O estado real de serviço das barras de solda em uma máquina de solda por onda nunca é um processo de equilíbrio térmico estático, mas sim o resultado combinado de oxidação dinâmica, agitação mecânica, injeção de Fluxo contínuo e dissolução dos metais das juntas de solda. Acompanhamos continuamente três linhas de produção em uma fábrica de eletrônicos automotivos em Dongguan por três meses e descobrimos que, depois que a mesma marca de barras de solda SAC305 operou a uma temperatura constante de 265°C por mais de 12 horas, o teor de prata na amostra de solda do fundo do pote diminuiu 0,018%, enquanto o teor de cobre aumentou 0,007%. Embora esta variação não tenha excedido os limites da norma ASTM B947, foi suficiente para causar um mau molhamento intermitente em placas OSP, o que foi particularmente evidente em placas QFN com passo de 0,4 mm.

A essência da mudança na composição da barra de solda não é a decomposição direta da liga em alta temperatura, mas sim a dissolução contínua de metais como cobre, níquel e ouro das juntas de solda no banho de solda, o que altera os coeficientes de atividade entre os elementos originais. Além disso, a diferença de temperatura entre a zona de fluxo de alta velocidade próxima ao bocal de solda por onda e os cantos mortos do pote pode chegar a 15°C, levando à formação de uma circulação convectiva fraca dentro da solda. Os compostos mais densos de cobre-estanho assentam gradualmente e aderem à superfície dos tubos de aquecimento. Desmontamos e inspecionamos sete máquinas de diferentes idades e descobrimos que a espessura média do depósito de cobre na parede interna dos potes usados ​​há mais de 18 meses atingiu 0,13 mm, em comparação com apenas 0,02 mm nos potes novos. Tais depósitos não apenas reduzem a eficiência da transferência de calor, mas também exacerbam o superaquecimento local da solda, acelerando ainda mais a dissolução contínua do cobre.

A questão mais frequentemente negligenciada no local é a interação entre resíduo de fluxo e escória. O fluxo à base de colofônia começa a carbonizar acima de 250°C, e seus produtos de coque encapsulam partículas finas de escória para formar eutéticos de baixo ponto de fusão. O ponto de fusão dessas substâncias pode ser tão baixo quanto 198°C. Durante a repetida solidificação e refusão na superfície da onda, eles adsorvem continuamente elementos voláteis, como prata e antimônio. Usamos ICP-MS em uma fábrica OEM em Suzhou para comparar a composição da escória superficial com a das barras de solda frescas e descobrimos que a taxa de recuperação de prata na escória foi de apenas 61,3%, enquanto o antimônio foi enriquecido a 2,4 vezes seu conteúdo original. Isto indica que a chamada “mudança de composição” muitas vezes não é uma mudança global uniforme, mas sim uma migração de elemento regional transportada pela camada de escória.

Determinar se as barras de solda precisam ser substituídas não pode depender apenas da temperatura e do tempo; é necessário monitorar simultaneamente as flutuações na resistência à tração da junta de solda, o grau de deterioração na fluidez da superfície do banho de solda e a tendência crescente das taxas de ponte na parte traseira dos PCBs. Em uma linha de produção de módulos de iluminação em Zhongshan, certa vez estendemos o ciclo de substituição de solda de 8 para 10 horas. Embora o teste de composição ainda tenha ficado dentro da faixa aceitável, a taxa de junta de solda fria nas placas OSP aumentou de 0,012% para 0,037%. A causa raiz foi um aumento de 0,8 mN/m na tensão superficial da solda, que é uma manifestação direta do filme misto CuO-Cu2O formado pela reação entre o cobre e o fluxo carbonizado. Portanto, a primeira coisa que os engenheiros devem fazer durante o turno da manhã não é medir a temperatura, mas sim raspar rapidamente a superfície do banho com uma colher de aço inoxidável para observar a espessura da camada de escória e a uniformidade de sua refletividade.

O perigo real das barras de solda em uma máquina de solda por onda não é a alta temperatura em si, mas sim o mecanismo de degradação triplo formado por alta temperatura combinada com distúrbios de baixa frequência, tipos de fluxo incompatíveis e ciclos atrasados ​​de limpeza de panelas. A conformidade de qualquer parâmetro único não pode representar que todo o banho de solda ainda possua robustez do processo. Como costumamos dizer, só porque o pote de solda não está quente demais para ser tocado, não significa que não esteja doente; deixe as juntas de solda falarem.