Nguyên nhân cốt lõi của việc dán hàn xuất hiện trên PCB hấp thụ độ ẩm trong quá trình hàn nóng chảy lại là sự thay đổi pha nhanh chóng của độ ẩm được hấp phụ bên trong chất nền trong giai đoạn gia nhiệt trước nóng chảy lại. Khi độ hấp thụ độ ẩm của PCB vượt quá giá trị tới hạn 0,15% wt được chỉ định trong Bảng 4-1 của J-STD-020D và tốc độ gia nhiệt của vùng làm nóng trước vượt quá giới hạn trên được khuyến nghị là 3oC/s trong IPC/JEDEC-9704, các phân tử nước sẽ tích tụ tại bề mặt tiếp xúc giữa vải thủy tinh và nhựa để tạo thành bong bóng hơi áp suất cao cục bộ. Khi áp suất này vượt quá cường độ cắt của lớp In dán hàn (giá trị điển hình 0,8 ~ 1,2MPa), nó sẽ gây ra hiện tượng phóng điện và bắn tung tóe chất hàn. Hiện tượng này đặc Biệt nổi bật ở các khu vực BGA có độ dày bảng FR-4 >1,6mm và tỷ lệ diện tích lá đồng >65%.

Theo Điều 8.3.2 của IPC-A-610G, nếu đường kính của các khoảng trống hình thành do vết hàn nổ >25% đường kính của miếng đệm thì nó được coi là một khuyết tật. In trong dây chuyền sản xuất thực tế, kích thước khoảng trống của hầu hết các trường hợp lỗi tập trung trong phạm vi 120～180μm, tương ứng chính xác với ngưỡng dung sai tới hạn của miếng đệm QFN bước 0,3mm. Tại thời điểm này, kiểm tra bằng tia X nhận thấy tỷ lệ trống thường đạt hơn 35%, vượt xa vạch kiểm soát 15% do IPC-7095C khuyến nghị. Nghiêm trọng hơn, cặn hàn bị bong ra sẽ chặn các khe hở của khuôn tô, dẫn đến hiện tượng hàn bắc cầu hoặc hàn không đủ ở các mẻ tiếp theo. Một nhà máy điện tử ô tô từng phải loại bỏ hàng loạt 2300 bo mạch điều khiển chính ADAS do vấn đề này.

Tiêu chuẩn yêu cầu PCB cấp MSL3 phải được bảo quản trong môi trường 30oC/60%RH sau khi mở và thời gian phơi nhiễm tích lũy không được vượt quá 168 giờ. Tuy nhiên, nhân viên tuyến đầu thường bỏ qua độ lệch hiệu chuẩn của máy đo độ ẩm môi trường. Giá trị hiển thị RH đo được của một xưởng nào đó là 58% trong khi giá trị thực đạt 72%, giúp tăng tốc độ hấp thụ độ ẩm thực tế của PCB lên 2,3 lần. Đồng thời, có một sự hiểu lầm phổ Biến trong việc cài đặt nhiệt độ nướng. J-STD-033C nghiêm cấm sử dụng 125oC làm thông số nướng chung. Đối với PCB linh hoạt chứa tấm gia cố PET, nhiệt độ phải giảm xuống 80oC và thời gian nung kéo dài đến 24 giờ, nếu không tấm gia cố sẽ nhăn và gây ra vết xước bất thường.

Chúng tôi đã xác minh tác động của các phương pháp nướng khác nhau đến tốc độ nổ của mối hàn. Trong cùng loại MSL, tốc độ nổ của chất hàn sau khi xử lý trong lò chân không (-0,095MPa) trong 4 giờ là 0,07%, trong khi đó ở lò đối lưu thông thường (125oC/8h) tăng lên 0,62%. Lý do chính cho sự khác Biệt là môi trường chân không có thể đẩy nhanh quá trình di chuyển của hơi ẩm trong các vi lỗ sâu. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng nếu độ chân không vượt quá -0,1MPa, mực mặt nạ hàn sẽ phồng rộp, khiến tốc độ làm lại của một nhà máy đóng gói đèn LED tăng 11 điểm phần trăm. Do đó, trong hoạt động thực tế, nên sử dụng giá trị Tg do nhà sản xuất PCB cung cấp làm chuẩn. Khi Tg <130oC, nhiệt độ nướng chân không phải giảm xuống 105oC và hàm lượng oxy trong lò phải được theo dõi ở mức <50ppm.

Bản thân chất hàn không phải là nguyên nhân chính nhưng việc lựa chọn hệ thống từ thông sẽ làm tăng rủi ro. Tốc độ bay hơi dung môi của chất hàn dán loại RMA gốc nhựa thông trong giai đoạn giữ 150oC chậm hơn 40% so với loại không sạch, làm chặn kênh thoát hơi nước. Điểm nóng chảy cao (227oC) của hợp kim SN100C kéo dài thời gian lỏng thêm 1,8 giây, thay vào đó dự trữ nhiều cửa sổ thoát hơi nước hơn. Do đó, sau khi một nhà máy sản xuất mô-đun truyền thông chuyển sang sử dụng tổ hợp kem hàn không sạch SN100C +, tỷ lệ nổ của vật liệu hàn đã giảm 76%. Tuy nhiên, cấu hình phản xạ lại phải được điều chỉnh đồng bộ và nhiệt độ cao nhất phải giảm từ 245oC xuống 242oC để tránh hiện tượng giòn của hợp chất liên kim loại.

Phương pháp nhận dạng nhanh tại chỗ là quan sát trạng thái cạnh của miếng dán hàn tại thời điểm nhả giấy nến. Nếu xuất hiện các vệt răng cưa hoặc độ sâu lõm ở trung tâm >15μm, điều đó cho thấy độ ẩm PCB đã vượt quá đường cảnh báo. Lúc này, dây chuyền phải dừng ngay lập tức và lấy mẫu độ ẩm của ba tấm ván để kiểm tra. Sử dụng máy phân tích độ ẩm halogen Mettler Toledo HR83 để đo. Nếu giá trị trung bình >0,12% wt thì phải bắt đầu nướng khẩn cấp. Nghiêm cấm trực tiếp kéo dài thời gian phản xạ, vì Phụ lục B của J-STD-020D chỉ ra rằng việc làm thêm giờ trong vùng giữ sẽ làm trầm trọng thêm quá trình oxy hóa của bóng hàn chip IC, tăng khả năng hàn nguội lên 3,5 lần.