Trong quá trình sản xuất hàng loạt thiết bị QFN với bước 0,4mm, chúng tôi nhận thấy rằng ngay cả khi độ chính xác In dán hàn được kiểm soát trong phạm vi ±15μm, tỷ lệ khẩu độ stencil được duy trì ở mức 0,78 và nhiệt độ đỉnh phản xạ lại bị khóa nghiêm ngặt ở 238oC ± 2oC, tỷ lệ khoảng trống vẫn thường xuyên vượt quá 18%. Sau khi chuyển sang chế độ phản xạ nitơ JJY, kết quả kiểm tra bằng tia X từ cùng một lô cho thấy tỷ lệ diện tích rỗng ổn định trong khoảng 5,1% đến 6,3%. Điều này là do môi trường nitơ làm giảm đáng kể tốc độ tái tạo của màng oxit trên bề mặt Bi hàn, cho phép hợp kim SnAgCu nóng chảy trải đều hơn trên bề mặt đồng pad và tạo đường thoát êm ái hơn cho bong bóng.
In gỡ lỗi thực tế, ba bộ tham số phải được điều chỉnh đồng thời. Tốc độ dòng nitơ phải được điều chỉnh linh hoạt theo thể tích lò và tốc độ băng tải. Nếu tốc độ băng tải là 70cm/phút và chiều dài lò là 2,8 mét thì giới hạn dưới là 15L/phút; nếu không, nồng độ oxy sẽ dễ dàng tăng trở lại trên 200ppm. Nếu thời gian vùng giữ được rút ngắn xuống dưới 60 giây, sự phân hủy không hoàn toàn của chất trợ dung còn sót lại sẽ làm trầm trọng thêm sự tích tụ khoảng trống. Ngoài ra In, tốc độ làm mát vượt quá 3,2oC/s sẽ gây ra các vết nứt nhỏ ở các mối hàn đáy BGA, do đó, cài đặt tốc độ không khí ban đầu phải được giữ lại trong phần làm mát.
Sau khi máy tạo nitơ JJY được kết nối với cổng mặt bích phía trước của lò nung lại, chúng tôi sử dụng máy phân tích oxy dư để đo hàm lượng oxy bên trong lò. Ở Cuối vùng làm nóng sơ bộ, nó đã giảm xuống còn 85ppm và trong toàn bộ vùng nóng chảy lại, nó dao động trong khoảng từ 60 đến 90ppm. Tại thời điểm này, độ đồng đều của độ dày lớp IMC của mối hàn được cải thiện đáng kể. Mặt cắt SEM cho thấy độ phân tán độ dày tăng trưởng của Cu6Sn5 thu hẹp từ ±0,82μm trong điều kiện không khí xuống còn ±0,35μm. Điều này được phản ánh trực tiếp trong thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ -40oC~125oC của thiết bị BGA, trong đó chu kỳ hỏng hóc trung bình tăng từ 832 lên hơn 1470.
Điều mà người vận hành dễ dàng bỏ qua là mối quan hệ giữa vị trí đầu vào nitơ và tổ chức dòng khí bên trong lò. Nếu đầu vào không khí được đặt ngay phía trên vùng gia nhiệt, luồng khí tốc độ cao sẽ làm xáo trộn sự phân bổ nhiệt trên bề mặt PCB, gây ra hiện tượng phản xạ không đồng bộ của các mối hàn ở bốn góc của QFN. Cuối cùng, chúng tôi đã di chuyển giao diện xuống phía dưới thân lò và lắp đặt một tấm vách ngăn để nitơ đi dọc theo thành lò một góc 12° dọc theo hướng băng tải. Điều này tránh sốc nhiệt trong khi vẫn đảm bảo hiệu quả thay thế khí quyển. Kiểm tra lấy mẫu bằng tia X của 12 lô liên tiếp cho thấy sai số lặp lại của các vị trí trống nhỏ hơn 0,15mm.
Lựa chọn dán hàn phải được gắn với quá trình phản xạ nitơ. Chúng tôi đã loại bỏ loại kem hàn cũ chứa chất kích hoạt gốc nhựa thông và chuyển sang loại kem hàn không sạch có hàm lượng chất rắn thấp đã được xác minh của JJY (4,8%), có tính axit yếu (pH=5,3). Nhiệt độ bắt đầu phân hủy từ thông của nó giảm 23oC trong môi trường nitơ và tổng lượng khí dễ bay hơi giảm 37%, do đó làm giảm các sản phẩm dễ bay hơi bị giữ lại trước khi hóa rắn hàn. Đây là một trong những cơ chế hóa học cốt lõi để giảm tỷ lệ trống, thay vì chỉ đơn giản dựa vào sự cách ly vật lý bằng bầu không khí trơ.
