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厚铜板和多层板的BGA焊接:热容量大需要调整加热参数

厚铜板和多层板的BGA焊接:热容量大需要调整加热参数

厚铜板(≥3oz)和12层以上的高密度多层板在BGA焊接时表现出极强的热惯性。其等效热容比传统2层1oz板高2.3倍以上。如果使用标准回流温度曲线,PCB 表面温度滞后于实际热空气输出超过 42 秒。此时,BGA底部的焊球还没有完全熔化,而顶部已经过热氧化,直接造成空洞率过高和IMC层不连续。我们曾经使用KIC温度分析仪测量过某块16层3oz功率重铜板。在相同的输送速度下,板面中心点达到200℃的时间比边缘晚17.6秒。这迫使我们将预热区的总持续时间从85秒延长到132秒,并将150℃~180℃段的升温速率降低到0.5℃/s以内。否则,BGA 周围的小尺寸 MLCC 将因突然的热应力变化而出现隐性裂纹。

均热区温度不能简单地按照教科书设定为150±5℃,而必须根据板内铜箔分布动态调整。当BGA区域下有大面积覆铜或全内接地层时,均热温度需升至162℃并维持不少于110秒。只有这样热量才能充分穿透铜层并到达焊球界面。否则,焊膏中助焊剂的活性成分在未完全活化的情况下进入回流焊,导致润湿不良和球形残留物。 佳金源 S-6300系列锡膏在该工作条件下要求均热区末端PCB底部温度不低于148℃。否则,回流阶段焊球异步熔化的概率会增加3.8倍。

峰区升温速率必须控制在每秒0.8℃以内,峰温窗口严格限制在235℃至238℃之间。当温度超过239℃时,BT树脂基体开始显着分解并释放出氯离子,进而腐蚀SnAgCu合金的晶界。我们在某通讯主控板批量返修中发现,仅将峰值升温速率从1.1℃/s降低至0.7℃/s,微孔洞数量(

所有参数调整必须仅基于测得的电路板表面多点温度分布。严格禁止应用模板。我们曾经在同型号回流焊炉上对两块结构相似但内层铜厚相差0.5oz的板子使用同一套参数。结果,厚铜板的BGA冷焊率达到12.7%,而薄铜板的BGA冷焊率仅为0.3%。造成差异的根本原因是热传导路径的长度相差11.4mm,这决定了热响应时间无法线性外推。每次改型前,必须使用同一批PCB至少进行3次热电偶测量,并取平均值来修正参数,而不是依赖经验估计。

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