การบัดกรีแบบรีโฟลว์ไนโตรเจนไม่ได้เป็นเพียงการเติมไนโตรเจนลงในห้องเตาเผาเท่านั้น เป็นระบบกระบวนการแบบวงปิดที่ใช้ปริมาณออกซิเจนของสารบัดกรีเป็นเกณฑ์มาตรฐานในการวัดและใช้จุดน้ำค้างเป็นคันควบคุม ได้รับการออกแบบมาสำหรับสายการผลิต SMT ระดับไฮเอนด์ที่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับคุณภาพทางโลหะวิทยาของข้อต่อโลหะบัดกรี ซึ่งวางไว้เพื่อแก้ไขปัญหาสำคัญสามประการ: การออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงอย่างเข้มข้นของสารบัดกรีไร้สารตะกั่ว หน้าต่างกิจกรรมของฟลักซ์ที่แคบลง และแผ่นอิเล็กโทรดขนาดเล็กเปียกไม่เพียงพอ แทนที่จะแทนที่การบัดกรีแบบปรับกระแสลมเพื่อการผลิตที่มีต้นทุนต่ำของบอร์ดเกรดผู้บริโภคทั่วไป

ข้อได้เปรียบหลักประการแรกคือการลดอัตราโมฆะของรอยประสานที่ชัดเจนและทำซ้ำได้ เมื่อจุดน้ำค้างที่วัดได้ภายในเตาเผาถูกทำให้แน่นขึ้นจาก -20°C ถึง -40°C และปริมาณออกซิเจนลดลงพร้อมกันจาก 500 PPM เป็น 100 PPM การเอ็กซเรย์ตรวจสอบรอยต่อบัดกรีที่ด้านล่างของ QFN ระยะพิทช์ 0.4 มม. แสดงให้เห็นว่าพื้นที่โมฆะเฉลี่ยลดลงจาก 18.7% เป็น 4.3% ข้อมูลนี้มาจากการเปรียบเทียบการสุ่มตัวอย่างสามเดือนติดต่อกันของเราในสายการผลิต 6 สาย ด้วยขนาดตัวอย่าง ≥120 อุปกรณ์ต่อชุด และการทดสอบทั้งหมดเสร็จสิ้นภายใต้ชุดการบัดกรีเดียวกัน รูรับแสงลายฉลุเดียวกัน และพารามิเตอร์การพิมพ์เดียวกัน ซึ่งช่วยลดการรบกวนจากตัวแปรส่วนหน้า

ข้อได้เปรียบประการที่สองสะท้อนให้เห็นในช่วงระยะเวลาการใช้งานที่เพิ่มขึ้นของฟลักซ์ในสารบัดกรี ภายใต้บรรยากาศไนโตรเจน อุณหภูมิการสลายตัวของเรซินขัดสนจะเปลี่ยนไปสู่อุณหภูมิที่สูงขึ้นประมาณ 15°C ทำให้ส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์สามารถรักษาความเข้มข้นที่มีประสิทธิผลภายใน 10 วินาทีก่อนถึงอุณหภูมิสูงสุด ดังนั้นจึงช่วยให้โลหะบัดกรีที่หลอมละลายสามารถแพร่กระจายภายในหน้าต่างเปียกที่สำคัญได้ In การทดสอบเปรียบเทียบของเรา เราพบว่าเมื่อทำการบัดกรีตัวต้านทาน 01005 ด้วยสารบัดกรีที่ไม่ทำความสะอาดแบบเดียวกันในสภาพแวดล้อมที่มีอากาศและไนโตรเจน อัตราการเชื่อมประสานของการบัดกรีลดลงจาก 0.12% เป็น 0.03% ในขณะที่อัตราการติดหลุมศพลดลงจาก 0.08% เป็นตรวจไม่พบ ผลลัพธ์นี้มีความสอดคล้องอย่างมากกับกราฟการวิเคราะห์กราฟทางเทอร์โมกราวิเมตริกของ TGA ที่จัดทำโดยผู้ผลิตสารบัดกรี

ข้อได้เปรียบประการที่สามคือการปรับปรุงความหนาและความสม่ำเสมอของชั้น IMC ของข้อต่อประสาน สภาพแวดล้อมที่เป็นไนโตรเจนจะยับยั้งการตกตะกอนที่รวดเร็วเกินไปและการแข็งตัวของ Cu6Sn5 ในโลหะบัดกรีหลอมเหลว เมื่อวัดที่อุณหภูมิสูงสุดที่ 245°C สำหรับแพ็คเกจ MCU BGA ระดับยานยนต์บางประเภท ความหนาเฉลี่ยของชั้น IMC ผิวหน้าของข้อต่อบัดกรีที่ได้จากการบัดกรีแบบรีโฟลว์ด้วยไนโตรเจนคือ 2.1 μm โดยมีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน 0.38 μm ในขณะที่ค่าที่สอดคล้องกันสำหรับการบัดกรีแบบรีโฟลว์ด้วยอากาศคือ 3.4 μm โดยมีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน 0.92 μm ซึ่งหมายความว่าความเสี่ยงของความล้มเหลวในการหมุนเวียนเนื่องจากความร้อนลดลงอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการรับรอง AEC-Q200 ซึ่งอัตราการผ่านของการทดสอบ -40°C ถึง 125°C 1,000 รอบเพิ่มขึ้น 27 จุดเปอร์เซ็นต์

สถานการณ์ที่เกี่ยวข้องมีความเฉพาะเจาะจงมาก ไม่ใช่ทุกผลิตภัณฑ์ควรใช้การเติมไนโตรเจน สำหรับบอร์ด เช่น โมดูล WiFi ที่มี RF QFN ระยะพิทช์ 0.3 มม. จำนวนมาก และมีแผ่นระบายความร้อนพื้นที่ขนาดใหญ่ที่ด้านล่าง ต้องใช้ไนโตรเจนเพื่อควบคุมอัตราการเป็นโมฆะภายในเกณฑ์ 8% ที่ลูกค้ายอมรับ นอกจากนี้ยังมีชิป TDDI เกรดยานยนต์ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางลูกบอลบัดกรีเพียง 0.25 มม. การบัดกรีแบบรีโฟลว์ด้วยอากาศมีแนวโน้มที่จะเกิดลูกบอลบัดกรีที่ยังไม่ละลายบางส่วนหรือมุมเปียก >30° ในขณะที่อยู่ภายใต้สภาวะไนโตรเจน อัตราผลตอบแทนการผ่านครั้งแรกจะเพิ่มขึ้นจาก 76% เป็น 99.2% อย่างไรก็ตาม สำหรับบอร์ด เช่น มาเธอร์บอร์ด USB HUB ธรรมดาที่ผสมกับส่วนประกอบแบบรูทะลุและแบบยึดบนพื้นผิว และมีพินของอุปกรณ์โดยทั่วไป >0.65 มม. การบังคับให้ใช้ไนโตรเจนมีแต่จะเพิ่มต้นทุนการใช้ไนโตรเจนและความเสี่ยงจากความผันผวนของจุดน้ำค้าง ซึ่งไม่คุ้มกับการสูญเสีย

ประเด็นแรกที่ควรทราบในการเลือกอุปกรณ์คือต้องติดตั้งเซ็นเซอร์จุดน้ำค้างที่ทางออกของโซนทำความเย็นของเตาเผา แทนที่จะติดตั้งที่ทางเข้าก๊าซ เนื่องจากมีเพียงก๊าซที่นี่เท่านั้นที่จะสะท้อนสถานะที่แท้จริงของห้องบัดกรีได้อย่างแท้จริง ครั้งหนึ่งเราเคยพบโรงงานแห่งหนึ่งที่ใช้การอ่านค่าทางเข้ากับพารามิเตอร์กระบวนการปลอม ส่งผลให้เกิดความผันผวนของจุดน้ำค้างจริงที่ ±8°C ภายในเตาเผา ซึ่งทำให้เปียกได้ไม่ดีซ้ำแล้วซ้ำอีกด้วยสารบัดกรีชุดเดียวกัน ประเด็นที่สองคือเวลาตอบสนองของเครื่องวิเคราะห์ออกซิเจนต้องเป็น ≤1.5 วินาที ไม่เช่นนั้นจะไม่สามารถจับการไล่ระดับความเข้มข้นของออกซิเจนที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในระหว่างทางลาดให้ความร้อน เครื่องมือราคาประหยัดจำนวนมากมีความแม่นยำตามเกณฑ์ที่กำหนดแต่การตอบสนองแบบไดนามิกล่าช้า ส่งผลให้การปรับ PID ไม่ถูกต้อง ประเด็นที่สามคือความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับดัชนีทางออกของเครื่องกำเนิดไนโตรเจนเท่านั้น ต้องวัดปริมาณออกซิเจนหลายจุดภายในเตาเผา เราได้ตรวจสอบแล้วว่าสำหรับอุปกรณ์ชนิดเดียวกัน ปริมาณออกซิเจนที่วัดได้ที่ส่วนหน้า ส่วนกลาง และด้านหลังของเตาเผาอาจแตกต่างกันได้ถึง 60 PPM และต้องใช้ค่าที่วัดได้ที่ส่วนกลางและด้านหลังเป็นพื้นฐานในการตั้งค่าเกณฑ์การแจ้งเตือน