คำถามที่พบบ่อยที่สุดที่เราได้รับขณะแก้ไขข้อบกพร่องของเตาอบแบบรีโฟลว์ในสายการผลิตทุกวันคือ: การใช้สารบัดกรีแบบเดียวกัน การบัดกรีจะทำงานได้ดีในอากาศ แต่จะสว่างขึ้นทันทีที่เราเปลี่ยนมาใช้ไนโตรเจน แต่ลูกค้ากลับยืนกรานที่จะบัดกรีด้วยไนโตรเจน ดังนั้นจึงคุ้มค่ากับการลงทุนจริงหรือ เบื้องหลังคำถามนี้ ไม่ใช่แค่การเปรียบเทียบความสว่างเท่านั้น แต่เราจำเป็นต้องตรวจสอบว่าแผ่นทองแดง OSP มีการบัดกรีเปียกสม่ำเสมอหรือไม่ มีช่องว่างที่ซ่อนอยู่ที่ด้านล่างของแพ็คเกจ QFN ขนาด 0.4 มม. หรือไม่ และบอร์ดสามแผ่นที่ต่อเนื่องกันแสดงเม็ดบีดบัดกรีเล็กๆ ในระหว่างการตรวจสอบ AOI บนกระดานทางการแพทย์หรือไม่ ปรากฏการณ์เหล่านี้อาจถูกมองข้ามว่าเป็นความผิดปกติเป็นครั้งคราวในการบัดกรีด้วยอากาศ แต่ภายใต้การบัดกรีด้วยไนโตรเจน ปรากฏการณ์เหล่านี้จะมีความเสถียรและมีลักษณะเฉพาะของกระบวนการที่คาดการณ์ได้
ความแตกต่างในประสิทธิภาพระหว่างการบัดกรีด้วยไนโตรเจนและการบัดกรีด้วยอากาศจะปรากฏเป็นครั้งแรกในพฤติกรรมการทำให้เปียกและการแพร่กระจาย In สภาพแวดล้อมที่มีไนโตรเจน ส่วนประกอบออกฤทธิ์ของฟลักซ์จะทำหน้าที่อย่างเข้มข้นบนพื้นผิวแผ่นอิเล็กโทรด แทนที่จะถูกใช้โดยออกซิเดชันกับออกซิเจน เป็นผลให้มุมสัมผัสของสารบัดกรีชนิดเดียวกันในไนโตรเจนโดยทั่วไปลดลง 8°~12° โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสารบัดกรีอุณหภูมิปานกลางถึงต่ำที่มีระบบกรดอินทรีย์ที่มีสารขัดสนหรือกรดอินทรีย์อ่อน ระยะการไต่ด้านข้างบนแผ่นทองแดงหลังการหลอมจะมากกว่าในอากาศโดยเฉลี่ย 0.08 มม. นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการระงับการเชื่อมต่อข้อต่อบัดกรี Micro-BGA ที่มีระยะพิทช์ 0.3 มม. การบัดกรีด้วยอากาศ In ความล่าช้าในการเปียกที่เกิดจากการอุดตันของฟิล์มออกไซด์ในท้องถิ่นทำให้เกิดคอรูปพระจันทร์เสี้ยวที่ขอบของข้อต่อบัดกรีได้อย่างง่ายดาย ซึ่งกลายเป็นจุดเริ่มต้นของรอยแตกขนาดเล็กในระหว่างการหมุนเวียนด้วยความร้อนในภายหลัง
การควบคุมความว่างเปล่าถือเป็นคุณค่าที่น่าสนใจที่สุดของการบัดกรีด้วยไนโตรเจน ภายใต้เครื่องพิมพ์ DEK + การตั้งค่าเตาอบ reflow BTU เดียวกัน เราได้ทดสอบสารบัดกรี SAC305 บางตัวกับส่วนประกอบ BGA ขนาด 12×12 มม. บนบอร์ด 6 ชั้น ภายใต้สภาวะการบัดกรีด้วยอากาศ การตรวจสอบด้วยรังสีเอกซ์แสดงให้เห็นอัตราโมฆะของรอยประสานโดยเฉลี่ยที่ 18.7% โดยมีจุดเดียวสูงสุดที่ 26.3% หลังจากเปลี่ยนมาใช้การป้องกันด้วยไนโตรเจน อัตราช่องว่างทั่วทั้งกระดานลดลงเหลือ 5.2% และข้อต่อบัดกรีมากกว่า 95% มีพื้นที่ช่องว่างน้อยกว่า 3% การปรับปรุงนี้ไม่สามารถทำได้โดยการเพิ่มอุณหภูมิสูงสุด ในทางกลับกัน ไนโตรเจนจะยับยั้งการกักเก็บก๊าซระเหยที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของฟลักซ์ที่อุณหภูมิสูงภายในตัวบัดกรีหลอมเหลวอย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง In ตัวกระตุ้นที่ใช้กันทั่วไปในสารบัดกรี เช่น กรดซีบาซิกและกรดอะดิปิก เปลี่ยนวิถีไพโรไลซิสภายใต้สภาวะขาดออกซิเจน โดยปล่อย CO? ในอัตราที่อ่อนโยนและทำให้หลบหนีได้ง่ายขึ้น
สัณฐานวิทยาของพื้นผิวของข้อต่อบัดกรีและสถานะของสารตกค้างยังแสดงให้เห็นความแตกต่างอย่างเป็นระบบ ข้อต่อบัดกรีหลังจากการบัดกรีด้วยไนโตรเจน โดยทั่วไปจะมีความมันวาวเหมือนกระจกและมีรูปทรงที่คมชัด เนื่องจากในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจน ทิศทางการเติบโตของเกรนของโลหะผสม SnAgCu จะมีความสม่ำเสมอมากกว่า และการหดตัวที่ขับเคลื่อนด้วยแรงตึงผิวจะสมบูรณ์มากกว่า ข้อต่อที่บัดกรีด้วยอากาศ In มีสีด้านเล็กน้อย มีหมอกสีเทา และจุดออกซิเดชันสีน้ำตาลอ่อนกระจัดกระจายสามารถมองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ในทางปฏิบัติแล้ว สัณฐานวิทยาของฟลักซ์ตกค้างก็แตกต่างกันเช่นกัน ภายใต้สภาวะไนโตรเจน เรซินขัดสนมีโอกาสน้อยที่จะเกิดการเชื่อมโยงข้ามและการทำให้เป็นคาร์บอน หลังจากทำความสะอาด ระดับการปนเปื้อนของไอออนิกบนพื้นผิว PCBA (การทดสอบ ROSE) จะต่ำกว่าโดยเฉลี่ย 21.4μg NaCl/cm2 สิ่งนี้ให้การรับประกันอย่างมากสำหรับความน่าเชื่อถือของฉนวนในระยะยาวของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางการแพทย์แบบฝัง
แน่นอนว่าการบัดกรีด้วยไนโตรเจนไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาแบบสากล เมื่อสายการผลิตใช้สารบัดกรีที่มีฤทธิ์สูงซึ่งมีตัวกระตุ้นฮาโลเจน ไนโตรเจนอาจทำให้แนวโน้มการกัดกร่อนรุนแรงขึ้นแทน ในระหว่างการทดลองผลิตแผงเรดาร์ยานยนต์บางรุ่น เราพบปรากฏการณ์ที่ความต้านทานการสัมผัสของหัววัดทดสอบ ICT เพิ่มขึ้นทุกวันภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีไนโตรเจน ในที่สุดก็ได้รับการยืนยันว่าไอออนคลอไรด์ที่ตกค้างในสารบัดกรีนั้นจะถูกออกซิไดซ์และสร้างความร้อนได้ยากกว่าในบรรยากาศรีดิวซ์ที่ปราศจากออกซิเจน นอกจากนี้ In สำหรับครีมบัดกรีที่ดูดซับความชื้นได้อย่างรุนแรง ไนโตรเจนไม่สามารถทำให้เม็ดบีดบัดกรีกระเด็นกลับได้ ซึ่งเกิดจากความชื้นภายในแตกออกระหว่างการรีโฟลว์ In กรณีเช่นนี้ จะต้องทำการอบแบบสุญญากาศก่อนที่ส่วนผสมจะเข้าสู่เตาอบ มิฉะนั้น ยิ่งอัตราการไหลของไนโตรเจนสูง เม็ดบัดกรีก็จะปรากฏมากขึ้น
เมื่อเลือกกระบวนการ เราไม่สามารถพึ่งพาตารางพารามิเตอร์เพียงอย่างเดียวได้ เราต้องคำนวณต้นทุนตามสถานการณ์เฉพาะ หากคุณกำลังผลิตโมดูล WiFi สำหรับผู้บริโภคที่มีเอาต์พุต 300,000 ชิ้นต่อเดือน ข้อต่อบัดกรีส่วนใหญ่ประกอบด้วยส่วนประกอบ 0402/0201 และลูกค้าที่ยอมรับมาตรฐาน IPC-A-610 Class 2 การบัดกรีด้วยลมก็เพียงพอแล้ว การเติมไนโตรเจนจะทำให้เสียต้นทุนไนโตรเจนเหลวถึง 180,000 หยวนต่อปี และกินทรัพยากรท่อส่งไนโตรเจนโดยไม่มีเหตุผล อย่างไรก็ตาม หากคุณกำลังผลิตบอร์ดตัวพา FPGA ระดับการบินและอวกาศที่มีแผ่น ENIG OSP ขนาด BGA เกิน 35×35 มม. และลูกค้าที่ต้องการอัตราโมฆะของรอยประสาน ≤5% พร้อมรายงานเอ็กซ์เรย์ที่จัดเตรียมไว้สำหรับบอร์ดแต่ละอัน การบัดกรีด้วยไนโตรเจนจะไม่ใช่โบนัส แต่เป็นข้อกำหนดในการเข้าร่วม In ในกรณีนี้ จะดีกว่าถ้าเปลี่ยนเตาอบ reflow แบบเก่า แทนที่จะประนีประนอมกับความบริสุทธิ์ของไนโตรเจน ≥99.995% นอกจากนี้ยังมีกรณีระดับกลาง: บอร์ด MCU เกรดยานยนต์ ลูกค้าไม่ได้ต้องการไนโตรเจนอย่างหนัก แต่เราพบว่าด้วยการบัดกรีด้วยอากาศ บอร์ด 2~3 จากทุกๆ 1,000 บอร์ดจะพัฒนาข้อต่อบัดกรีเย็นและรอยแตกร้าวอย่างต่อเนื่องหลังจากการทดสอบอายุ การวิเคราะห์ภาคตัดขวางเผยให้เห็นกระจุกไมโครโมฆะที่ตรวจไม่พบที่ด้านล่างของ QFN In ในกรณีดังกล่าว ขอแนะนำให้ดำเนินการยืนยันการเปรียบเทียบไนโตรเจนก่อน หากอัตราโมฆะลดลงมากกว่า 40% และจำนวนความล้มเหลวลดลงเหลือศูนย์ การลงทุนซื้อเครื่องกำเนิดไนโตรเจนขนาดเล็กก็คุ้มค่า จากการวัดผลในเวิร์กช็อปของเรา ต้นทุนการดำเนินงานต่อปีของโมดูลการไหล 10 ลิตร/นาทีนั้นเป็นเพียง 1.7 เท่าของต้นทุนไฟฟ้าของสายการผลิตการบัดกรีด้วยลม ในขณะที่อัตราการทำงานซ้ำลดลง 63%
