Na mesma linha de produção SMT, é estritamente proibido misturar fio de solda com chumbo e solda sem chumbo. Esta não é uma recomendação de processo, mas uma linha vermelha rígida, porque a composição da liga, a temperatura do ponto de fusão, o valor ácido do Fluxo e o conteúdo de íons residuais dos dois tipos de fio de solda são inerentemente incompatíveis. Uma vez misturado, umedecimento irregular da junta de solda, respingos de esferas de solda, resíduos de solda fria e outros fenômenos ocorrerão durante o estágio de refluxo, especialmente em componentes de pequeno porte, como 0201 e 0402, onde os problemas surgirão de forma mais rápida e intensa.
O ponto de fusão eutético da solda sem chumbo é de 217°C, enquanto o ponto de fusão do fio de solda com chumbo tradicional 63/37 é de apenas 183°C. Ao trocar as linhas de produção, se os resíduos na ponta de solda, pote de solda, raspador ou estêncil não forem completamente limpos, a solda de baixo ponto de fusão derreterá prematuramente na zona de alta temperatura e contaminará a superfície da almofada, resultando em ligação metalúrgica insuficiente das juntas de solda durante a soldagem sem chumbo subsequente. Certa vez, vimos na linha de produção de um cliente que três chips consecutivos na parte inferior de um BGA tinham uma taxa de vazios superior a 35%. A causa raiz foi que o turno anterior usou fio de solda com chumbo sem realizar a remoção da escória do recipiente de solda e a lavagem da tubulação.
O sistema de fluxo é uma contradição ainda mais irreconciliável. Os fios de solda com chumbo geralmente usam fluxos à base de resina ou de ácido orgânico fraco com uma temperatura de ativação de cerca de 150°C, enquanto as soldas convencionais sem chumbo são combinadas com fluxos não limpos altamente ativos com uma temperatura de Início de ativação tão alta quanto 180°C ou superior. Após a mistura, o fluxo de baixa temperatura terá carbonizado e falhará na seção de alta temperatura, enquanto o fluxo de alta temperatura não poderá ser ativado na seção de baixa temperatura. O resultado são superfícies de juntas de solda enegrecidas, ângulos de molhamento superiores a 90 graus e crescimento anormalmente fino e descontínuo da camada IMC.
Um risco mais oculto vem dos resíduos iônicos. O conteúdo de íons cloreto no fluxo do fio de solda com chumbo geralmente atinge 300 μg/g ou mais, enquanto a solda sem chumbo exige que ele seja controlado dentro de 100 μg/g. Após a mistura, o PCBA é altamente propenso à migração eletroquímica em ambientes de alta temperatura e alta umidade. Rastreamos dois lotes de placas-mãe e, após 72 horas de envelhecimento da alimentação, a corrente de fuga entre os pinos adjacentes do IC aumentou acentuadamente em 12 vezes. A desmontagem revelou que a mistura dos fios de solda causou Cl? enriquecimento ao redor das juntas de solda, induzindo curtos-circuitos dendríticos.
Se a linha de produção precisar lidar com produtos com e sem chumbo, é necessário isolar fisicamente os potes de solda, definir curvas de controle de temperatura de forma independente, usar tanques de limpeza de estêncil dedicados e implementar o gerenciamento numerado das pontas de solda. Até mesmo o pavio de solda e as tiras de borracha do raspador devem ser codificados por cores. Caso contrário, mesmo que o mesmo ferro de solda elétrico seja usado para soldar alternadamente dois tipos de PCBA, a liga de chumbo-estanho depositada na parede interna da ponta de solda precipitará continuamente elementos de chumbo durante a próxima operação sem chumbo. Os testes XRF mostram que a taxa de excedência do teor de chumbo nas juntas soldadas chega a 67%.
