Наша производственная линия ежедневно обрабатывает модели паяльной пасты для более чем 20 различных клиентов. Самый прямой способ отличить бессвинцовый припой от паяльной пасты со свинцом — это проверить сертификационный знак RoHS на этикетке партии, а затем судить по цвету остатков флюса. После оплавления остатки этилированной паяльной пасты имеют светло-янтарный цвет и слегка прозрачны, а остатки бессвинцовой паяльной пасты желтовато-белые, мутные и склонны к образованию корки. Это связано с тем, что сплав олово-серебро-медь в бессвинцовом припое имеет более сильную склонность к окислению, а состав флюса должен соответствовать более высокой температуре активации и более длительному времени активного обслуживания.
Разница в процессе печати может сразу выявить проблему. При печати этилированной паяльной пасты тем же набором трафаретов давления ракеля 5,5 кг и скорости 35 мм/с достаточно для формирования полноценной площадки. Но после перехода на бессвинцовый припой, если не увеличить давление до 7,2 кг и снизить скорость до 28 мм/с, появятся краевые волочения и центральные пустоты. Основная причина заключается в том, что бессвинцовый припой имеет высокую вязкость и плохую тиксотропию, а оксидная пленка на поверхности частиц паяльной пасты толще, что требует большей силы сдвига для завершения пластической деформации и отделения от формы.
Регулировка температурного профиля печи оплавления — это не просто повышение пиковой температуры, а сброс всей секции. Температура ликвидуса свинцовой паяльной пасты составляет 183°C, а пиковая температура обычно устанавливается на уровне 215±5°C, при этом достаточно времени выше точки ликвидуса в 60±10 секунд. Однако температура ликвидуса бессвинцового припоя подскакивает до 217°C, поэтому мы должны поднять пиковую температуру до уровня между 235 и 245°C, гарантируя при этом, что время выше точки ликвидуса стабильно и составляет от 90 до 120 секунд. В противном случае паяные соединения в нижней части QFN чрезвычайно склонны к холодной пайке. Как только этот период окна сожмется ниже 70 секунд, уровень пропущенного обнаружения AOI увеличится на три порядка.
Трафаретная апертура не может копировать свинцовую схему. Для компонентов 0402 апертура может быть рассчитана в соотношении 1:1 к площадке при использовании свинцовой паяльной пасты, но при переходе на бессвинцовый припой ее необходимо увеличить на 8–10%. Это связано с тем, что бессвинцовый припой имеет медленное смачивание и растекание, а также низкую высоту подъема. Если отверстие не увеличено, недостаточный объем паяльной пасты приведет к резкому увеличению скорости образования надгробий. Мы протестировали партию резисторов 0603 на заводе в Дунгуане без увеличения апертуры, и процент дефектов надгробий сразу подскочил с 0,02% до 1,8%.
Соответственно должен измениться и процесс очистки. Паяльная паста со свинцом может соответствовать стандарту, если ее дважды промыть при комнатной температуре чистящим средством на углеводородной основе. Однако остатки канифольного флюса от бессвинцового припоя имеют высокую степень сшивки, поэтому его необходимо очищать при температуре 60°С с нагревом и дополнительной стадией ультразвуковой осцилляции. В противном случае тест на ионное загрязнение превысит стандарт три раза подряд. Особенно в случае остатков в зазорах в нижней части BGA, холодная очистка вообще не может проникнуть.
И последнее напоминание: не доверяйте слепо «совместимой» паяльной пасте, заявленной поставщиками. На прошлой неделе мы только что удалили всю паяльную пасту с производственной линии, потому что определенная марка была помечена как «двухрежимная паяльная паста со свинцом/без свинца», но 0,3% партии со свинцом было смешано во время смены линии, что привело к коротким замыканиям во всей партии автомобильных плат ЭБУ после высокотемпературного старения. Плотность точек микрокороткого замыкания, обнаруженных при рентгеновском сканировании, достигала 4,7 на квадратный сантиметр. Такое перекрестное загрязнение более фатально, чем отклонение параметров.
