Os respingos de Fluxo do fio de solda não são um fenômeno isolado, mas o resultado combinado da temperatura de soldagem, velocidade de alimentação do fio, geometria da ponta, espessura do cobre do PCB e adesão da máscara de solda. Rastreamos 17 estações de solda manuais em uma fábrica automotiva em Dongguan por três meses consecutivos e descobrimos que o deslocamento induzido por respingos dos resistores 0402 foi responsável por 63%, a ponte de pinos QFN por 28% e a carbonização de fluxo sob BGA por 9%. Todas essas falhas foram concentradas em estações que usavam fio de solda solúvel em água com temperaturas de ferro superiores a 350°C, enquanto as estações do mesmo modelo que usavam fio de solda à base de resina durante o mesmo período tiveram uma taxa de defeitos semelhante de apenas 4,2%.
O fluxo de fio de solda à base de colofônia é composto principalmente de colofônia natural ou colofônia modificada, com ponto de amolecimento entre 70°C e 90°C. Após a fusão, apresenta alta viscosidade, espalhamento lento e volatilização lenta, o que dificulta seu arrastamento e ejeção pelo fluxo de ar em alta velocidade no momento em que a ponta entra em contato com a junta de solda. Mesmo a uma temperatura máxima de 380°C, pode manter a integridade do filme líquido. Porém, suas desvantagens também são óbvias: o resíduo deve ser limpo com álcool isopropílico combinado com limpeza ultrassônica; caso contrário, após 72 horas, cristais brancos de nível mícron se formarão na superfície do OSP, o que induzirá ainda mais a umedecimento deficiente da solda durante a soldagem por onda subsequente.
O fluxo de fio de solda não limpo utiliza principalmente um sistema composto de ácidos orgânicos e aminas, com uma ampla janela de temperatura de ativação (120°C a 320°C) e uma temperatura inicial de decomposição térmica de cerca de 340°C. Isto significa que sob a configuração de soldagem manual convencional de 320°C, basicamente não sofre vaporização violenta e a probabilidade de respingos é baixa. O resíduo tem uma impedância de isolamento estável acima de 1012Ω e pode passar diretamente nos testes de TIC. No entanto, possui requisitos rigorosos para adesão da máscara de solda PCB. Se a resistência ao descascamento da máscara de solda na placa FR4 for inferior a 6N/mm, o fluxo quebrará facilmente a borda da máscara de solda durante o estágio de resfriamento após penetrar na interface, formando microfissuras invisíveis a olho nu. Tais defeitos induzem falha de vazamento dentro de 48 horas durante testes de envelhecimento em alta temperatura e alta umidade.
O fluxo de fio de solda solúvel em água utiliza sais de ácidos orgânicos como componente principal, com resíduo iônico de até 1200μg/cm2 (equivalente NaCl), e seu ponto de ebulição está concentrado na faixa de 180°C a 220°C. Quando a temperatura da ponta exceder 330°C ou a ação de alimentação do fio for ligeiramente rápida, o fluxo sofrerá vaporização explosiva antes do fio de solda derreter, arrastando a solda derretida para formar partículas de respingos com um diâmetro de 20μm a 80μm. Quando essas partículas atingem capacitores 0201 adjacentes, elas não apenas causam deslocamento físico, mas também levam ao crescimento de dendritos nos eletrodos terminais de prata-paládio dentro de 7 dias sob um ambiente de 40°C/93% UR devido ao resíduo de íon cloreto. Certa vez, observamos por meio de raios X em uma fábrica de fontes de alimentação em Huizhou que partículas de respingos embutidas nas lacunas dos eletrodos terminais do MLCC formavam caminhos condutores, e a taxa de defeito desse lote subitamente aumentou de 0,03% para 1,8%.
In no cenário de retrabalho dos dispositivos QFN32, o fio de solda à base de resina com temperatura de ferro de 300°C e ponta cônica de 0,8mm obteve uma taxa de passagem no controle de respingos de 99,6%. Sob os mesmos parâmetros, o fio de solda não limpo aumentou o risco de pontes entre pinos devido à propagação prematura do fluxo, enquanto o fio de solda solúvel em água apresentou respingos óbvios a partir da terceira junta de solda. A temperatura teve que ser reduzida para 280°C e uma ponta cônica fina de 0,3 mm teve que ser usada, mas neste momento, o tempo de umedecimento da junta de solda foi estendido para 4,2 segundos, excedendo em muito o limite de aquecimento de ponto único de 3 segundos permitido pela embalagem QFN, resultando em estresse térmico excessivo na matriz de silício interna do IC. Ao reparar pastilhas MOSFET na área espessa de cobre (≥3 onças) de placas de potência de alta corrente, o fio de solda não limpo pode preencher rapidamente os buracos devido às suas características de baixa viscosidade, enquanto o arame de solda à base de resina tende a acumular escória de fluxo na borda da pastilha. Embora o fio de solda solúvel em água tenha boas propriedades de enchimento, ele precipita partículas de sal na raiz da almofada após o resfriamento, o que induz rachaduras na junta de solda após choque térmico de -40°C.
Portanto, a seleção não pode focar apenas no tipo de fluxo, mas deve estar vinculada a restrições específicas do processo. Para retrabalho de dispositivos QFN, BGA e nível 0201, deve-se usar fio de solda à base de resina, com o limite superior de temperatura do ferro definido para 310°C e o ritmo de alimentação do fio controlado dentro de 0,3cm por segundo. Para componentes convencionais de furo passante e reparo de placa dupla-face, é preferível fio de solda não limpo, desde que a PCB tenha concluído a verificação de adesão da máscara de solda e os pontos de teste ICT estejam a 2 mm de distância da periferia da almofada. O fio de solda solúvel em água limita-se apenas ao reparo de almofadas de LED de alta potência em substratos de alumínio ou cerâmica e deve ser equipado com uma estação de enxágue com água pura e processo de secagem com nitrogênio; nunca deve ser usado em nenhuma placa FR4 ou CEM-3 com vestígios de cobre.
