La pregunta más común que recibimos todos los días mientras depuramos hornos de reflujo en la línea de producción es: con la misma pasta de soldadura, la soldadura funciona decentemente bien en el aire, pero se vuelve brillante en el momento en que cambiamos a nitrógeno. Sin embargo, los clientes insisten en la soldadura con nitrógeno; entonces, ¿realmente vale la pena la inversión? Detrás de esta pregunta no se trata simplemente de comparar el brillo. En cambio, debemos verificar si las almohadillas de cobre OSP tienen una humectación de soldadura uniforme, si existen huecos ocultos en la parte inferior de los paquetes QFN de paso de 0,4 mm y si tres placas consecutivas muestran pequeñas gotas de soldadura durante la inspección AOI en placas médicas. Estos fenómenos pueden descartarse como anomalías ocasionales en la soldadura con aire, pero en la soldadura con nitrógeno se convierten en características de proceso estables y predecibles.

La diferencia de rendimiento entre la soldadura con nitrógeno y con aire aparece primero en el comportamiento de humectación y dispersión. In en un ambiente de nitrógeno, los componentes activos del fundente actúan más concentradamente en la superficie de la almohadilla en lugar de ser consumidos por la oxidación con oxígeno. Como resultado, el ángulo de contacto de la misma pasta de soldadura en nitrógeno generalmente se reduce entre 8° y 12°. Especialmente para soldadura en pasta de temperatura media a baja con sistemas a base de colofonia o de ácidos orgánicos débiles, la distancia de ascenso lateral en las almohadillas de cobre después de la fusión es en promedio 0,08 mm mayor que en el aire. Esto es fundamental para suprimir los puentes en uniones de soldadura Micro-BGA con paso de 0,3 mm. In soldadura con aire, el retraso de humectación causado por la obstrucción local de la película de óxido forma fácilmente un cuello en forma de media luna en el borde de la unión de soldadura, que se convierte en el punto de inicio de microfisuras durante el ciclo térmico posterior.

El control de huecos es la propuesta de valor más convincente de la soldadura con nitrógeno. Con la misma configuración de impresora DEK + horno de reflujo BTU, probamos cierta pasta de soldadura SAC305 en componentes BGA de 12 × 12 mm en una placa de 6 capas. En condiciones de soldadura Al aire, la inspección por rayos X mostró una tasa promedio de vacíos en las juntas de soldadura del 18,7%, con un punto único máximo del 26,3%. Después de cambiar a protección con nitrógeno, la tasa de vacíos en toda la placa cayó Al 5,2% y más del 95% de las uniones soldadas tenían áreas vacías menores Al 3%. Esta mejora no se logró elevando la temperatura máxima. En cambio, el nitrógeno suprime significativamente la retención de gases volátiles generados durante la descomposición del fundente a alta temperatura dentro de la soldadura fundida. In En particular, los activadores comúnmente utilizados en soldadura en pasta, como el ácido sebácico y el ácido adípico, cambian sus vías de pirólisis en condiciones de deficiencia de oxígeno, liberando CO? a un ritmo más suave y facilitando la fuga.

La morfología de la superficie de las uniones soldadas y el estado de los residuos también muestran diferencias sistemáticas. Las uniones soldadas después de la soldadura con nitrógeno generalmente tienen un brillo de espejo y contornos nítidos. Esto se debe a que en un ambiente libre de oxígeno, la dirección de crecimiento del grano de la aleación SnAgCu es más uniforme y la contracción impulsada por la tensión superficial es más completa. In Por el contrario, las uniones soldadas con aire tienen una neblina grisácea ligeramente mate y se pueden ver Al microscopio manchas dispersas de oxidación de color marrón claro. De manera más práctica, la morfología del residuo de flujo también difiere. En condiciones de nitrógeno, la resina de colofonia es menos propensa a la reticulación y la carbonización. Después de la limpieza, el nivel de contaminación iónica en la superficie de PCBA (prueba ROSE) es en promedio 21,4 μg NaCl/cm2 menor. Esto proporciona una garantía sustancial para la fiabilidad del aislamiento a largo plazo de los dispositivos electrónicos médicos implantables.

Por supuesto, la soldadura con nitrógeno no es una solución universal. Cuando la línea de producción utiliza soldadura en pasta altamente activa que contiene activadores halógenos, el nitrógeno puede exacerbar su tendencia a la corrosión. Durante la producción de prueba de una determinada placa de radar para automóviles, nos encontramos con el fenómeno de que la impedancia de contacto de las sondas del banco de pruebas de TIC aumentaba día a día en un entorno de nitrógeno. Finalmente se confirmó que los iones de cloruro residuales en la pasta de soldadura eran más difíciles de oxidar y pasivar en una atmósfera reductora libre de oxígeno. In Además, para soldadura en pasta que ha absorbido mucha humedad, el nitrógeno no puede revertir las salpicaduras del cordón de soldadura causadas por la humedad interna que explota durante el reflujo. In en tales casos, la cocción Al vacío debe realizarse antes de que la pasta entre Al horno; de lo contrario, cuanto mayor sea el caudal de nitrógeno, más perlas de soldadura aparecerán.

Al seleccionar un proceso, no podemos confiar únicamente en tablas de parámetros; debemos calcular los costos en función de escenarios específicos. Si fabrica módulos WiFi de consumo con una producción de 300.000 unidades Al mes, uniones soldadas compuestas principalmente por componentes 0402/0201 y clientes que aceptan el estándar IPC-A-610 Clase 2, entonces la soldadura por aire es completamente suficiente. Agregar nitrógeno desperdiciaría 180.000 yuanes por año en costos de nitrógeno líquido y ocuparía recursos de las tuberías de nitrógeno sin ningún motivo. Sin embargo, si está produciendo placas portadoras FPGA de grado aeroespacial con almohadillas ENIG OSP, tamaños BGA superiores a 35 × 35 mm y clientes que requieren tasas de vacío de juntas de soldadura ≤5 % con informes de rayos X proporcionados para cada placa, entonces la soldadura con nitrógeno no es una ventaja, sino un requisito de entrada. In En este caso, es mejor reemplazar el antiguo horno de reflujo que comprometer la pureza del nitrógeno ≥99,995 %. También hay un caso intermedio: las placas MCU de grado automotriz. Los clientes no tienen un requerimiento estricto de nitrógeno, pero descubrimos que con la soldadura por aire, 2 a 3 de cada 1000 placas desarrollan constantemente juntas de soldadura en frío y grietas después de las pruebas de envejecimiento. El análisis de sección transversal reveló grupos de microhuecos no detectados en la parte inferior del QFN. In en tales casos, se recomienda realizar primero una verificación de comparación de nitrógeno. Si la tasa de vacíos disminuye en más del 40% y el número de fallas cae a cero, entonces vale la pena invertir en un pequeño generador de nitrógeno. Según las mediciones realizadas en nuestro taller, el coste operativo anual de un módulo de flujo de 10 l/min es sólo 1,7 veces el coste de electricidad de una línea de producción de soldadura por aire, mientras que la tasa de retrabajo cae un 63 %.