При пайке высокотемпературного оборудования на проволоках и стержнях часто обнаруживаются такие дефекты, как холодная пайка, недостаточное смачивание и почернение после пайки. Основная причина заключается в том, что температура плавления выбранного сплава совпадает с постоянной рабочей температурой оборудования, что приводит к переплавке соединений или термической ползучести. Практическое решение состоит в том, чтобы отдать предпочтение Sn96.5Ag3.0Cu0,5 (температура плавления 217°C) или Sn95Sb5 (температура плавления 235°C) в качестве замены обычного Sn63Pb37 (температура плавления 183°C). Ключевой профилактической мерой является отметка измеренного максимального повышения температуры корпуса оборудования в спецификации и обеспечение расстояния от паяного соединения до источника тепла более 8 мм.
После оплавления на поверхности паяного соединения появляются плотные микропоры, а значение испытания на тягу на 30% ниже стандартного. Симптомы указывают на то, что носитель флюса слишком быстро испаряется при высоких температурах, а слой интерметаллического соединения (IMC) аномально утолщается. Причина в том, что канифольный флюс в припойной проволоке и стержне имеет температуру размягчения ниже 150°C и не имеет термостойких стабилизаторов. Практическое решение — перейти на припой марки ROL0, содержащий сложную систему гидрогенизированная канифоль + себациновая кислота + бензотриазол, при этом регулируя концентрацию защиты азота от 500 PPM до 100 PPM. Ключевой профилактической мерой является проведение испытания на термостабильность при 260°C в течение 10 с для каждой поступающей партии, чтобы проверить, не вздут ли на поверхности припоя провода или не разбрызгивается ли флюс.
При пайке волновой пайкой на торце стержня припоя часто образуется окалина, волна припоя нестабильна, наблюдается сильное вытягивание припоя, сопровождающееся колебаниями температуры в ванне припоя, превышающими ±3°С. Причина в том, что припои с низким содержанием серебра испытывают ускоренное выделение фазы Sn и резкие изменения вязкости во время длительной эксплуатации при температуре выше 270°C. Практическое решение состоит в том, чтобы отказаться от припоя из стержней Sn99.3Cu0.7 и перейти на стержни из композитного микросплава Sn95.5Ag4.0Cu0.5+0.05Ni, фиксируя при этом фактическую рабочую температуру ванны припоя на уровне 265±1°C. Ключевой профилактической мерой является еженедельное измерение удельного веса расплавленного припоя в ванне; когда измеренное значение упадет ниже 6,85 г/см³, немедленно выполните замену 10% свежего материала.
При ремонте выводов высокотемпературных датчиков после многократных доработок происходит отслаивание контактной площадки и подъем медной фольги, причем симптомы проявляются уже на третьем цикле нагрева. Причина в том, что в обычных припоях наблюдается чрезмерный рост фазы Cu6Sn5 после выдержки при температуре 200°C в течение более 45 секунд, что приводит к прокалыванию паяльной маски. Практическое решение состоит в том, чтобы перейти на припой Sn96.5Ag3.0Cu0.5Ge0.1, содержащий 0,1% Ge, и использовать импульсный термофен, настроенный на температуру 320°C/2,5 секунды при однократном воздействии во время пайки. Ключевой профилактической мерой является подтверждение локального повышения температуры на обратной стороне печатной платы с помощью инфракрасного тепловизора перед ремонтом; если она превышает 110°C, для изоляции необходимо установить медный лист для отвода тепла.
Натяжение намотки припойной проволоки колеблется, что приводит к застреванию автоматической подачи проволоки и частым поломкам проволоки, причем симптомы концентрируются после 2 часов непрерывной работы. Причина в том, что зерна припоя подвергаются рекристаллизации и размягчению после хранения в высокотемпературном цехе (>35°С) более 4 часов. Практическое решение состоит в том, чтобы контролировать постоянную температуру хранения припойной проволоки и стержней (20 ± 2 ° C) и относительную влажность 45 ± 5% относительной влажности, а также измерять силу растяжения на скорости 150 мм / мин с помощью измерителя натяжения перед их вводом в эксплуатацию, чтобы гарантировать, что она поддерживается в диапазоне 180–220 гс. Ключевой профилактической мерой является то, что открытые упаковки с проволокой для пайки должны быть израсходованы в течение 48 часов, а любая неиспользованная часть по истечении этого времени не должна смешиваться с новыми партиями.
После 72 часов механического старения в паяном соединении появляются кольцевые трещины, сопровождающиеся колебаниями сопротивления, а под микроскопом видны микротрещины, идущие вдоль границы IMC. Причина в том, что избыточное содержание Bi (>0,05%) в припое приводит к выделению низкотемпературных хрупких фаз. Практическое решение состоит в том, чтобы потребовать от поставщиков предоставлять отчеты об испытаниях ICP-MS для каждой партии с упором на проверку того, находится ли общее содержание примесей Bi, Zn и Al ниже 0,12%. Ключевой профилактической мерой является добавление теста ДСК (дифференциальная сканирующая калориметрия) во время входного контроля для подтверждения того, что ширина диапазона плавления не превышает 1,8°C.
