Un profil de reflow SAC305 sans plomb se déploie en quatre étapes : preheat (1-3°C/s jusqu’à ~150°C), soak (150-200°C pendant 60-120s), un pic de reflow de 235-245°C avec 45-90s au-dessus du liquidus ~217°C, et un refroidissement contrôlé à ≤4°C/s. Sur les hashboards Antminer à substrat aluminium, ajoutez un preheat par le dessous et ralentissez vos ramps — le noyau métallique draine la chaleur loin de tout profil calibré pour le FR4.
Reflower un joint sur un hashboard ASIC n’est pas le même travail que reflower un PCB hobby, et un profil qui fonctionne à merveille sur le FR4 vous laissera discrètement tomber sur une carte Antminer. La raison tient au substrat : la plupart des hash boards Antminer modernes sont construites sur un noyau d’aluminium, pas sur de la fibre de verre. Ce noyau est un excellent dissipateur de chaleur en minage et un dissipateur thermique obstiné en rework. Cette référence présente un profil thermique SAC305 en quatre étapes citables, puis donne les ajustements concrets qu’exigent les cartes aluminium à forte masse thermique. C’est une référence de profil, pas un substitut à une formation pratique — traitez les chiffres comme un point de départ calibré, puis validez-les sur une carte sacrificielle.
Pourquoi le reflow de hashboard est une discipline à part
Les profils de montage en surface standards sont rédigés autour du FR4, dont la conductivité thermique dans le plan se situe bien en dessous de 1 W/m·K. La chaleur que vous injectez dans un joint reste largement près de ce joint. L’aluminium est l’inverse : la base métallique conduit typiquement de l’ordre de 150-200 W/m·K et transporte bien plus de masse thermique par centimètre carré. Lorsque vous visez une buse d’air chaud sur un seul ASIC à terminaisons inférieures, l’aluminium tire cette énergie vers l’extérieur sur toute la carte avant que les joints cibles n’atteignent jamais le liquidus ~217°C du SAC305.
Les techniciens qui ne tiennent pas compte de cela tombent dans l’un de deux pièges. Soit ils ne fondent jamais le joint proprement — produisant des connexions froides, ternes et grenues qui ont l’air soudées mais échouent sous le cyclage thermique — soit ils surcompensent en poussant l’outil à air à 400°C+, ce qui brûle le solder mask, oxyde les pads, soulève les pistes et cuit les level shifters et condensateurs voisins. La solution n’est pas plus de chaleur par le dessus. C’est un profil correctement étagé avec le gros de la carte préchauffée par le dessous. Si vous découvrez pourquoi ces cartes se comportent ainsi, le guide des substrats aluminium Bitmain de D-Central couvre la science des matériaux, et le deep dive de réparation au niveau chip plus large situe le reflow dans le contexte d’un diagnostic complet de carte.
Le profil de reflow SAC305 en quatre étapes (référence FR4)
Le SAC305 est l’alliage sans plomb Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5 utilisé dans presque tout le matériel ASIC actuel et sur les sphères de reball de 0.4mm utilisées pour le remplacement de chip. Son comportement de fusion est l’ancre de tout ce qui suit : il commence à fondre (solidus) à environ 217°C et est entièrement liquide (liquidus) vers 218-220°C environ. Chaque chiffre du profil est référencé à ce seuil de ~217°C. Les valeurs ci-dessous reflètent le consensus des fiches techniques de pâte (AIM, Kester) et du cadre de reflow JEDEC/IPC J-STD-020.
| Étape | Température cible | Taux de ramp | Durée | Ce qu’elle fait |
|---|---|---|---|---|
| 1. Preheat / montée | Ambiant → ~150°C | 1-3°C/s (viser 1.5-2.5) | ~60-90s | Évacue les solvants de la pâte et réchauffe doucement la carte; trop rapide risque les projections et le choc thermique |
| 2. Soak / égalisation thermique | 150-200°C | ~0.5-1°C/s (doux) | 60-120s | Active le flux, égalise la température sur le joint et la carte, réduit le voiding |
| 3. Reflow / peak | Peak 235-245°C (plafond ~250°C) | 1-2°C/s jusqu’au peak | Temps au-dessus du liquidus 217°C : 45-90s | Fait fondre la soudure et mouille les joints; la fenêtre de travail au-dessus du liquidus |
| 4. Cooling / solidification | Peak → sous 217°C → ambiant | −2 to −4°C/s (4°C/s max) | — | Forme un joint à grains fins; trop rapide invite les fissures et le gauchissement |
Étape 1 — Preheat
Montez l’assemblage à 1-3°C/s, en vous stabilisant autour de 150°C. La plupart des conseils TDS et de la pratique terrain favorisent le bout plus calme (1.5-2.5°C/s) pour les cartes à masse mixte. Une ramp abrupte sur une carte chargée de petits passifs 0402 peut tombstoner les pièces et stresser les joints avant que le flux n’ait fait son travail.
Étape 2 — Soak
Maintenez la carte dans la bande 150-200°C pendant environ 60-120 secondes. C’est là que le flux s’active et réduit les oxydes, et — de façon critique sur une carte à haute masse — que tout l’assemblage rattrape la température du joint. Escamotez le soak et vous atteignez le peak avec une carte froide sous un joint chaud, ce qui est exactement comment vous obtenez du voiding et un mouillage irrégulier.
Étape 3 — Peak de reflow
Franchissez le liquidus de 217°C et amenez le joint à un peak de 235-245°C. Maintenez le temps au-dessus du liquidus à environ 45-90 secondes — assez long pour mouiller complètement, assez court pour éviter de croître des composés intermétalliques fragiles et de stresser le silicium. Les boîtiers de composants sont typiquement cotés pour un peak de classe 260°C sous J-STD-020, mais il n’y a aucune raison de coller à ce plafond; 240°C ±5 au joint est une cible saine pour le rework à la main et à l’air chaud.
Étape 4 — Cooling
Laissez le joint solidifier et refroidir à pas plus d’environ ~4°C/s, idéalement 2-4°C/s. Un refroidissement contrôlé produit une structure de grains plus fine et plus solide. Arracher la chaleur — un jet d’air comprimé, une porte d’atelier ouverte en hiver — choque le joint et, sur l’aluminium, invite le gauchissement et les fissures de pads décrits ci-dessous.
L’ajustement pour substrat aluminium
Voici la partie que le profil générique laisse de côté. Les quatre étapes ci-dessus sont correctes dans leur forme pour une carte Antminer, mais les chiffres FR4 ne vous y mèneront pas parce que le noyau d’aluminium vous combat en permanence. Les différences ne sont pas cosmétiques — la haute conductivité thermique de l’aluminium, sa forte masse thermique et son coefficient de dilatation thermique élevé (environ 23 ppm/°C, bien au-dessus du silicium et du cuivre) changent la façon dont vous atteignez et quittez le peak. Ajustez comme suit.
| Paramètre | Référence FR4 | Ajustement substrat aluminium | Pourquoi ça change |
|---|---|---|---|
| Preheat par le dessous | Optionnel | Obligatoire — préchauffez toute la carte sur un lit ~150-160°C avant tout air par le dessus | Le noyau métallique draine la chaleur du joint; l’outil du dessus ne peut ajouter que le delta final jusqu’au liquidus |
| Durée du soak | 60-120s | Prolongez le maintien; donnez au bulk le temps d’égaliser | La haute masse thermique est lente à atteindre une température uniforme |
| Consigne air chaud du dessus | Modérée | NE poussez PAS plus haut pour « gagner » — montez plutôt la carte avec le préchauffeur | Pousser l’air du dessus brûle le mask, oxyde les pads et cuit les voisins avant que le joint ne fonde |
| Taux de ramp | 1-3°C/s | Plus lent et plus doux à la montée | L’aluminium à CTE élevé construit des gradients thermiques et gauchit sous des ramps abruptes |
| Cool-down | ≤4°C/s | Lent et progressif; laissez le bulk refroidir avec le joint | Le décalage de CTE entre aluminium, cuivre et silicium fissure les joints si on choque |
| Retour de température | Lecture de l’outil à air acceptable | Thermocouple sur le joint/la carte obligatoire | La carte traîne fortement derrière l’outil à air; la lecture de la buse n’est pas la température du joint |
Le changement le plus important est le préchauffeur par le dessous. Une plaque chauffante ou un lit de preheat IR/quartz amène toute la dalle d’aluminium dans la bande de soak pour que l’outil d’air chaud localisé n’ait qu’à fournir les derniers 60-80°C pour franchir le liquidus à la cible. C’est ce qui vous permet de garder la température d’air du dessus modérée, de protéger les composants adjacents et d’atteindre tout de même un joint propre à 240°C. Le guide de banc de la Bible d’une consigne de buse de 350-380°C pour le retrait de chip se réfère à la température du flux d’air à l’outil, pas au joint — avec une carte préchauffée, vous pouvez souvent travailler vers le bas de cette plage et fondre proprement.
Mise en pratique sur un hashboard
Une séquence praticable sur une carte Antminer à substrat aluminium ressemble à ceci. Premièrement, retirez le dissipateur au-dessus de la zone de travail, nettoyez l’ancien matériau d’interface thermique et protégez les voisins — ruban Kapton sur les passifs et connecteurs proches, un bouclier thermique autour de la cible. Deuxièmement, placez la carte sur le préchauffeur et amenez le bulk dans la bande de soak 150-160°C; maintenez jusqu’à ce qu’un thermocouple confirme que la carte elle-même, et pas seulement l’air, s’est égalisée. Troisièmement, appliquez l’air chaud localisé par le dessus, en montant le joint à travers le liquidus de 217°C jusqu’à un peak de 240°C ±5 et en maintenant 45-90s au-dessus du liquidus. Quatrièmement, coupez l’air du dessus et laissez la carte refroidir sur le préchauffeur encore chaud pour que la descente reste sous ~4°C/s plutôt que de s’effondrer.
Pour le remplacement de chip spécifiquement, le même profil gouverne le reball et le re-seat : les sphères SAC de 0.4mm fondent sur la courbe identique, et le gel thermique de classe Fujipoly n’est réappliqué qu’après que le joint a entièrement solidifié et été inspecté. Quoi que vous reflowez ou remplaciez, la carte doit être revalidée — un joint reflowé qui a l’air parfait peut encore lire en ouvert. Confirmez avec les méthodes des notes de D-Central sur la mesure de domaine de tension, un testeur de hashboard pour l’énumération des chips, et l’imagerie thermique pour attraper les joints froids et les courts-circuits qui ont survécu au rework.
Lire les défauts de reflow à rebours vers le profil
La plupart des échecs de rework se mappent proprement à une erreur de profil. Utilisez le symptôme pour corriger la courbe plutôt que de deviner.
| Symptôme après reflow | Cause de profil la plus probable |
|---|---|
| Joint terne, grenu, d’apparence froide; le chip lit encore en ouvert | Peak trop bas ou temps au-dessus du liquidus trop court — la chaleur a sombré dans l’aluminium; ajoutez le preheat par le dessous et vérifiez la temp. du joint |
| Solder mask bruni ou soulevé, brûlure près de la zone de travail | Air du dessus poussé trop haut pour vaincre le heatsinking; abaissez la buse et montez le préchauffeur à la place |
| Petits passifs tombstonés ou déplacés | Ramp trop rapide ou chauffage inégal pendant le preheat/soak |
| Joints qui fissurent ou chip qui se détache peu après le refroidissement | Cool-down trop rapide; choc de CTE sur le noyau d’aluminium — ralentissez la descente sous 4°C/s |
| Voiding excessif dans le joint | Soak trop court ou trop froid; le flux n’a pas pleinement activé avant le peak |
Quand reflower, quand remplacer, et quand envoyer en atelier
Le reflow est le bon premier geste pour un joint soupçonné froid ou fissuré — une carte qui perd un chip de façon intermittente, ou dont la chaîne se casse après le cyclage thermique. Ce n’est pas une guérison pour un ASIC véritablement mort, un domaine en court-circuit ou un régulateur défaillant; dans ces cas, le profil n’est que l’outil que vous utilisez pendant un remplacement de composant, pas la réparation elle-même. Le reflow a aussi des limites : chaque cycle thermique fait croître les composés intermétalliques et stresse le silicium, donc un joint reworké de façon répétée est un joint qui vit à crédit.
Les cartes à substrat aluminium relèvent l’enjeu parce que le plancher d’équipement est réel — un préchauffeur contrôlable, un thermocouple sur le joint, un bon masquage et de la patience. Si vous n’avez pas de lit de preheat approprié, tenter un rework de carte complète avec seulement un pistolet à air chaud à main est comment de bonnes cartes deviennent de la ferraille. Il n’y a pas de honte à cela; c’est un travail véritablement qualifié, et la communauté de réparation ouverte, les fiches techniques des fabricants de pâte et les normes comme J-STD-020 existent précisément parce que c’est difficile. Quand une carte vaut d’être sauvée et que le banc n’est pas équipé pour cela, le service de réparation ASIC de D-Central gère le rework sur substrat aluminium sur équipement calibré — vous pouvez démarrer une réparation et laisser le profil devenir notre problème plutôt que le vôtre. Pour l’identification de chip avant de commander des remplacements, la référence de chips ASIC mappe les modèles à leur silicium de série BM.
Foire aux questions
Quelle est la température de peak pour un profil de reflow SAC305?
Visez un peak de joint de 235-245°C, avec environ 45-90 secondes au-dessus du liquidus ~217°C. Une cible de 240°C ±5 est un réglage par défaut sain. Les boîtiers de composants sont typiquement cotés pour un peak de classe 260°C sous J-STD-020, mais il n’y a aucun avantage à coller à ce plafond et un vrai risque à le faire.
Pourquoi mon joint de hashboard ne fond-il jamais même si mon outil à air chaud affiche 350°C?
Parce que le substrat d’aluminium draine cette chaleur plus vite que la buse ne peut la livrer, et que la lecture de l’outil est la température de l’air, pas celle du joint. La solution est un préchauffeur par le dessous qui amène d’abord toute la carte dans la bande de soak 150-160°C, plus un thermocouple sur le joint réel pour mesurer ce qui compte.
En quoi le reflow d’une carte Antminer aluminium diffère-t-il du FR4?
Mêmes quatre étapes, exécution différente. La haute conductivité et la masse thermique de l’aluminium exigent un preheat par le dessous obligatoire, un soak plus long, des ramps plus douces et un cool-down plus lent. Vous gardez aussi la température d’air du dessus modérée plutôt que de la pousser — monter la carte avec le préchauffeur est ce qui vous amène au liquidus sans brûler le mask ni cuire les voisins.
Quelle est la température de liquidus du SAC305?
Le SAC305 (Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5) commence à fondre à environ 217°C (solidus) et est entièrement liquide vers 218-220°C environ (liquidus). Toutes les mesures de « temps au-dessus du liquidus » sont référencées à ce seuil de ~217°C.
À quelle vitesse doit se faire le cool-down?
Pas plus vite qu’environ 4°C/s, et 2-4°C/s est idéal. Un refroidissement contrôlé construit une structure de grains plus fine et plus solide. Sur une carte aluminium surtout, un crash-cool rapide choque le joint et exploite le décalage de CTE entre aluminium, cuivre et silicium, produisant des fissures qui peuvent n’apparaître que lorsque la carte est de nouveau sous charge.
Les reflows répétés endommageront-ils le chip?
Oui, éventuellement. Chaque excursion thermique fait croître des composés intermétalliques fragiles au joint et stresse thermiquement le silicium. Le reflow est une première tentative légitime pour un joint froid ou fissuré, mais une connexion qui a besoin d’être reworkée encore et encore signale un défaut plus profond — vérifiez avec la mesure de domaine de tension, l’énumération des chips et l’imagerie thermique plutôt que de recuire indéfiniment le même joint.
