Разработка безгалогенной припоя является прямым ответом на ужесточение экологических норм, особенно на поправки IEC 61249-2-21 и ЕС RoHS, ограничивающие содержание брома и хлора до уровня ниже 900 PPM по отдельности и 1500 PPM вместе в однородных материалах, поэтому разработчики рецептур должны заменять традиционные активаторы на основе тетрабромбисфенола-А альтернативными органическими кислотами, такими как производные адипиновой, себациновой или глутаровой кислоты, тщательно смешанными. для сохранения силы активации без увеличения коррозионной активности или гигроскопичности остатков после пайки.
Выбор сплава сердцевины уравновешивает характеристики плавления, механическую усталостную прочность и кинетику роста интерметаллических соединений, при этом Sn-0,7Cu обеспечивает более низкую стоимость и приемлемое смачивание меди, обработанной OSP, но демонстрирует более высокое образование шлака и меньшую надежность при ударах по сравнению с Sn-3,0Ag-0,5Cu, который обеспечивает превосходную прочность соединения, но требует более жесткого контроля пиковой температуры выше 217 ° C, чтобы избежать чрезмерного утолщения межфазного межфазного слоя, что ухудшает выносливость при термоциклировании после 1000 циклов при температуре от −40°C до 125°C.
Концентрация флюса в сердцевине поддерживается на уровне 1,8–2,2% по весу, чтобы обеспечить стабильную подачу во время ручной и автоматической пайки, поскольку слишком малое количество флюса не может вытеснить поверхностные оксиды на старых выводах компонентов или окисленных контактных площадках печатной платы, в то время как слишком большое количество приводит к чрезмерному дыму, брызгам и карбонизированным остаткам, которые ухудшают контакт датчика ICT или четкость оптического контроля, особенно в атмосфере азота, где истощение кислорода замедляет разложение флюса и увеличивает риск обугливания, за исключением летучести органических кислот и размягчения смолы. точки совместно корректируются.
Для оценки остатков используется испытание на сопротивление изоляции поверхности в соответствии с J-STD-004B через 168 часов при 85°C и относительной влажности 85%, где оптимизированные безгалогенные составы достигают >1010 Ом в смещенных условиях, что подтверждает негигроскопическое поведение, а ионная хроматография подтверждает Cl- и Уровни Br- постоянно ниже 90 PPM и 75 PPM соответственно в экстрагированных остатках, что находится в пределах IPC-TM-650 2.3.36 для процессов без очистки.
Испытания на баланс смачивания на купонах Cu показывают, что время смачивания менее 2,1 секунды при 245°C для проволок на основе SnAgCu, тогда как для вариантов SnCu требуется 2,7–3,0 секунды, если только они не нагреваются до 150°C, что указывает на то, что зависящая от сплава толщина оксидного слоя и динамика поверхностного натяжения должны компенсироваться за счет модуляции кислотности флюса, а не простого повышения температуры пайки, что может привести к подъему контактной площадки на тонких ламинатах FR-4 с Несоответствие CTE.
Термическое профилирование в реальном времени во время ручной пайки показывает, что время пребывания жала, превышающее 3,5 секунды на термопрокладках QFN с шагом 0,4 мм, вызывает локальное расслоение при использовании стандартных флюсов на основе канифоли, но безгалогеновые альтернативы с модифицированным молекулярно-массовым распределением эфира канифоли уменьшают накопление тепла за счет ускорения потока флюса и обеспечения полного смачивания в течение 2,3 секунды даже при температуре жала 330°C, при условии, что утюг очищается каждый раз. 12 паяных соединений для предотвращения накопления углерода, который изолирует теплопередачу.
Стабильность производства зависит от точного выравнивания сердечника во время волочения проволоки, поскольку нецентральное распределение потока приводит к неравномерному выделению газа во время перехода в расплав, вызывая пористость в геометрии галтели и неравномерное распределение остатков, поэтому оптический анализ поперечного сечения выполняется на каждой производственной партии, чтобы проверить концентричность сердечника в пределах допуска ± 3,5 мкм относительно наружного диаметра, а испытания на растяжение подтверждают минимальное UTS 115 МПа для проволоки диаметром 0,8 мм после холодной волочения и отжиг при 180°С в течение 45 минут.
Совместимость с устаревшим оборудованием остается критически важной, поэтому вязкость и температура вспышки флюса настраиваются так, чтобы соответствовать существующему рабочему диапазону ванны припоя от 250°C до 275°C, избегая преждевременного улетучивания до достижения температуры пайки или замедленного воспламенения, которое задерживает отделение шлака, а все партии подвергаются 72-часовому термическому старению при 40°C, чтобы подтвердить отсутствие разделения фаз или седиментации в сердечнике перед экструзией в форму проволоки.
