In a linha de produção SMT de placas de controle industrial, muitas vezes é encontrado que a taxa de vazios das juntas de solda BGA excede o padrão, mas nenhuma anormalidade no lote de pasta de solda pode ser encontrada, ou a mesma pasta de solda tem um rendimento de 99,8% em placas FR-4, mas depois de mudar para uma placa de controle industrial de alto TG com 2,0 mm de espessura, a taxa de ponte de solda aumenta acentuadamente em 12%. Tais problemas não estão fundamentalmente relacionados aos parâmetros do equipamento, mas à incompatibilidade implícita entre os indicadores técnicos da pasta de solda e as características físicas dos painéis de controle industrial. Por exemplo, a grande capacidade térmica de placas grossas leva a um atraso no pico da temperatura de reFluxo. Se a proporção de solventes de baixo ponto de ebulição na pasta de solda for muito alta, é fácil volatilizar prematuramente durante o estágio de aquecimento, causando a ruptura do filme de fluxo, o que por sua vez leva a um umedecimento irregular. Se o teor de metal for inferior a 88,5%, a quantidade de colapso da pasta de solda na grande área da folha de cobre após a impressão será 37% maior do que a dos PCBs de consumo convencionais. Este é um fenômeno físico reproduzível sob um microscópio, e não uma flutuação estatística.

A viscosidade e o índice tixotrópico devem ser vistos juntos, porque uma pasta de solda com uma viscosidade nominal de 650 Pa·s sozinha pode ter uma viscosidade aparente real de apenas 210 Pa·s a uma taxa de cisalhamento de 100/s. A velocidade comum do rodo para placa de controle industrial SMT é de 45 mm/s e a pressão é de 0,45 MPa. Neste momento, a pasta de solda com índice tixotrópico inferior a 0,55 terá desenho de borda em pastilhas QFN com largura de abertura do estêncil abaixo de 0,25 mm. No entanto, se o índice tixotrópico exceder 0,72, isso levará a uma borda vertical excessivamente alta da pasta de solda após a desmoldagem, e o autocolapso ocorrerá no estágio inicial do refluxo. Na verdade, testamos três pastas de solda convencionais na produção em massa de uma placa de controle principal de energia eólica. Dentre eles, o tipo A possui índice tixotrópico de 0,61, e o desvio padrão da consistência da altura após a impressão é de 6,2 μm; o tipo B possui índice tixotrópico de 0,53 e o desvio padrão chega a 11,8 μm; o tipo C possui índice tixotrópico de 0,75, embora esteja limpo após a desmoldagem, a taxa de ocorrência de esfera de solda após o refluxo é 2,3 vezes maior.

Existe uma forte relação de acoplamento entre o conteúdo metálico e a distribuição do tamanho das partículas. Para pasta de solda com teor nominal de metal de 89,2%, se o tamanho da partícula D50 for superior a 28 μm, ao imprimir em um núcleo ARM BGA com passo de 0,3 mm, o atrito na parede do orifício do estêncil se intensifica, fazendo com que a taxa de transferência efetiva caia para 73%. Para pasta de solda com o mesmo conteúdo de 89,2%, mas D50 de 22 μm, a taxa de transferência pode chegar a 89%. No entanto, a película de óxido deste último é mais fina durante a fase de refluxo e a exigência de pureza do nitrogênio aumenta para mais de 99,995%. Caso contrário, a taxa de anulação subirá de 8,7% para 24,1%. Isso explica por que a mesma fábrica usa o mesmo forno de refluxo e o rendimento cai repentinamente após a troca da fonte de fornecimento de nitrogênio. O problema não está na curva de temperatura do forno, mas na rígida dependência dos indicadores técnicos da pasta de solda das condições atmosféricas.

O nível de atividade do fluxo não pode ser avaliado sem separar o processo de limpeza. Embora a pasta de solda de nível ROL0 tenha uma resistência de isolamento residual de >1×10¹⁰Ω, seu transportador à base de colofônia tem uma tendência óbvia de carbonização após ser mantido a 125°C por 180s. Uma placa de sinalização de trânsito ferroviário apresentou corrente de fuga excessiva no teste de envelhecimento em alta temperatura e alta umidade. A causa raiz foi que a pasta de solda ROL0 foi selecionada, mas o novo teste de contaminação iônica (IC) da superfície da placa não foi realizado. Embora a pasta de solda de nível ROL1 exija lavagem com água, sob condições de pressão de pulverização de 0,25 MPa e temperatura da água de 62°C, o valor IC é controlado de forma estável em 0,78 μg/cm² equivalente de NaCl, o que é muito melhor do que o risco de migração eletroquímica do tipo não limpo após serviço de longo prazo.

Deve haver instruções de seleção claras para diferentes cenários de controle industrial. As placas de controle industrial militar devem usar pasta de solda com D50≤22 μm, teor de metal≥89,0% e índice tixotrópico 0,58~0,65, e são obrigatórias para serem equipadas com proteção de nitrogênio e monitoramento on-line de IC. Painéis de controle industrial externo, como energia eólica e trânsito ferroviário, devem dar prioridade à pasta de solda ativa ROL1 contendo inibidores de halogênio, porque a taxa de corrosão de seus resíduos em um ambiente de água condensada é 40% menor que a do ROL0. Para a linha de produção de módulos básicos de PLC que são extremamente sensíveis ao custo, uma pasta de solda balanceada com D50=25~27 μm, teor de metal 88,5% e índice tixotrópico 0,60±0,03 pode ser aceita, desde que todas as aberturas do estêncil sejam espessadas em 5 μm e o design escalonado do estêncil seja cancelado. Todas as seleções devem considerar a taxa de vazios medida do próprio forno de refluxo da fábrica <15%, taxa de circuito aberto de TIC <30ppm e função intacta após HALT como limites rígidos. Se não forem atendidos, troque imediatamente, sem exceção.