Quando lidamos com defeitos típicos, como juntas de solda a frio BGA, deslocamento 0201 e ponte de pinos QFN na linha de produção todos os dias, a pergunta mais frequente é se devemos usar fio de solda com núcleo de resina ou fio de solda com núcleo sólido. Este problema não pode ser resolvido simplesmente verificando a tabela de parâmetros; depende da localização da junta de solda, da capacidade térmica do dispositivo, da capacidade de limpeza no local e se os testes de TIC serão realizados posteriormente. Por exemplo, ao retrabalhar um Power MOSFET próximo a uma folha de cobre com dissipação de calor, o fio de solda com núcleo de resina derrete rapidamente, mas o Fluxo não volatiliza o suficiente, prendendo facilmente microvazios na raiz da junta de solda. Embora o fio de solda de núcleo sólido exija imersão adicional de pasta de fluxo, ele pode controlar manualmente a quantidade de fluxo para evitar respingos e riscos de carbonização.
O fluxo do fio de solda com núcleo de colofônia é pré-incorporado dentro do fio de solda, geralmente representando 1,5% a 3,0% do peso total. Sua temperatura de ativação concentra-se na faixa de 140°C a 180°C. Quando usado com liga eutética de estanho-chumbo 63/37 ou liga SAC305 sem chumbo, o tempo desde o contato com a ponta de solda até a molhagem completa é de aproximadamente 1,8 a 2,5 segundos. Esta janela de tempo é suficiente para retrabalho de pinos QFP com passo de 0,4 mm. No entanto, ao enfrentar pacotes DFN-8 com almofadas de dissipação de calor inferiores, devido ao longo caminho de condução de calor e à grande capacidade de calor local, o fio de solda com núcleo de colofónia muitas vezes começa a solidificar antes que o fluxo seja totalmente ativado, resultando em um ângulo de umedecimento superior a 30° ou mesmo em umidificação. Embora o fio de solda de núcleo sólido não tenha fluxo embutido, ele nos permite selecionar pasta de fluxo sem limpeza de nível ROL0 ou tipo RMA conforme necessário e cobrir com precisão a área de ligação entre a almofada e o pino ao dispensar, estendendo assim o tempo de ação do fluxo para mais de 4 segundos.
Do ponto de vista da correspondência da ponta de solda, o fio de solda com núcleo de resina é mais adequado para soldagem por arrasto com uma ponta de solda tipo faca de 2,4 mm de largura, porque seu fluxo interno forma uma película contínua de óleo quando aquecido e espremido, reduzindo a tensão superficial da solda derretida e tornando a trajetória da solda por arrasto mais suave. No entanto, se a mesma ponta de solda for trocada para fio de solda de núcleo sólido, o ajuste de temperatura deverá ser ajustado de forma síncrona, aumentando a temperatura da ponta de solda de 330°C para 360°C para garantir o mesmo efeito de umedecimento; caso contrário, é provável que ocorram defeitos como pingentes de gelo e bolas de solda. Esta diferença de temperatura não é determinada apenas pela experiência, mas com base em medições reais: sob condições de temperatura constante de 330°C, o diâmetro de espalhamento do fio de solda de núcleo sólido no substrato FR-4 é em média 0,12 mm menor do que o do fio de solda com núcleo de colofónia, e a taxa de rebarbas nas bordas é 37% maior.
In termos de limpeza, o resíduo do fio de solda com núcleo de colofônia é principalmente uma mistura de derivados de colofônia e ativadores de halogênio, que facilmente forma um filme âmbar transparente após o refluxo. Armazenar por 72 horas em ambiente com 85% de umidade relativa pode induzir migração microeletroquímica, especialmente na área inferior do BGA com passo inferior a 0,3 mm. Quando o fio de solda de núcleo sólido é usado com pasta de fluxo de nível ROL0, o conteúdo de íons residuais pode ser controlado dentro de 0,25 μg/cm² equivalente de NaCl, atendendo ao padrão IPC-J-STD-001E Classe 3. É por isso que o retrabalho do módulo aeroespacial deve obrigatoriamente usar fio de solda de núcleo sólido com solda de proteção de nitrogênio – não porque seja caro, mas porque o resíduo do fio de solda com núcleo de colofônia não pode passar no teste de nível de contaminação iônica.
O cálculo dos custos precisa levar em conta dois aspectos. O preço unitário do fio de solda com núcleo de colofónia é 28% a 42% superior ao do fio de solda com núcleo sólido da mesma especificação, mas o tempo para um único retrabalho é reduzido em cerca de 1,3 segundos. Calculado com base em cada pessoa lidando com 86 pontos de defeito por dia, pode economizar 1,7 horas de trabalho por mês. No entanto, este benefício só é válido para linhas de produção com rendimento estável onde a taxa de defeito é inferior a 0,15%. Uma vez encontrados problemas de irregularidade na espessura do filme OSP em lote, o fio de solda com núcleo de resina agravará a corrosão da almofada devido ao fluxo excessivo. Neste momento, a mudança para fio de solda de núcleo sólido com pasta de fluxo fracamente ativa, combinada com uma redução de 15°C na temperatura da ponta de solda, pode reduzir o risco de exposição ao cobre da almofada em mais de 60%.
Portanto, a escolha final não se baseia na tabela de parâmetros, mas na distribuição dos seus tipos de defeitos. Se mais de 90% forem problemas de dispositivos de baixa capacidade de calor, como circuitos abertos do resistor 0402 e marcação para exclusão do capacitor 0603, o fio de solda com núcleo de resina é a primeira escolha. Sempre que envolve QFN32 ou contagem de pinos superior, pacotes LGA com almofadas expostas ou pedidos onde os clientes exigem explicitamente um relatório de limpeza de íons, o fio de solda de núcleo sólido é a única opção sem espaço para concessões. Acabamos de retrabalhar um lote de placas-mãe de monitores médicos na semana passada, todas trocadas para fio de solda de núcleo sólido + proteção de nitrogênio, reduzindo a taxa de circuito aberto de TIC de 12,7% para 0,3%. Este é o feedback mais difícil da linha de produção.
