Практически все проблемы с оловянными усами, с которыми мы сталкиваемся на производственной линии, возникают во время длительного хранения или в условиях смещения при высокой температуре и высокой влажности после пайки оплавлением бессвинцовой паяльной пастой, а не возникают в момент оплавления. Это указывает на то, что рост оловянных усов является результатом непрерывного снятия внутренних напряжений и межфазных реакций внутри паяных соединений. Когда содержание серебра в составе паяльной пасты превышает 3,0%, оно может повысить температуру плавления, но усугубит выделение хрупких фаз Ag₃Sn, которые вместо этого создают каналы для направленной миграции атомов олова.
Эвтектическая система Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5 в составах паяльной пасты весьма склонна к образованию крупных дендритов в процессе охлаждения после оплавления. Особенно когда содержание оксида оловянного порошка в паяльной пасте превышает 0,8%, оксидная пленка препятствует плотному металлургическому соединению паяных соединений, что приводит к наложению локальных микропор и остаточным растягивающим напряжениям, что становится предпочтительным местом зарождения оловянных усов. Поэтому мы в обязательном порядке проводим термический анализ ДСК в сочетании с повторным РФА-тестированием состава каждой партии паяльной пасты, чтобы гарантировать, что колебания Ag контролируются в пределах ±0,05%, а Cu — в пределах ±0,02%.
Выбор системы флюса не менее важен. Флюс на основе канифоли образует большое количество карбонизированных остатков и быстро снижает кислотное число при оплавлении при температуре выше 240 ℃, что делает его неспособным непрерывно пассивировать поверхность олова. С другой стороны, если модифицированный флюс органической кислоты имеет чрезмерно высокую активность, он образует локальные коррозионные ямки по краям паяных соединений. Поэтому в конечном итоге мы остановились на составе средней активности, содержащем производные бензотриазола, который может образовывать полную адсорбционную пленку на стадии выдержки при 180 ℃, одновременно ингибируя миграцию ионов олова и не препятствуя смачиванию сплава.
Параметры печати паяльной пасты необходимо регулировать в сочетании с рецептурой паяльной пасты. Например, когда сферичность оловянного порошка в паяльной пасте ниже 92%, даже при использовании трафарета типа 3 и угла ракеля 45°, схлопывание паяльной пасты по краям площадки все равно будет происходить, что в дальнейшем приводит к неравномерности поперечного сечения паяного соединения после оплавления. Такие геометрические дефекты усиливают градиент напряжений на границах зерен, вызывая преждевременное появление оловянных усов во время 72-часового теста на погрешность. Поэтому мы требуем, чтобы поставщики предоставляли отчеты о распределении частиц по размерам для каждой партии паяльной пасты, при этом D50 строго контролируется на уровне 25±2 мкм и D90≤38 мкм.
Данные испытаний на старение показывают, что в условиях смещения 85℃/85% относительной влажности + 5 В использование состава паяльной пасты, микролегированной 0,015% висмута, увеличивает время инициирования оловянных усиков со 168 часов для обычных составов до более 520 часов. Однако, как только добавка висмута превысит 0,02%, он обогатится на границе паяного соединения и вызовет низкотемпературное хрупкое разрушение. Следовательно, это окно должно поддерживаться посредством мониторинга ICP-MS в реальном времени, и продукция не может быть выпущена исключительно на основании отчетов о заводских проверках.
