Bảng điều khiển chính của trạm gốc truyền thông 5G và bảng điện chính của hệ thống lưu trữ năng lượng công nghiệp và thương mại đặt ra các yêu cầu nghiêm ngặt về độ tin cậy lâu dài của mối hàn BGA. Các bo mạch chính như vậy thường sử dụng chip FPGA và SoC kích thước lớn, mật độ I/O cao, có bóng hàn BGA hầu hết có hai thông số kỹ thuật là đường kính 0,3 mm và 0,4 mm, và các đế hầu hết được làm bằng vật liệu TG cao với hơn 6 lớp. Vấn đề không khớp hệ số giãn nở nhiệt nổi bật hơn so với bo mạch chính của người tiêu dùng. Nếu độ lệch nhiệt độ cao nhất của quá trình hàn nóng chảy lại vượt quá ± 3oC hoặc dao động thời gian trên chất lỏng vượt quá 15 giây, điều này sẽ dễ dẫn đến các vết nứt nhỏ ở các mối hàn hoặc sự phát triển không đồng đều của lớp IMC giao diện.

Độ mở của khuôn tô phải phù hợp với kích thước Bi hàn và xu hướng cong vênh của chất nền

Đối với khuôn tô cắt bằng laze dày 0,12 mm mà chúng tôi đã tùy chỉnh cho JiaJinYuan, tỷ lệ mở tỷ lệ diện tích 92% được áp dụng cho Bi hàn 0,3 mm, trong khi tỷ lệ diện tích 88% được sử dụng cho Bi hàn 0,4 mm. Hình dạng mở được làm tròn đồng đều để tránh vẽ góc nhọn. Trong quá trình In, độ cong vênh của PCB trước khi nạp phải được theo dõi đồng bộ. Khi độ cong vênh một bên của vùng BGA > 0,15mm thì phải dừng dây chuyền ngay lập tức để thay thế vật liệu; nếu không, tốc độ truyền chất hàn sẽ giảm hơn 12%, dẫn đến các khuyết tật không thể chấp nhận được với tỷ lệ khoảng trống > 25% hình thành do các mối hàn không đủ sau khi hàn lại.

Cấu hình hàn nóng chảy lại phải được điều chỉnh linh hoạt theo độ dày gói chip

Đối với các thiết bị BGA điều khiển chính lưu trữ năng lượng có độ dày >2,0mm, chúng tôi bắt buộc phải mở rộng vùng ngâm lên 110 giây để kích hoạt hoàn toàn từ thông và xả hơi ẩm bên trong. Trong khi đó, nhiệt độ cao nhất được đặt ở 238oC ± 2oC và thời gian trên chất lỏng được kiểm soát ở mức 65 ± 5 giây. Sự kết hợp thông số này đã được xác minh liên tục trên dây chuyền sản xuất JiaJinYuan cho 37 lô bảng và tỷ lệ khoảng trống của mối hàn trong kiểm tra lấy mẫu bằng tia X đều <8%, thấp hơn nhiều so với giới hạn trên 25% được quy định trong tiêu chuẩn IPC-A-610G Loại 3.

Kiểm tra sau hàn không thể chỉ dựa vào AOI mà phải bổ sung xác minh bằng tia X và mặt cắt ngang

AOI hoàn toàn không có tác dụng đối với mối hàn đáy BGA. Chúng tôi quy định rằng năm bảng đầu tiên của mỗi lô phải được kiểm tra 100% bằng máy X-quang, tập trung vào việc bắc cầu và phân bổ khoảng trống tại các mối hàn góc. Nếu diện tích khoảng trống của một mối hàn đơn lẻ được tìm thấy là >15% thì hồ sơ làm sạch giấy nến và dữ liệu áp suất chổi cao su trong 3 giờ trước đó sẽ được truy nguyên. Đồng thời, 2 tấm sản xuất hàng loạt được lấy mẫu ngẫu nhiên hàng tháng để lấy mặt cắt kim loại để xác nhận xem độ dày IMC có ổn định trong khoảng 3,2 ~ 4,1μm hay không. Khi vượt quá phạm vi này, giá trị bù cặp nhiệt điện của lò phản xạ phải được hiệu chỉnh ngay lập tức.

Việc xác minh lão hóa dài hạn không chỉ là hình thức đơn thuần mà là để khóa ranh giới hư hỏng

Chúng tôi trực tiếp đặt toàn bộ máy mà không cần sửa chữa sau khi hàn vào buồng môi trường 85oC/85%RH, cấp nguồn liên tục cho máy trong 1000 giờ, sau đó tháo rời các thiết bị BGA. Giao diện mối hàn được quan sát bằng SEM. Không tìm thấy sự chuyển pha bất thường từ Cu6Sn5 sang Cu3Sn trong tất cả các mẫu và không quan sát thấy dấu hiệu bong tróc giữa Bi hàn và miếng đệm. Điều này cho thấy rằng lựa chọn miếng dán hàn hiện tại (SN100C+0,5%Ni), chiến lược mở stencil và cấu hình chỉnh lại dòng của JiaJinYuan đã hình thành một kết hợp vòng kín, thực sự hỗ trợ tuổi thọ 10 năm cần thiết cho các kịch bản lưu trữ năng lượng và 5G.