Durante a validação do processo de soldagem por onda em uma fábrica de eletrônicos automotivos em Dongguan, descobrimos que após soldar o mesmo lote de placas PCB com barras de estanho com pureza de 99,99%, o rendimento de primeira passagem AOI atingiu 99,3%. Depois de mudar para barras de estanho com pureza nominal de 99,9%, mas com teor de cobre medido de 0,012% e teor de arsênico de 0,008%, embotamento da junta de solda, altura de subida de solda insuficiente inferior a 0,3 mm e ângulo de molhamento superior a 90° nas extremidades dos pinos QFP ocorreram em três lotes consecutivos, e a taxa de retrabalho saltou diretamente para 6,7%. Isto indica que vestígios de impurezas metálicas em barras de estanho não afetam apenas o ponto de fusão, mas segregam preferencialmente na interface solda/almofada, dificultando a formação uniforme de compostos intermetálicos Cu6Sn5.

In linhas de produção reais, geralmente usamos XRF para inspeção rápida de entrada de cada lote de barras de estanho. Uma vez detectado um teor de ferro superior a 0,003% ou um teor de chumbo superior a 0,001%, o lote é imediatamente retirado de serviço e as placas soldadas são isoladas, porque o ferro catalisará rapidamente a oxidação Sn acima de 260 ℃, aumentando a tensão superficial da solda líquida em mais de 0,8N/m, levando diretamente à má formação de ondas e cobertura incompleta da junta de solda. Embora o chumbo possa diminuir o ponto de fusão, ele forma uma fase eutética com Sn que se acumula nas bordas das juntas de solda, aumentando o número de pontos de iniciação de microfissuras.

Problemas mais ocultos surgem com o arsênico e o antimônio. Esses dois elementos têm solubilidade extremamente baixa em estanho fundido e precipitam rapidamente como inclusões em nanoescala. Eles não podem ser removidos pela remoção de escória centrífuga convencional, mas podem acumular-se nos limites dos grãos durante o estágio final de solidificação das juntas de solda, reduzindo a resistência ao choque térmico das juntas de solda em mais de 40%. In uma reclamação do cliente, as placas-mãe BMS tiveram circuitos abertos em lote após choque térmico de -40 ℃, e a rastreabilidade final mostrou que o fornecedor de barras de estanho aumentou secretamente a proporção de estanho reciclado de 5% para 18%, com o teor de arsênico aumentando de 0,002% para 0,015%.

Quando ajustamos os parâmetros de soldagem por onda, nunca ajustamos apenas a velocidade da corrente ou a altura da onda. Em vez disso, inserimos dados de pureza da barra de estanho no sistema SPC para corrigir conjuntamente o perfil de temperatura de pré-aquecimento. Por exemplo, quando o teor de prata das barras de estanho está abaixo de 0,02% e o cobre excede o padrão, a temperatura da primeira zona de temperatura deve ser reduzida em 5°C para diminuir a taxa de oxidação. Caso contrário, mesmo que a concentração de proteção de nitrogênio atinja 99,99%, a espessura da camada IMC da junta de solda ainda flutuará em ± 0,8 μm, o que afetará ainda mais a resistência à queda em testes de confiabilidade de longo prazo.

Colegas de compras costumam perguntar se as barras de estanho nacionais de 99,99% podem substituir as importadas. Nossa resposta é clara: desde que o relatório SGS de terceiros liste claramente cobre ≤0,002%, ferro ≤0,0015%, arsênico ≤0,002%, chumbo ≤0,0005% e cada tonelada seja acompanhada pelo número do forno de fundição e espectro de oligoelementos, estamos dispostos a realizar a verificação na máquina. Caso contrário, mesmo que seja 3.000 yuans/tonelada mais barato, nos recusamos firmemente a usá-lo, porque o custo de um recall de veículo causado por uma única falha na junta de solda excede em muito um milhão de yuans.