.