La causa principal de que la pasta de soldadura explote en los PCB absorbidos por la humedad durante la soldadura por reflujo es el rápido cambio de fase de la humedad adsorbida dentro del sustrato durante la etapa de precalentamiento por reflujo. Cuando la absorción de humedad de la PCB excede el valor crítico de 0,15% en peso especificado en la Tabla 4-1 de J-STD-020D, y la velocidad de calentamiento de la zona de precalentamiento excede el límite superior recomendado de 3 ℃/s en IPC/JEDEC-9704, las moléculas de agua se acumulan en la interfaz entre la tela de vidrio y la resina para formar burbujas de vapor locales de alta presión. Una vez que esta presión excede la resistencia Al corte de la capa de impresión de soldadura en pasta (valor típico 0,8 ~ 1,2 MPa), provocará la expulsión de fundente y salpicaduras de soldadura. Este fenómeno es particularmente prominente en áreas BGA con un espesor de placa FR-4 >1,6 mm y una relación de área de lámina de cobre >65 %.

Según la Cláusula 8.3.2 de IPC-A-610G, si el diámetro de los huecos formados por estallido de soldadura es >25% del diámetro de la almohadilla, se considera un defecto. In en líneas de producción reales, el tamaño de los huecos de la mayoría de los casos de falla se concentra en el rango de 120～180μm, lo que corresponde exactamente Al umbral de tolerancia crítica de las almohadillas QFN con paso de 0,3 mm. En este momento, la inspección por rayos X encuentra que la tasa de vacíos a menudo alcanza más del 35%, superando con creces la línea de control del 15% recomendada por IPC-7095C. Lo que es más grave, los residuos de soldadura bloquearán las aberturas de la plantilla, lo que provocará puentes de soldadura o soldadura insuficiente en lotes posteriores. Una fábrica de electrónica automotriz una vez desechó 2300 tableros de control principales ADAS en lotes debido a este problema.

La norma exige que los PCB de grado MSL3 se almacenen en un ambiente de ≤30 ℃/60 % HR después de abrirlos, y el tiempo de exposición acumulativo no debe exceder las 168 horas. Sin embargo, el personal de primera línea suele ignorar la desviación de calibración de los higrómetros ambientales. El valor de visualización de humedad relativa medido en un determinado taller es del 58%, mientras que el valor real alcanza el 72%, lo que acelera la tasa de absorción de humedad real de los PCB en 2,3 veces. Al mismo tiempo, existe un malentendido común en cuanto Al ajuste de la temperatura de horneado. J-STD-033C prohíbe explícitamente el uso de 125 ℃ como parámetro general de horneado. Para PCB flexibles que contienen láminas de refuerzo de PET, la temperatura se debe reducir a 80 ℃ y el tiempo de horneado se debe extender a 24 horas; de lo contrario, la lámina de refuerzo se arrugará y provocará un raspado anormal de la plantilla.

Hemos verificado el impacto de diferentes métodos de horneado en la tasa de estallido de la soldadura. Bajo el mismo grado MSL, la tasa de estallido de la soldadura después del tratamiento en un horno de vacío (-0,095 MPa) durante 4 horas es del 0,07 %, mientras que en un horno de convección convencional (125 ℃/8 h) aumenta Al 0,62 %. La razón principal de la diferencia es que el entorno de vacío puede acelerar la migración de humedad en los microporos profundos. Sin embargo, cabe señalar que si el grado de vacío supera los -0,1 MPa, la tinta de la máscara de soldadura formará ampollas, lo que provocó que la tasa de retrabajo de una fábrica de embalajes de LED aumentara en 11 puntos porcentuales. Por lo tanto, en el funcionamiento real, se debe utilizar como punto de referencia el valor de Tg proporcionado por el fabricante de PCB. Cuando Tg <130 ℃, la temperatura de horneado Al vacío se debe reducir a 105 ℃ y se debe controlar que el contenido de oxígeno en el horno sea <50 PPM.

La soldadura en pasta en sí no es la causa principal, pero la selección del sistema de fundente amplificará el riesgo. La tasa de evaporación del solvente de la soldadura en pasta tipo RMA a base de colofonia durante la etapa de mantenimiento a 150 ℃ es un 40 % más lenta que la del tipo sin limpieza, que bloquea el canal de escape del vapor de agua. El alto punto de fusión (227 ℃) de la aleación SN100C extiende el tiempo de liquidus en 1,8 segundos, lo que en cambio reserva más ventana de escape para el vapor de agua. Por lo tanto, después de que una fábrica de módulos de comunicación cambió a la combinación SN100C + soldadura en pasta sin limpieza, la tasa de estallido de soldadura disminuyó en un 76%. Sin embargo, el perfil de reflujo debe ajustarse sincrónicamente y la temperatura máxima debe reducirse de 245 ℃ a 242 ℃ para evitar la fragilización de los compuestos intermetálicos.

El método de identificación rápida In situ consiste en observar el estado del borde de la soldadura en pasta en el momento de soltar la plantilla. Si aparecen rebabas dentadas o una profundidad de depresión central >15 μm, indica que el contenido de humedad de la PCB ha excedido la línea de advertencia. En este momento, se debe detener la línea inmediatamente y se debe tomar una muestra del contenido de humedad de tres tablas para su inspección. Utilice un analizador de humedad halógeno Mettler Toledo HR83 para realizar la medición. Si el valor promedio es >0,12% en peso, se debe iniciar el horneado de emergencia. Está estrictamente prohibido extender directamente el tiempo de reflujo, porque el Apéndice B de J-STD-020D señala que el tiempo extra en la zona de retención agravará la oxidación de las bolas de soldadura del chip IC, aumentando 3,5 veces la probabilidad de soldadura en frío.