Às 3 da manhã de ontem, a linha de produção disparou repentinamente um alarme e desligou. A espessura da escória flutuante na superfície do pote de solda por onda excedeu 8 mm, e três PCBs consecutivos mostraram solda severa pendurada na parte traseira. A inspeção da AOI mostrou que a taxa de defeitos de ponte subiu para 12,7%. Imediatamente desligamos a onda, paramos a velocidade do transportador e usamos um raspador de aço inoxidável para limpar urgentemente a escória da superfície, enquanto baixamos temporariamente a temperatura da solda de 255°C para 248°C. Embora esta operação de emergência tenha permitido que a linha de produção voltasse a funcionar em 47 minutos, 136 placas-mãe foram descartadas naquele dia. A causa raiz não foi a atividade insuficiente do Fluxo, mas o acúmulo contínuo de óxido de estanho na superfície do líquido após a deterioração da capacidade antioxidante das barras de solda. Quando a concentração de SnO e SnO? excede 0,35% em peso, o gradiente de tensão superficial da solda fundida torna-se desordenado, a forma da onda entra em colapso e a solda não pode se separar naturalmente dos pinos durante o refluxo, então a solda residual é executada à força, formando grânulos de solda e aglomerados de escória.

Desmontamos os dois lotes de barras de solda armazenados no mês passado para testes comparativos. Com a mesma composição do SAC305, o Lote A contém 0,018% de fósforo e 0,004% de germânio, enquanto o Lote B contém apenas 0,006% de fósforo e nenhum germânio. Os resultados mostraram que após a fusão a uma temperatura constante de 255°C durante 72 horas, a espessura do filme de óxido na superfície do líquido de solda do Lote A aumentou apenas 12 μm, enquanto a do Lote B atingiu 39 μm. Isto mostra que a propriedade antioxidante das barras de solda não depende simplesmente da redução do ponto de fusão ou da melhoria da fluidez, mas de oligoelementos que formam uma densa camada de passivação na superfície da solda fundida. Os átomos de fósforo podem incorporar-se nos locais intersticiais da rede SnO para inibir a difusão do oxigênio, enquanto o germânio forma uma fase de liga GeSn com o estanho para reduzir a energia interfacial. A sinergia dos dois pode reduzir a taxa de oxidação em mais de 60%.

A proteção com nitrogênio não é uma panacéia. Na sexta-feira passada, instalamos uma cobertura de nitrogênio totalmente fechada na máquina de solda por onda nº 3. O efeito inicial foi realmente óbvio, com o volume médio diário de escória caindo de 6,2 kg para 3,8 kg. Porém, após 15 dias de operação, o volume de escória voltou para 5,5 kg. A inspeção de desmontagem descobriu que o medidor de vazão de nitrogênio estava bloqueado por cinzas de estanho, resultando em fornecimento real insuficiente de nitrogênio. O teor de oxigênio medido na saída subiu para 860 PPM, excedendo em muito o requisito do processo de ≤50 PPM. Mais importante ainda, o nitrogênio cobre apenas a camada superior da solda fundida, enquanto existe uma zona morta turbulenta abaixo da área de formação de onda. Quando a solda derretida rola, os óxidos profundos flutuam continuamente. Portanto, confiar apenas na cobertura de nitrogênio sem melhorar a propriedade antioxidante das próprias barras de solda só pode retardar, no máximo, o crescimento do volume de escória e não pode curar o problema.

A verdadeira solução radical deve ser implementada em quatro frentes simultaneamente. A primeira é substituir o modelo de barra de solda e exigir que os fornecedores forneçam relatórios de oligoelementos ICP-MS para cada lote, com teor de fósforo não inferior a 0,015% e teor de germânio não inferior a 0,003%. A segunda é ajustar o ritmo de limpeza de escória, não mais limpando a cada 8 horas fixas, mas monitorando o acinzentado da superfície do líquido de solda em tempo real. Quando uma película cinza clara uniforme aparecer visualmente e a marca de arrasto do raspador não cicatrizar em 3 segundos, limpe a escória imediatamente. A terceira é modificar o defletor do pote de solda, instalando um defletor inclinado de 15° no lado da queda da solda da onda para guiar a solda que cai em alta velocidade até o fundo do pote, em vez de impactar diretamente a superfície do líquido. A quarta é reajustar os parâmetros PID de temperatura de solda, comprimindo a faixa de flutuação de ±1,5°C do valor alvo de 255°C para ±0,7°C, porque cada aumento de 1°C acelera a taxa de geração de SnO em cerca de 9,3%.

A chave para a prevenção reside no estabelecimento de um arquivo do ciclo de vida da barra de solda. Antes de cada troca de solda, use um instrumento XRF portátil para medir o oxigênio equivalente da solda fundida. Caso o valor ultrapasse 0,28% em peso, a substituição deve ser obrigatória, não podendo ser tomadas medidas somente quando o volume de escória ultrapassar o limite. Ao mesmo tempo, faça uma amostragem e inspecione mensalmente o sedimento no fundo do recipiente de solda. Uma vez que a proporção de Cu?Sn? compostos intermetálicos excede 14%, verifique simultaneamente se a profundidade de imersão da corrente excede o padrão, pois a dissolução excessiva das peças de cobre não só consome o líquido de solda, mas também catalisa reações colaterais de oxidação. Após ajustarmos a profundidade de imersão da corrente de 12 mm para 9 mm no último trimestre, o volume total de escória diminuiu 22% nas mesmas condições de trabalho. Este dado não é uma dedução teórica, mas um resultado real monitorado e registrado durante 37 turnos consecutivos.