Efeito dos locais de proteção térmica no retrabalho

Dec 10, 2023

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 15118 (2022) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Este estudo investigou a eficácia dos locais de colocação de proteção térmica durante o processo de retrabalho para evitar danos térmicos e mecânicos aos componentes adjacentes da grade de esferas e suas juntas de solda na montagem da placa de circuito impresso de dupla face. Foram usados ​​três tipos de locais de colocação de proteção térmica: amostra X, colocação individual de proteção térmica em componentes adjacentes do local de retrabalho; amostra Y, em forma de U e amostra Z, um escudo térmico em forma de quadrado colocado respectivamente no local da fonte de calor. Os resultados dos testes de tintura e tração, termografia infravermelha e medições de temperatura foram analisados ​​para entender a relação entre a localização do escudo térmico e o dano da junta de solda durante o retrabalho. A colocação do escudo térmico no local da fonte de calor no componente retrabalhado pode reduzir as temperaturas de pico nos locais adjacentes do componente retrabalhado em até 8,18%. As temperaturas de pico do centro e do canto do componente BGA podem ser mantidas abaixo de 195 °C e 210 °C, respectivamente, para melhorar a qualidade da junta de solda dos locais de retrabalho adjacentes, reduzindo os danos da junta de solda em mais de 50% das rachaduras de solda. Isso é útil para o gerenciamento térmico durante o retrabalho envolvendo posicionamentos de componentes de matriz de grade de esferas de alta densidade na montagem de placa de circuito impresso de dupla face.

O retrabalho da montagem da placa de circuito impresso (PCBA) é frequentemente usado na indústria de manufatura como um esforço benéfico para reduzir o desperdício e, como resultado, aumentar a receita total da empresa. O retrabalho de PCBA está se tornando cada vez mais crucial em momentos de dificuldade de obtenção de componentes, maior demanda por flexibilidade e ciclos curtos de desenvolvimento do produto para que o produto esteja pronto para o mercado1,2. A principal vantagem de retrabalhar um PCBA é que, dependendo da extensão do dano, pode ser feito mais rapidamente do que substituí-lo3.

O processo de retrabalho dos componentes do Ball Grid Array (BGA) é conhecido como retrabalho do Area Array. As juntas de solda ficam ocultas sob o corpo do componente, tornando o retrabalho de dispositivos de matriz de área mais desafiador4. A combinação dos requisitos de temperatura operacional mais alta da solda sem chumbo e a natureza sensível dos componentes de matriz de área dificulta a definição de um procedimento de retrabalho para componentes BGA sem chumbo5. No design de produto de alta densidade, vários componentes BGA são colocados próximos uns dos outros; portanto, os locais adjacentes dos componentes de retrabalho têm um alto risco de serem expostos a refluxos térmicos durante o retrabalho6. Vários obstáculos só podem ser superados com a introdução de métodos novos ou revisados, como perfis térmicos mais rígidos e extrema precisão durante os procedimentos de retrabalho do PCBA7.

Um escudo térmico é usado para evitar danos térmicos ou mecânicos ao componente, placa de circuito impresso (PCB), locais adjacentes de retrabalho de componentes e juntas de solda. O escudo térmico pode minimizar o delta de temperatura entre os lados inferior e superior do PCBA durante o retrabalho do processo de refluxo de ar quente para remoção e montagem do BGA, reduzindo assim a exposição da transferência de calor aos componentes adjacentes8. Danos nos componentes e rachaduras nas juntas de solda podem ser causados ​​por refluxo não intencional de juntas de solda de componentes adjacentes9. Devido à interação entre solda à base de estanho e pastilhas de cobre, ocorrerá composto intermetálico (IMC) durante o processo de montagem e em serviço das juntas de solda10. Baixas características mecânicas da solda podem ser causadas por uma camada IMC muito espessa. Além disso, a forma do IMC tem um grande impacto na confiabilidade das juntas de solda11. Devido à sua fragilidade intrínseca, o IMC espesso é facilmente quebrado e a tensão induzida por transformação longitudinal causada pelo acúmulo de reação de volume negativo na interface solda/IMC e dentro da camada IMC pode causar degradação da propriedade mecânica12. O escudo térmico durante o processo de retrabalho também evita que as camadas IMC nas juntas de solda dos componentes adjacentes cresçam muito espessas, o que poderia afetar a qualidade e a confiabilidade da junta de solda13. Estudos limitados abordaram o gerenciamento térmico usando escudo térmico durante o retrabalho envolvendo a colocação de componentes de alta densidade em PCBA de dupla face14,15.