Потеря контроля над углом подачи припойной проволоки стала основной причиной резкого увеличения количества брызг при ручной пайке, особенно на печатных платах смешанной сборки, где сосуществуют QFN с шагом 0,25 мм и резисторы 0402. Если для подачи припоя все еще используется рекомендованный учебником постоянный угол 45°, расплавленный припой легко разбрызгивается вдоль стенок выводов под действием капиллярных сил. Реальные данные производственной линии показывают, что при сужении угла между припойной проволокой и осью паяльного жала с 45° до 30° количество частиц брызг уменьшается на 62%. Это физический результат эффективного ограничения пути выхода паров флюса и преобладания поверхностного натяжения припоя в направлении потока.
Промышленность быстро переходит на бессвинцовую высокотемпературную ручную пайку. После того, как температура плавления припоя SAC305 повышается до 217°C, скорость снижения теплоемкости паяльного жала увеличивается, что приводит к повторному пополнению припоя для одного и того же паяного соединения. Если угол не сбрасывается во время каждой пополнения, карбонизированный слой остаточного флюса от предыдущего раза станет основой выброса новых брызг шариков припоя. Мы заметили, что после того, как завод EMS в Шэньчжэне перешел на бессвинцовый процесс, степень доработки брызг увеличилась на 37%. Основная причина не в неправильной настройке температуры паяльного жала, а в том, что операторы не знают, что угол подачи припоя необходимо динамически регулировать в соответствии с состоянием накопления тепла в паяном соединении.
Пространственное давление, создаваемое печатными платами высокой плотности, требует реконструкции методов подачи припоя. Когда шаг соседних площадок сжимается до 0,3 мм, традиционная горизонтальная подача припоя толкающего типа неизбежно приводит к тому, что припой проволокой царапает медную фольгу соседних площадок, что приводит к риску возникновения микрокоротких замыканий. В это время необходимо использовать метод наклонной вставки, позволяющий кончику припоя проникать в область соединения между жалом и площадкой под углом 35° и используя боковой край жала для формирования физического ограничения. После того, как этот метод был внедрен на заводе автомобильной электроники в Сучжоу, процент дефектов перемычки паяных соединений снизился с 1,8 ‰ до 0,4 ‰, но предполагается, что устойчивость пальцев оператора должна быть в состоянии выдерживать скоординированное действие угловой фиксации и высвобождения количества припоя в течение 0,5 секунды.
Повышенная активность флюса и миниатюризация диаметра припоя создают двойное давление. Окно летучести водно-белой канифоли сужается. Если угол подачи припоя слишком велик, что приводит к слишком длинному подвешенному участку припойной проволоки, недостаточный локальный предварительный нагрев приведет к мгновенному взрыву флюса при контакте с высокотемпературной зоной. По сравнению с моделью диаметром 0,5 мм жесткость при изгибе припоя диаметром 0,3 мм снижается на 58 %, что делает его более склонным к микровибрациям во время процесса подачи припоя. Эта вибрация в сочетании с выбросом пара непосредственно вызывает высокочастотный выброс частиц припоя. На заводе OEM в Дунгуане однажды из-за этой проблемы возникали черные пятна на паяных соединениях светодиодов 0603, которая в конечном итоге была полностью решена путем сокращения расстояния от конца направляющей трубки для припоя до паяльного жала с 8 мм до 4 мм и одновременного уменьшения угла подачи припоя.
Состояние оксидного слоя паяльного жала меняет фактическое влияние угла подачи припоя. Когда толщина оксидной пленки на поверхности давно используемого хромированного наконечника достигает 3 мкм, его теплопроводность снижается на 22°. При этом, даже если угол точный, время пребывания расплавленного припоя на корпусе жала увеличивается, накопление продуктов разложения флюса усиливается, а вместо этого увеличивается риск разбрызгивания. Мы требуем, чтобы после каждой смены производственная линия протирала наконечник влажной губкой, а затем слегка шлифовала скос корпуса наконечника наждачной бумагой с зернистостью 300, чтобы гарантировать, что толщина оксидного слоя контролируется в пределах 0,8 мкм, в противном случае все оптимизации угла будут недействительны.
Разница в теплоемкости многослойных плат вынуждает применять многоуровневую стратегию подачи припоя. Когда толщина нижней медной фольги четырехслойной платы слишком велика, тепло паяльника быстро передается внутренним слоям, и фактическая температура поверхности контактной площадки оказывается на 15°C ниже, чем поверхностный слой. Если подача припоя по-прежнему осуществляется в соответствии с углом наклона поверхностного слоя, замедленное распространение припоя приведет к скоплению паров флюса под контактной площадкой. Как только критическое давление будет нарушено, оно устремится вверх через расплавленный слой припоя, образуя брызги. Для этой цели завод по производству силовых модулей в Ухане разработал механизм компенсации угла подачи припоя, основанный на обратной связи по измерению инфракрасной температуры. Когда обнаруженная температура площадки на 5°C ниже заданного значения, он автоматически напоминает оператору о необходимости сузить угол еще на 5°.
Колебания чистоты припоя повышают чувствительность контроля угла. Недавно несколько поставщиков снизили содержание Sn с 99,3% до 99,0%, чтобы снизить затраты. Хотя это соответствует стандарту J-STD-006, повышенное содержание примесей снижает поверхностное натяжение в расплавленном состоянии на 8%. При том же угле подачи припоя в 30° вероятность отделения припоя от жала выше и образование независимых капель. Это изменение невозможно обнаружить невооруженным глазом, и для калибровки рабочих параметров необходимо полагаться на измеренное значение содержания Sn в стороннем отчете SGS для каждой партии припоя.
