A segregação Bi na pasta de solda de baixa temperatura surge da imiscibilidade inerente entre Bi e Sn no sistema eutético Sn-Bi, especialmente quando as taxas de resfriamento locais se desviam das condições ideais durante o reFluxo, fazendo com que as fases ricas em Bi se concentrem nos limites dos grãos ou perto das terminações dos componentes, o que compromete diretamente a resistência mecânica e a resistência ao ciclo térmico. Como Bi tem um ponto de fusão significativamente mais alto que Sn e menor difusividade no estado fundido, a distribuição desigual de calor através do depósito aplicado em estêncil amplifica a heterogeneidade microestrutural, a menos que a formulação da pasta e os parâmetros do processo estejam firmemente sincronizados. O perfil de viscosidade do veículo de fluxo deve, portanto, suportar uma suspensão uniforme de partículas durante o armazenamento e a impressão, permitindo ao mesmo tempo um colapso rápido e simétrico durante o pré-aquecimento para minimizar a migração do soluto antes do Início da nucleação.
A pasta de solda de baixa temperatura normalmente opera abaixo de 180°C, com muitas formulações visando temperaturas de pico de refluxo entre 165°C e 175°C para proteger componentes termicamente sensíveis, como MLCCs e antenas integradas, mas esta janela térmica estreita deixa pouca margem para erros no controle da separação de fases Bi, uma vez que mesmo um desvio de 3°C na velocidade da correia ou na temperatura da zona pode mudar a cinética de solidificação o suficiente para promover a segregação dendrítica Bi ao longo do líquido anterior. canais. Ao usar o refluxo em atmosfera de nitrogênio, a redução de oxigênio melhora a umectação, mas também estende o tempo acima do liquidus para zonas marginais, aumentando assim a oportunidade de flutuação Bi impulsionada pela densidade, a menos que a distribuição do tamanho das partículas da liga seja reduzida para D90 <12>
A química do fluxo desempenha um papel decisivo no controle da segregação de Bi porque os ácidos orgânicos e os ativadores livres de haleto influenciam a eficiência de remoção de óxido e os gradientes de tensão superficial durante a fusão, e a polaridade excessiva do resíduo de colofônia pode ancorar os aglomerados de Bi na interface da almofada de solda se a vida útil da aderência exceder 45 minutos sob umidade ambiente acima de 60% UR. A velocidade de impressão deve permanecer entre 25 mm/s e 40 mm/s para equilibrar a eficiência de transferência contra o deslocamento de partículas induzido por cisalhamento, enquanto a pressão do rodo deve ser mantida em 4,5±0,3kgf para evitar manchas que forçam as frações Bi-enriquecidas em direção às bordas do depósito. Os perfis de refluxo exigem uma taxa de rampa até o pico não superior a 0,8°C/s até 150°C, seguida por uma imersão controlada entre 155°C e 162°C por 60-90 segundos para homogeneizar a temperatura em toda a placa antes de entrar na zona liquidus, onde o tempo de permanência acima de 165°C não deve exceder 45 segundos para evitar o espessamento dos precipitados Bi. A inspeção pós-refluxo usando SEM-EDS transversal revela consistentemente que a severidade da segregação Bi se correlaciona mais fortemente com o pico de temperatura ultrapassada do que com o tempo total acima do liquidus, confirmando que picos térmicos transitórios, e não a duração, são o fator dominante da instabilidade de fase.
As condições de armazenamento afetam diretamente a propensão à segregação, uma vez que o envelhecimento a 25°C por mais de 72 horas causa aglomeração mensurável de partículas Bi devido à fraca atração de van der Waals superando a estabilização estérica dos dispersantes poliméricos, especialmente quando os números de lote de pasta indicam intervalos pós-mistura superiores a 14 dias. A remistura via cisalhamento centrífugo a 1200 rpm por 90 segundos restaura a uniformidade da dispersão somente se realizada antes do Início da gelificação, o que ocorre a 35°C após 120 horas, independentemente do grau de viscosidade inicial. A inspeção de entrada da pasta de solda deve incluir testes de varredura de viscosidade dinâmica de 0,1s⁻¹ a 100s⁻¹ a 25°C para verificar se a recuperação tixotrópica permanece acima de 88% após 300 segundos, uma vez que os sinais de recuperação degradados enfraquecem o encapsulamento de partículas e precedem faixas observáveis Bi em depósitos impressos. Qualquer desvio na carga metálica Além de 88,5±0,3% em peso desencadeia quarentena imediata porque o excesso de Sn dilui o efeito de inibição da rede Bi e acelera a difusão intergranular durante a solidificação.
