Hàn nóng chảy lại nitơ không chỉ đơn giản là lấp đầy buồng lò bằng nitơ; nó là một hệ thống xử lý khép kín sử dụng hàm lượng oxy trong chất hàn làm chuẩn đo lường và điểm sương làm cần điều khiển. Nó được thiết kế cho các dây chuyền sản xuất SMT cao cấp với các yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng luyện kim của các mối hàn, nhằm giải quyết ba vấn đề khó khăn chính: tăng cường quá trình oxy hóa ở nhiệt độ cao của kem hàn không chì, thu hẹp cửa sổ hoạt động của chất trợ dung và làm ướt không đủ các miếng đệm nhỏ, thay vì thay thế phương pháp hàn nóng chảy lại bằng không khí để sản xuất các bảng cấp tiêu dùng thông thường với chi phí thấp.

Ưu điểm cốt lõi đầu tiên là giảm tỷ lệ rỗng của mối hàn một cách rõ ràng và có thể lặp lại. Khi điểm sương đo được bên trong lò được siết chặt từ -20°C xuống -40°C và hàm lượng oxy giảm đồng bộ từ 500 PPM xuống 100 PPM, kiểm tra bằng tia X các mối hàn ở đáy bước 0,4 mm QFN cho thấy diện tích rỗng trung bình giảm từ 18,7% xuống 4,3%. Dữ liệu này đến từ ba tháng liên tiếp so sánh lấy mẫu của chúng tôi trên 6 dây chuyền sản xuất, với cỡ mẫu ≥120 thiết bị mỗi lô và tất cả các thử nghiệm đều được hoàn thành trong cùng một lô kem hàn, cùng khẩu độ stencil và cùng thông số In, loại bỏ nhiễu từ các Biến giao diện người dùng.

Ưu điểm thứ hai được thể hiện ở thời gian hoạt động kéo dài của từ thông trong chất hàn. Trong môi trường nitơ, nhiệt độ phân hủy của nhựa thông chuyển sang nhiệt độ cao hơn khoảng 15°C, cho phép các thành phần hoạt tính duy trì nồng độ hiệu quả trong vòng 10 giây trước nhiệt độ cao nhất, do đó cho phép chất hàn nóng chảy lan rộng hoàn toàn trong cửa sổ làm ướt tới hạn. In trong các thử nghiệm so sánh của chúng tôi, chúng tôi nhận thấy rằng khi hàn điện trở 01005 bằng cùng một loại kem hàn không sạch trong môi trường không khí và nitơ, tốc độ bắc cầu của mối hàn giảm từ 0,12% xuống 0,03%, trong khi tỷ lệ tắc nghẽn giảm từ 0,08% đến mức không thể phát hiện được. Kết quả này rất phù hợp với các đường cong phân tích nhiệt trọng lượng TGA do nhà sản xuất kem hàn cung cấp.

Ưu điểm thứ ba là sự cải thiện về độ dày và tính đồng nhất của lớp IMC mối hàn. Môi trường nitơ ngăn chặn sự kết tủa và quá trình thô quá nhanh của Cu6Sn5 trong chất hàn nóng chảy. Được đo ở nhiệt độ cao nhất là 245°C đối với gói BGA MCU cấp ô tô nhất định, độ dày trung bình của lớp mối hàn IMC bề mặt thu được bằng phương pháp hàn nóng chảy lại bằng nitơ là 2,1 μm với độ lệch chuẩn là 0,38 μm, trong khi các giá trị tương ứng cho hàn nóng chảy lại không khí là 3,4 μm với độ lệch chuẩn là 0,92 μm. Điều này có nghĩa là nguy cơ hỏng chu trình nhiệt giảm đáng kể, đặc Biệt đối với chứng nhận AEC-Q200, trong đó tốc độ vượt qua thử nghiệm 1000 chu kỳ từ -40°C đến 125°C tăng lên 27 điểm phần trăm.

Các kịch bản áp dụng rất cụ thể; không phải tất cả các sản phẩm đều nên áp dụng phản xạ nitơ. Đối với các bo mạch như mô-đun WiFi chứa số lượng lớn QFN RF bước 0,3 mm và có miếng đệm nhiệt diện tích lớn ở phía dưới, nitơ phải được sử dụng để kiểm soát tỷ lệ khoảng trống trong ngưỡng 8% được khách hàng chấp nhận. Ngoài ra còn có chip TDDI dành cho ô tô, có đường kính Bi hàn chỉ 0,25 mm; Hàn nóng chảy lại không khí có xu hướng tạo ra các bóng hàn không nóng chảy một phần hoặc góc làm ướt > 30°, trong khi ở điều kiện nitơ, hiệu suất vượt qua lần đầu tăng từ 76% lên 99,2%. Tuy nhiên, đối với các bo mạch như bo mạch chủ USB HUB thông thường được kết hợp với các bộ phận xuyên lỗ và gắn trên bề mặt và có khoảng cách chân cắm thiết bị thường >0,65 mm, việc buộc sử dụng nitơ sẽ chỉ làm tăng chi phí tiêu thụ nitơ và rủi ro Biến động điểm sương, điều này không đáng để mất đi.

Điểm cần lưu ý đầu tiên khi lựa chọn thiết bị là cảm Biến điểm sương phải được lắp đặt ở đầu ra của vùng làm mát lò chứ không phải ở đầu vào khí, vì chỉ có khí ở đây mới phản ánh chân thực trạng thái thực tế của buồng hàn. Chúng tôi từng gặp một nhà máy sử dụng số liệu đầu vào để làm giả các thông số quy trình, dẫn đến sự dao động điểm sương thực tế là ±8°C bên trong lò, điều này liên tục gây ra tình trạng ướt kém với cùng một mẻ kem hàn. Điểm thứ hai là thời gian đáp ứng của máy phân tích oxy phải ≤1,5 ​​giây, nếu không, nó không thể nắm bắt được gradient nồng độ oxy thay đổi nhanh chóng trong quá trình gia nhiệt. Nhiều thiết bị giá rẻ có độ chính xác đủ tiêu chuẩn danh nghĩa nhưng phản hồi động có độ trễ, dẫn đến việc điều chỉnh PID không chính xác. Điểm thứ ba là độ tinh khiết của nitơ không thể chỉ dựa vào chỉ số đầu ra của máy tạo nitơ; phải đo hàm lượng oxy đa điểm bên trong lò. Chúng tôi đã xác minh rằng đối với cùng một thiết bị, hàm lượng oxy đo được ở phần phía trước, giữa và phía sau của lò có thể khác nhau tới 60 PPM và các giá trị đo được ở phần giữa và phía sau phải được sử dụng làm cơ sở để thiết lập ngưỡng báo động.