Problemas de oxidação de placas de PCB em linhas de produção normalmente se manifestam como juntas de solda fria, pontes de solda, marcações para exclusão e juntas de solda cegas. A causa raiz está na formação de filmes de óxido CuO ou CuO na superfície do cobre nu; uma vez que a espessura excede 5 nm, inibe significativamente o espalhamento e umedecimento de ligas de estanho-chumbo ou SAC305. Como os ativadores de ácido orgânico na pasta de solda convencional não conseguem penetrar efetivamente nessa camada densa à temperatura ambiente, o pré-tratamento direcionado das almofadas oxidadas deve ser implementado antes da impressão. Caso contrário, não importa quão alto seja o grau de atividade da pasta de solda (por exemplo, J-STD-004B Classe L3) ou quão precisa seja a temperatura de pico de reFluxo (235°C±3°C), será difícil recuperar a resistência da junta de solda.
Durante a fase de preparação, é necessário confirmar se o tempo de armazenamento do PCB ultrapassa o limite de exposição. Para substratos FR-4 com umidade relativa de 40% e temperatura de 25°C, a janela de soldabilidade das placas de cobre nu é normalmente de 72 horas. Caso o estoque ultrapasse esse período, será necessário armazenamento protegido com nitrogênio ou devolução à fábrica para retrabalho do OSP. Para tratamento de emergência no local, prepare solução diluída de ácido clorídrico (proporção de volume) com concentração de 8%±0,5%, escovas de náilon de malha 150, panos sem fiapos, sopradores de ar ionizante e forno de temperatura constante (ajustado para 120°C±2°C). Todas as ferramentas devem ser limpas com IPA e secas ao ar antecipadamente para evitar a introdução de óleo de silicone ou resíduos de halogênio, que de outra forma induziriam corrosão e vazamento após o refluxo.
In termos de controle de parâmetros principais, o tempo de decapagem é estritamente limitado a 8 a 12 segundos. Uma duração muito curta não consegue remover a camada de CuO, enquanto o tempo excessivo causa corrosão excessiva da superfície do cobre e leva a defeitos de microfuros. A pressão de escovação é controlada na faixa de 1,8N a 2,2N, correspondendo a uma deformação por compressão da cabeça da escova de aproximadamente 0,35mm. Durante a operação, escovar em um único sentido, com velocidade constante e ângulo de inclinação de 30°; o atrito alternativo é estritamente proibido para evitar arranhar as bordas da máscara de solda. Após a decapagem, enxágue imediatamente 3 vezes com água deionizada com condutividade abaixo de 2μS/cm, depois seque por 15 minutos sob circulação de ar quente de 60°C e transfira para um forno a 120°C por 30 minutos de preservação de calor para remover a umidade microscópica. A omissão desta etapa causará vazios do tipo explosão de vapor dentro das juntas de solda durante o refluxo.
Durante a etapa de impressão do procedimento de operação, ajuste de forma síncrona a tensão do estêncil para 45N/cm2±3N/cm2 e defina o ângulo do rodo para 58°±2° para aumentar a força de descascamento. Ao usar a pasta de solda da série REL-600, bloqueie a temperatura ambiente e a umidade em 22°C±1°C e 55%±5% de umidade relativa, porque os derivados do ácido sebácico nesta pasta de solda irão hidrolisar e falhar prematuramente quando a umidade exceder o padrão. Após a impressão, a colocação dos componentes deverá ser concluída em até 30 minutos; caso contrário, a volatilização do fluxo fará com que as almofadas oxidadas fiquem passivadas novamente. A pressão de colocação é definida como 0,12MPa±0,01MPa para garantir o contato mecânico inicial entre os condutores dos componentes e as pastilhas, proporcionando um caminho eficaz de transmissão de tensão para refluxo subsequente.
Durante a solução de problemas de anomalias, se as juntas de solda apresentarem encolhimento anular da solda com cobre exposto no centro, isso indica decapagem incompleta. Verifique se a concentração de ácido clorídrico está abaixo de 7,5% ou se o tempo de escovação é inferior a 10 segundos. Se as bolas de solda se acumularem nos quatro cantos da almofada e a altura da junta de solda for baixa, isso é causado pela temperatura de secagem não atingir 120 ℃ ou pelo tempo de retenção ser inferior a 25 minutos. Neste ponto, grupos hidroxila residuais na superfície da almofada dificultam o fluxo da solda. Se ocorrerem picos nas juntas de solda em lote e o teste de impulso estiver abaixo de 50gf, verifique se a inclinação de aquecimento na terceira zona do forno de refluxo excede 2,8°C/s. Um parâmetro excessivamente alto fará com que o fluxo seja expelido da interface antes que a camada de óxido seja completamente decomposta.
Para dicas práticas, recomenda-se usar XRF para detectar o teor de oxigênio na superfície do cobre após a decapagem da primeira peça de cada lote. Uma leitura acima de 0,8% em peso é considerada falha na limpeza. Para testes diários, empilhe 10 PCBs do mesmo modelo, prenda-os em um acessório de aço inoxidável, simule o envelhecimento em um forno a 120 ℃ por 24 horas e, em seguida, conduza a inspeção de amostragem para estimar reversamente a vida real soldável dos PCBs de estoque. Além disso, ao projetar aberturas de estêncil, adicione um chanfro em forma de trompete de 10 μm às áreas facilmente oxidadas (como almofadas periféricas BGA) para melhorar a taxa de liberação da pasta de solda e compensar a perda parcial de umedecimento. Finalmente, certifique-se de verificar a atividade da solução de decapagem com uma peça de teste de espelho de cobre antes de cada turno. Quando a superfície do espelho mostra uma película uniforme de arco-íris em vez de névoa branca manchada, isso indica que a concentração de ácido clorídrico ainda está dentro da faixa efetiva.
