O excesso de impurezas nas barras de solda por onda não é um fenômeno acidental, mas um resultado inevitável de um controle de aquisição negligente, mistura de materiais de fornecedores ou fundição repetida e descontrolada de estanho reciclado. Quando o teor de cobre na barra de estanho excede 0,3% em peso, o contato de longo prazo entre a solda e os bicos de cobre a uma temperatura de soldagem por onda de 255 ℃ ± 5 ℃ acelerará a formação de compostos intermetálicos Cu6Sn5, levando ao aumento da viscosidade da solda e à baixa fluidez, o que por sua vez causa picos e rastros nas juntas de solda. Uma vez que o teor de ferro exceda 0,02% em peso, um grande número de partículas duras de FeSn2 precipitará no fundo do banho de estanho. Essas partículas entram na onda com a circulação da solda e se fixam na superfície das placas de PCB, causando falha de umedecimento local e juntas de solda fria. In nossa análise de três lotes consecutivos de produtos defeituosos em uma fábrica OEM em Dongguan, detectamos que as áreas de enriquecimento de partículas de ferro coincidiam altamente com as posições dos pontos de circuito aberto.

A manifestação mais intuitiva de impurezas excessivas é que a superfície do PCB fica preta após a soldagem e não pode ser removida por agentes de limpeza convencionais. Isso geralmente decorre da reação de complexação entre impurezas metalóides, como arsênico e antimônio, e resíduos de fluxo em altas temperaturas, formando uma película preta insolúvel com espessura de até 0,8 ~ 1,2 μm. Quando o teor de arsénico é >0,005% em peso, este fenómeno é particularmente proeminente num ambiente com uma concentração de protecção de azoto <100ppm. Ao mesmo tempo, se a quantidade total de impurezas de baixo ponto de fusão, como chumbo e bismuto, exceder 0,15% em peso, ampliará a faixa de solidificação das juntas de solda e induzirá microfissuras sob uma taxa de resfriamento de >2,5°C/s. Tais defeitos são quase impossíveis de serem identificados por AOI na parte inferior de embalagens QFN com passo de 0,4 mm e devem ser detectados por inspeção de amostragem de raios X.

In controle diário, a composição das barras de estanho deve ser amostrada e inspecionada para cada lote. Ao usar um espectrômetro de fluorescência XRF para detecção, o número de pontos de amostragem não deve ser inferior a 5 e o tempo de teste de ponto único não deve ser inferior a 45 segundos para garantir dados estáveis. A pureza Sn das barras de estanho qualificadas deve ser ≥99,3% em peso, Cu≤0,25% em peso, Fe≤0,015% em peso, As≤0,004% em peso, Bi≤0,05% em peso. Certa vez, ignoramos o novo teste de um lote de barras de estanho contendo 0,072% em peso de bismuto, o que fez com que o rendimento de primeira passagem do FTL de toda a linha caísse drasticamente de 99,2% para 94,6%, e as horas-homem de retrabalho aumentaram 3,8 horas por mil peças. Os parâmetros de soldagem por onda devem ser apertados simultaneamente. Recomenda-se que a temperatura do banho de estanho seja reduzida para 252 ℃ ± 3 ℃, e a velocidade do transportador seja ajustada de 1,4 m/min para 1,2 m/min para estender o tempo de imersão e compensar a perda de força de umedecimento. Ao mesmo tempo, a altura da onda é ajustada com precisão de 8,5 mm a 7,2 mm para evitar acúmulo excessivo de solda e agravar o risco de formação de ponte.

A solução de problemas anormais não pode se concentrar apenas na curva de temperatura do forno. Primeiro, use uma espátula de aço inoxidável para coletar amostras do meio, do fundo e da saída de onda do banho de estanho, respectivamente, resfrie-as para preparar peças de teste metalográficas e observe sob um microscópio metalográfico de 500× se há partículas de fase heterogêneas óbvias. Se forem encontrados pedaços branco-acinzentados com tamanho> 8μm e o espectro EDS mostrar que a razão atômica Fe/Sn está próxima de 1:2, isso pode ser determinado como precipitação de FeSn2. Em segundo lugar, verifique a morfologia da escória de estanho. A escória oxidada normal é solta e floculenta e fácil de recuperar, enquanto a escória de estanho com impurezas excessivas aparece como pedaços densos com um brilho azul-púrpura na superfície e um cheiro azedo pungente. Neste momento, é necessário desligar imediatamente a máquina, limpar o banho e substituí-lo por uma lata nova. É estritamente proibido adicionar os chamados “agentes purificadores” para encobrir o problema. Certa vez, uma fábrica causou a queima contínua de dois motores de bomba em três semanas devido a isso.

A experiência e a habilidade residem em estabelecer um arquivo de vida em barra de estanho. Após o uso cumulativo de barras de estanho da mesma marca e lote ultrapassar 1200kg, elas devem ser retiradas à força mesmo que o teste de composição seja qualificado, pois múltiplos ciclos térmicos enriquecerão continuamente vestígios de impurezas. Nosso teste de rastreamento mostra que o equivalente Cu real da barra de estanho após o uso de 1.500 kg atingiu 0,29% em peso, o que está próximo do valor crítico. Além disso, antes de cada substituição de estanho, certifique-se de usar um filtro de aço inoxidável de malha 300 para filtrar a quente o estanho antigo e controlar a taxa de fluxo de filtração dentro de 0,8L/min. Se o peso do resíduo após a filtração for >0,7% do peso inicial do estanho, isso indica que as impurezas excederam seriamente o padrão. Neste momento, mesmo a adição de estanho novo não pode reverter a tendência de deterioração, e todo o banho deve ser substituído.