Às 2h da manhã da última quarta-feira, a Linha A estava trocando o modelo de produção para um cartão de cliente médico, fazendo a transição urgente do processo OSP sem chumbo para o processo pós-solda HASL com chumbo. Imediatamente após a conclusão do primeiro reFluxo, encontramos pontes de solda maciças em dispositivos QFP208, taxa de colapso da esfera de solda BGA superior a 17%, enquanto resíduo viscoso preto acinzentado apareceu na parte inferior do estêncil e a resistência ao funcionamento do rodo aumentou significativamente. A causa raiz foi que o ativador à base de halogênio contido na pasta de solda sem chumbo anterior e no PbCl? gerado depois que a subsequente barra de solda com chumbo derretida sofreu uma reação de complexação próxima à temperatura eutética de 183°C, precipitando sais metálicos insolúveis e aderindo às paredes laterais das aberturas do estêncil. O operador não conseguiu realizar a limpeza completa de passivação do tanque de pasta de solda, da bomba de alimentação e dos trilhos da corrente do forno de refluxo, levando à deterioração contínua da contaminação cruzada.

Após a parada imediata da linha no local, pré-embebemos o estêncil com isopropanol a 60°C por 3 minutos, em seguida utilizamos uma máquina de limpeza ultrassônica de 25kHz com solução aquosa de ácido cítrico a 3% por 12 minutos de oscilação. Simultaneamente, desmontamos a cavidade interna da bomba de alimentação, usamos uma agulha de aço inoxidável de φ1,2 mm para perfurar e desobstruir cada orifício, um por um, e finalmente secamos todas as tubulações com nitrogênio e injetamos solução aquosa de dihidrogenofosfato de sódio a 0,5% para lavagem circulante por 15 minutos, reduzindo a concentração residual de íons halogênio para menos de 0,8 PPM. Os trilhos da corrente do forno de refluxo foram polidos manualmente com lixa de alumina de malha 400 até que a cor de base metálica fosse exposta e, em seguida, pulverizados com um revestimento de fluorocarbono de 0,3 μm de espessura para garantir que a escória de solda com chumbo subsequente não pudesse aderir abaixo de 350°C.

A resolução a longo prazo da causa raiz deve quebrar a mentalidade extensiva de “mudar de linha significa mudar de material”. Adicionamos gabinetes de isolamento duplos com temperatura controlada na área de armazenamento de pasta de solda: o lado esquerdo está ajustado para 25±1°C para armazenar pasta de solda sem chumbo, e o lado direito está ajustado para 22±0,5°C para armazenamento dedicado de pasta de solda com chumbo. Uma cortina de ar de pressão negativa é instalada entre as duas áreas para evitar a difusão de partículas. Antes de cada lata de pasta de solda ser colocada em uso, o código QR precisa ser digitalizado para vincular o número da ordem de serviço MES e o ID do perfil de refluxo. O sistema compara automaticamente os registros históricos de uso. Se detectar que este lote de pasta de solda foi exposto a fluxo contendo cloro dentro de 72 horas, uma janela pop-up bloqueará a permissão de distribuição. Para o gerenciamento da barra de solda, cada lote de materiais recebidos deve ser acompanhado por um relatório de teste ICP-MS, com teor de chumbo deve ser ≥99,985% e elemento de cloro ≤3ppm. Após o armazenamento, são colocados em prateleiras em compartimentos separados de acordo com o número do forno de fundição. Cada vez que são tiradas, o número do forno e a impressão digital do receptor devem ser registrados, garantindo a rastreabilidade à faixa de flutuação da curva de temperatura de fusão de uma única barra de solda.

A chave para o mecanismo de prevenção reside no estabelecimento de um sistema de alerta precoce de três níveis para troca de pasta de solda e barra de solda. A condição de acionamento para o aviso de primeiro nível é que a mesma máquina de impressão tenha executado continuamente produtos sem chumbo por mais de 8 horas, e o sistema lembra automaticamente para substituir a tira de borracha do rodo e iniciar a remoção de poeira a vácuo do estêncil. O aviso de segundo nível é definido na extremidade de fornecimento de nitrogênio do forno de refluxo. Quando a leitura do analisador de conteúdo de oxigênio excede 150 PPM por 3 vezes consecutivas, o PLC reduz à força a velocidade da correia transportadora para 0,3 m/min e acende a luz vermelha de advertência. O aviso de terceiro nível está associado aos dados do termopar do forno de fusão de barras de solda. Se o desvio entre a temperatura medida e o valor definido exceder ±2,3°C durante mais de 5 segundos, a fonte de alimentação de aquecimento é imediatamente cortada e um alarme é enviado para o telemóvel do engenheiro de processo. Neste momento, a tensão superficial da solda derretida no forno aumentou anormalmente de 228mN/m para 241mN/m, o que é extremamente propenso a respingos e dispersão de esferas de solda.

Atenção especial deve ser dada ao fato de que o tempo de agitação da pasta de solda deve corresponder estritamente à curva de mudança de viscosidade. A pasta de solda sem chumbo tem uma viscosidade estável de 780Pa·s após 5 minutos de agitação a 25°C, enquanto a pasta de solda com chumbo precisa ser estendida para 8 minutos nas mesmas condições para atingir a janela de processo de 620Pa·s. Se o tempo for reduzido à força, a taxa de defeitos de desmoldagem de impressão aumentará 3,7 vezes. Colamos adesivos de escala fluorescente em todos os painéis misturadores, calibrando 0-3 minutos como zona de pré-mistura, 3-6 minutos como zona de ativação e 6-8 minutos como zona de homogeneização. O operador deve ver o ponteiro entrar no final da zona de homogeneização antes de poder ser usado na máquina, caso contrário o valor CPK da espessura de impressão cairá abaixo de 0,86.