Durante a solução de problemas reais na linha de produção, descobrimos que sob a mesma máquina de solda por onda, velocidade de corrente e temperatura de pré-aquecimento idênticas, após a substituição das barras de solda SAC305 de diferentes lotes, a taxa de vazios na junta de solda aumentou de 8% para 22%. A causa raiz não foi o desvio dos parâmetros do processo, mas o teor de cobre medido deste lote de barras de solda foi de 0,72%, excedendo a faixa padrão de 0,6±0,05%. Isso fez com que a viscosidade da solda fundida aumentasse e a resistência ascendente para o aumento das bolhas. Enquanto isso, vestígios de íons cloreto residuais nas barras de solda liberam continuamente gás em altas temperaturas, piorando ainda mais a morfologia do vazio.

A uniformidade metalúrgica das barras de solda tem um impacto mais direto nos vazios do que a composição teórica. Certa vez, usamos XRF para testar três lotes de barras de solda com aparência idêntica e descobrimos que a flutuação do teor de prata em diferentes posições na seção transversal de um lote atingiu 0,04%. Esta microssegregação aumenta o ponto de fusão das áreas locais e retarda a molhagem, de modo que o vapor de água gerado pela decomposição do Fluxo não pode ser descarregado a tempo, formando eventualmente vazios concentrados com diâmetro superior a 150 μm na raiz das juntas de solda. Para outro lote de barras de solda com desvio padrão de distribuição de prata inferior a 0,01%, a taxa de vazios permaneceu estável abaixo de 6% nas mesmas condições de trabalho.

O controle inadequado do teor de oxigênio nas barras de solda também pode induzir vazios. Quando a atmosfera protetora durante a fundição da barra de solda é insuficiente, inclusões de óxido estanoso (SnO) entram no material de base. Esses óxidos não podem ser completamente reduzidos pelo fluxo à base de colofônia durante a soldagem por onda e, em vez disso, tornam-se centros de nucleação de bolhas. Especialmente no espaço estreito onde os pinos QFP encontram as almofadas da PCB, as partículas de óxido impedem a propagação da solda enquanto prendem o nitrogênio e o vapor de água, formando aglomerados vazios em forma de cadeia. Tais defeitos são frequentemente mal interpretados como juntas de solda fria na inspeção AOI.

Comparamos o desempenho de vazios de barras de solda contendo bismuto e barras de solda convencionais da série SAC. Barras de solda com 4,5% de conteúdo de bismuto reduzem o ponto de fusão para 216°C, mas a fase de bismuto segrega nos limites dos grãos no final da solidificação, interrompendo a continuidade do metal. Isso faz com que o estresse interno não seja liberado uniformemente durante o resfriamento e o encolhimento da junta de solda, e os microporos que poderiam originalmente ser curados são puxados e expandidos em vazios elípticos. A direção do seu longo eixo é altamente consistente com a direção do movimento do transportador, indicando um efeito de acoplamento entre tensão mecânica e defeitos metalúrgicos.

Os relatórios SGS fornecidos pelos fornecedores de barras de solda não podem substituir a verificação rápida do material recebido. Exigimos que após cada lote de barras de solda chegar à fábrica, seja realizado um teste de tensão superficial no estado fundido. Se os dados medidos a 250°C usando o método da placa Wilhelmy forem inferiores a 480mN/m, este lote de barras de solda apresenta um risco extremamente alto de vazios nas juntas de solda na soldagem por onda. Porque a tensão superficial excessivamente baixa é frequentemente acompanhada pela adição anormal de elementos ativos como germânio e níquel. Embora estes elementos melhorem a velocidade de molhamento, eles inibem a coalescência das bolhas e o processo dinâmico de flutuação ascendente.