Флюс для паяльной проволоки на основе канифоли должен соответствовать классификационным требованиям типа R (неактивный), типа RMA (умеренно активный) или типа RA (высокоактивный), приведенных в таблице 4-1 стандарта IPC J-STD-004B. Содержание канифоли в нем не должно быть ниже 50% (массовая доля), а общее содержание галогенов должно контролироваться ниже 0,1%. В противном случае после пайки волновой пайкой могут образовываться белые кристаллы остатков, особенно гигроскопичные солевые мостики вокруг паяных соединений корпусных устройств 0402, что увеличит уровень утечки при тестировании ICT до более чем 3,7%. Однажды мы столкнулись с ситуацией, когда чистота канифоли купленной партии упала до 42%, что привело к последовательным функциональным дефектам одной платы на производственной линии SMT в течение трех недель. Повторное тестирование показало, что слой IMC на границе паяного соединения имел неравномерную толщину: самая тонкая точка составляла всего 0,8 мкм, что намного ниже минимального значения в 1,2 мкм, требуемого IPC-A-610G.
Содержание твердых частиц в флюсе для припоя, не требующем очистки, обычно составляет 2,0%±0,3%. Согласно пункту 5.2.1 стандарта J-STD-004B сопротивление изоляции его остатков должно быть больше 1×10⁸Ом/□. Однако, когда фактическая пиковая температура оплавления достигает 245 ℃, если недостаточная защита азотом приводит к содержанию кислорода выше 100 PPM, продукты термического разложения флюса образуют коричневую органическую пленку на дне упаковок QFN. Эта пленка ошибочно принимается за холодные паяные соединения во время контроля АОИ и фактически вызывает 23% снижение прочности на сдвиг паяных соединений в последующих испытаниях на высокотемпературное старение. Однажды у нас был проект автомобильного контроллера, в котором датчик кислорода в печи не был откалиброван, что привело к растрескиванию паяного соединения BGA на 17 последовательных одиночных платах после термического удара при -40 ℃. Рентгеновский анализ после события подтвердил, что слой карбонизированных остатков препятствует повторному сплавлению припоя.
Активные компоненты водорастворимого флюса представляют собой преимущественно сложную систему солей органических кислот и аминов. Согласно приложению B к J-STD-004B, содержание хлорид-ионов не должно превышать 2,5 мкг/см², но измеренные значения обычных продуктов на рынке часто достигают 3,1～4,6 мкг/см². Если пропустить распыление деионизированной воды при температуре 30 ℃ (скорость потока ≥12 л/мин), погружение на 60 секунд и процесс вторичного распыления, указанный в IEC 61189-2, после того, как печатная плата будет храниться в среде с температурой 85 ℃ и относительной влажностью 85% в течение 72 часов, на краю площадки печатной платы произойдет очевидная электрохимическая миграция, а поверхностное сопротивление слоя серебряной пасты упадет до 2,3×10⁶Ом/□. Однажды мы использовали ту же водорастворимую припой для сварки плат BMS: у немытой группы было 3 канала дрейфа выборки АЦП, превышающего ±15 мВ после 48 часов старения под напряжением, в то время как у контрольной группы, которая строго следовала процессу очистки, все прошло успешно.
Три типа флюса имеют существенные различия в конструкции апертуры трафарета. Флюс на основе канифоли требует увеличенной площади отверстий для компенсации эффектов вязкости; флюс, не требующий очистки, подходит для соотношения сторон 1:1,15 для предотвращения спада; водорастворимый флюс должен контролировать шероховатость стенок отверстий до уровня Ra≤0,4 мкм, в противном случае остатки проникнут в подложку печатной платы по микротрещинам после оплавления, что приведет к выходу из строя CAF. При массовом производстве радиочастотной платы базовой станции 5G мы обнаружили, что уровень ложных дефектов AOI возрос до 11,2% после использования водорастворимой паяльной проволоки. В конце концов было установлено, что параметр лазерной полировки трафарета был ошибочно установлен на Ra=0,8 мкм, и после регулировки скорость упала до 0,9%.
При переключении типов флюса необходимо выполнить полную процедуру очистки оборудования. Пункт 7.3.2 стандарта J-STD-004B четко требует, чтобы жало паяльника было протерто изопропанолом и сожжено в течение 3 минут перед заменой, но сотрудники, работающие на передовой линии, часто игнорируют остатки на внутренней стенке канала для припоя. Это приводит к непрерывному разбрызгиванию первых 50 метров припойной проволоки после перехода с канифольного флюса на водорастворимый, поскольку старая остаточная канифоль обугливается при 220 ℃ и блокирует канал, в результате чего давление выброса флюса внезапно возрастает до 0,35 МПа, что превышает номинальную нагрузку двигателя подачи проволоки. Однажды из-за этой проблемы у нас сгорели модули шагового привода двух автоматических паяльных станций, и полностью проблема решилась только после того, как мы позже потребовали увеличить частоту ультразвуковой чистки кабелепровода.
