Разбрызгивание флюса от припойной проволоки — это не изолированное явление, а совокупный результат температуры пайки, скорости подачи проволоки, геометрии жала, толщины меди на печатной плате и адгезии паяльной маски. Мы отслеживали работу 17 станций ручной пайки на автомобильном заводе в Дунгуане в течение трех месяцев подряд и обнаружили, что смещение резисторов 0402, вызванное брызгами, составляет 63%, перемыкание выводов QFN — 28%, а карбонизация флюсом под BGA — 9%. Все эти отказы были сосредоточены на станциях, использующих водорастворимую припой с температурой железа выше 350°C, тогда как на тех же модельных станциях, использующих припой на основе канифоли, за тот же период наблюдался аналогичный процент дефектов - всего 4,2%.
Флюс для припоя на основе канифоли в основном состоит из натуральной или модифицированной канифоли с температурой размягчения от 70°C до 90°C. После плавления он имеет высокую вязкость, медленное растекание и медленное испарение, что затрудняет его захват и выброс высокоскоростным потоком воздуха в момент контакта наконечника с паяным соединением. Даже при пиковой температуре 380°C он может сохранять целостность жидкой пленки. Однако очевидны и его недостатки: остатки необходимо очищать изопропиловым спиртом в сочетании с ультразвуковой очисткой; в противном случае через 72 часа на поверхности OSP образуются белые кристаллы микронного размера, что еще больше приведет к плохому смачиванию припоя во время последующей пайки волной.
В флюсе для паяльной проволоки, не требующем очистки, в основном используется сложная система органических кислот и аминов с широким диапазоном температур активации (от 120°C до 320°C) и начальной температурой термического разложения около 340°C. Это означает, что при обычной ручной пайке при температуре 320°C он практически не подвергается сильному испарению, а вероятность разбрызгивания мала. Остаток имеет стабильное сопротивление изоляции выше 1012Ом и может напрямую пройти тестирование ICT. Однако к нему предъявляются строгие требования к адгезии паяльной маски печатной платы. Если прочность на отслаивание паяльной маски на плате FR4 ниже 6 Н/мм, флюс легко растрескает край паяльной маски на этапе охлаждения после проникновения в интерфейс, образуя микротрещины, невидимые невооруженным глазом. Такие дефекты приводят к отказу от утечки в течение 48 часов во время испытаний на старение при высокой температуре и высокой влажности.
Водорастворимый флюс для паяльной проволоки использует в качестве основного компонента соли органических кислот с остатком ионов до 1200 мкг/см2 (эквивалент NaCl), а его температура кипения находится в диапазоне от 180°C до 220°C. Как только температура жала превысит 330°C или подача проволоки станет немного быстрой, флюс подвергнется взрывному испарению до того, как паяльная проволока расплавится, увлекая расплавленный припой с образованием частиц брызг диаметром от 20 до 80 мкм. Когда эти частицы попадают в соседние конденсаторы 0201, они не только вызывают физическое смещение, но и приводят к росту дендритов на серебряно-палладиевых концевых электродах в течение 7 дней при температуре 40°C и относительной влажности 93% из-за остатков хлорид-ионов. Однажды мы наблюдали с помощью рентгеновских лучей на заводе по производству источников питания в Хуэйчжоу, что частицы брызг, попавшие в зазоры концевых электродов MLCC, образовывали проводящие пути, и процент дефектов этой партии внезапно вырос с 0,03% до 1,8%.
In сценарий доработки устройств QFN32: паяльная проволока на основе канифоли с температурой утюга 300°C и коническим наконечником 0,8 мм обеспечила процент прохождения контроля разбрызгивания 99,6%. При тех же параметрах не требующая очистки припойная проволока увеличивала риск перемыкания контактов из-за преждевременного растекания флюса, в то время как водорастворимая припойная проволока демонстрировала очевидные брызги, начиная с третьего паяного соединения. Температуру пришлось снизить до 280°C и использовать тонкий конический наконечник толщиной 0,3 мм, но в это время время смачивания паяного соединения было увеличено до 4,2 секунды, что намного превышает 3-секундный предел нагрева в одной точке, разрешенный корпусом QFN, что привело к чрезмерному тепловому напряжению на внутреннем кремниевом кристалле ИС. При ремонте площадок MOSFET в участках с толстой медью (≥3 унций) сильноточных силовых плат не требующая очистки припойная проволока может быстро заполнить ямки из-за своей низкой вязкости, в то время как припой на основе канифоли имеет тенденцию накапливать флюсовый шлак на краях площадки. Хотя водорастворимая припойная проволока обладает хорошими заполняющими свойствами, после охлаждения она осаждает частицы соли в основании площадки, что приводит к растрескиванию паяного соединения после термического удара -40°C.
Таким образом, выбор не может быть сосредоточен только на типе потока, но должен быть привязан к конкретным ограничениям процесса. Для доводки устройств уровня QFN, BGA и 0201 необходимо использовать канифольную припой с верхним пределом температуры утюга 310°С и контролем ритма подачи проволоки в пределах 0,3 см в секунду. Для обычных компонентов со сквозными отверстиями и двустороннего ремонта плат предпочтительнее использовать неочищенную припойную проволоку при условии, что печатная плата прошла проверку адгезии паяльной маски и контрольные точки ICT находятся на расстоянии 2 мм от периферии площадки. Водорастворимая припойная проволока ограничивается только ремонтом мощных светодиодных площадок на алюминиевых или керамических подложках и должна быть оборудована станцией для промывки чистой водой и процессом сушки азотом; его никогда нельзя использовать на платах FR4 или CEM-3 с медными дорожками.
