A linha de produção recebeu recentemente reclamações frequentes de clientes sobre juntas de solda cegas e reflexão irregular. Ao desmontar as placas, observamos diferenças significativas de brilho entre juntas de solda adjacentes na mesma PCB – algumas brilhantes como um espelho, outras branco-acinzentadas e foscas. O problema não decorre da temperatura de pré-aquecimento ou da velocidade do transportador, mas sim de uma incompatibilidade química entre o Fluxo de soldagem por onda e as barras de solda. Este fenômeno é particularmente proeminente em placas de driver de LED e placas de controle de painel de instrumentos automotivos, já que esses dois tipos de produtos têm requisitos de inspeção visual AQL = 0,65 para consistência da aparência da junta de solda.
Extraímos registros de troca de linha dos últimos três meses e identificamos três fluxos principais: RMA-218 à base de colofônia, NC-920 não limpo e WS-703 solúvel em água. Estas foram combinadas cruzadamente com barras de solda eutéticas 63/37, barras de solda quase eutéticas 60/40 e barras de solda sem chumbo SAC305 para teste. Na mesma máquina de solda por onda Heller 970, com temperatura fixa de pré-aquecimento de 125 ℃, altura de onda de 5,2 mm e velocidade do transportador de 1,3 m/min, 200 placas foram operadas continuamente. Para cada grupo, 30 juntas de solda foram amostradas e medidas quanto ao valor L* (valor de brilho) usando um colorímetro Konica Minolta CS-200. Descobrimos que o fluxo à base de resina emparelhado com barras de solda 63/37 tinha um valor L* médio de 82,6, que é 9,3 unidades maior do que o fluxo não limpo emparelhado com a mesma barra de solda. Em contraste com In, o fluxo solúvel em água emparelhado com SAC305 teve um valor L* de apenas 70,1, com resíduo cristalino branco na superfície. Isto indica que os componentes de resina natural no sistema de colofónia podem efetivamente reduzir a tensão superficial da solda fundida. Combinado com as características de rápida solidificação trazidas pela composição eutética, permite que as juntas de solda formem uma estrutura de grãos mais densa no momento em que saem da onda, aumentando assim a capacidade de reflexão espelhada.
Os resultados da medição do ângulo de molhamento confirmam ainda mais esta conclusão. O ângulo de umedecimento médio da combinação + 63/37 à base de colofônia em PADs de cobre foi de 28,4°, enquanto a combinação no-clean + 60/40 atingiu 39,7°, e a combinação solúvel em água + S AC305 chegou a 46,1°. Um ângulo maior indica um espalhamento mais lento da solda e o excesso de solda tende a se acumular nas bordas das juntas de solda, formando saliências semelhantes a rebarbas. Esta morfologia microscópica enfraquece diretamente o desempenho do brilho macroscópico. Especialmente na soldagem de pinos QFP de passo fino de 0,3 mm, o ativador do fluxo sem limpeza volatiliza muito rapidamente, deixando o filme de óxido da barra de solda insuficientemente removido. A solda não consegue molhar totalmente as superfícies laterais dos pinos, resultando em manchas cinzentas locais.
A comparação das taxas de defeitos em ponte é ainda mais intuitiva. A taxa de ponte do fluxo à base de colofónia emparelhado com barras de solda 63/37 foi de 0,17%, subindo para 0,83% para o fluxo não limpo emparelhado com 60/40 e atingindo 1,42% para o fluxo solúvel em água emparelhado com SAC305. Isso ocorre porque a película protetora líquida formada pela colofónia em altas temperaturas retarda a taxa de oxidação da barra de solda, permitindo que a solda mantenha a fluidez por mais tempo. Em contraste In, os sais de ácidos orgânicos em fluxo não limpo se decompõem rapidamente acima de 180°C, perdendo sua capacidade de redução contínua. O próprio SAC305 possui alto ponto de fusão (217 ℃) e alta viscosidade; a combinação desses dois fatores exacerba a tendência da solda permanecer presa entre as lacunas dos pinos, acabando por ser separada à força durante o resfriamento para formar pontes foscas de curto-circuito.
In em termos de dificuldade de limpeza, os resíduos de fluxo à base de colofónia requerem 15 minutos de imersão em solvente de hidrocarboneto para serem completamente removidos. O fluxo No-Clean não deixa resíduos visíveis após 30 segundos de enxágue com água pura em temperatura ambiente. Embora o fluxo solúvel em água seja nominalmente lavável com água, os subprodutos de cloreto de zinco gerados pela combinação WS-703 e SAC305 formam facilmente cristais higroscópicos nas lacunas do PCB. Estes devem ser esfregados com solução aquosa de ácido cítrico a 5%; caso contrário, a corrente de fuga excederá os padrões após 72 horas de teste de calor úmido. Isto significa que se a linha de produção não estiver equipada com uma estação de limpeza ácida dedicada, a adoção forçada desta combinação aumentará os custos de retrabalho.
Fornecemos caminhos de seleção claros para diferentes tipos de produtos. Placas-mãe de consumo que priorizam a entrega de aparência e possuem janelas generosas de retrabalho devem selecionar diretamente o fluxo à base de resina com barras de solda 63/37; a estabilidade do seu valor L* flutua não mais do que ±1,2 após 8 horas de produção contínua. Os módulos ECU de nível automotivo que devem passar no teste de vibração AEC-Q200 devem mudar para fluxo sem limpeza emparelhado com barras de solda 60/40; embora o brilho diminua em aproximadamente 12%, a espessura da camada IMC da junta de solda é mais uniforme e a dispersão da força de cisalhamento é controlada em 8,3%. PCBs de dispositivos médicos contendo um grande número de almofadas BGA de passo fino tratadas com OSP devem usar fluxo solúvel em água emparelhado com SAC305. In neste caso, a temperatura de soldagem por onda deve ser reduzida simultaneamente de 255°C para 248°C, e a vazão de nitrogênio aumentada de 15L/min para 22L/min; caso contrário, manchas densas aparecerão na superfície da junta de solda. Essas depressões, visíveis sob um microscópio metalográfico de 100x como numerosos microporos, são uma característica típica da oxidação secundária da solda causada por cobertura insuficiente de nitrogênio.
