Пайка волновой пайкой – это не выбор самого дешевого варианта; скорее, они должны выдерживать высокие температуры, противостоять окислению и обеспечивать стабильные характеристики пайки в реальных условиях эксплуатации производственной линии. Наш завод уже три года подряд использует один и тот же припой для волновой пайки, содержащий 0,3% серебра и чистоту 99,97%. Цикл замены припоя был увеличен с первоначальных 72 часов до 108 часов, а среднесуточный выход окалины остался стабильным ниже 0,85 кг, что на 37% меньше по сравнению с предыдущим поколением продуктов, не содержащих редкоземельные элементы. Эти данные представляют собой фактический результат измерений, полученный путем измерения веса окалины три раза в день и непрерывной регистрации его в течение 21 дня.
При оценке стойкости припоев к окислению нельзя полагаться исключительно на термогравиметрические кривые ТГА, предоставленные поставщиками; Наблюдение должно проводиться в реальных рабочих условиях при температуре печи, установленной на уровне 255℃±2℃. При непрерывной работе ванны более 8 часов качественный стержень припоя образует на поверхности лишь тонкую плотную серовато-белую оксидную пленку, которая после соскабливания приобретает металлический блеск. Напротив, In припой низкого качества представляет собой рыхлый желтовато-коричневый слой шлака, который легко распадается при перемешивании и скатывается вместе с волной. Эта разница связана с тем, добавлены ли редкоземельные элементы, такие как лантан и церий; они предпочтительно соединяются с кислородом и образуют на поверхности расплавленного припоя легкоплавкий композитный оксидный барьер, тем самым ингибируя непрерывный рост SnO? кристаллические ядра.
Чистота напрямую влияет на надежность паяного соединения. Для припоев с чистотой 99,95% общее содержание примесей, таких как свинец, висмут и цинк, контролируется в пределах 50 PPM, в то время как продукты с чистотой ниже 99,90% часто содержат Bi＞120 PPM. Такие примеси накапливаются на границах зерен на поздней стадии затвердевания паяных соединений, что приводит к увеличению риска образования трещин при холодном припое в 2,3 раза. Во время испытаний ICT на ногтях мы обнаружили, что для паяных соединений со сквозными отверстиями в нижней части BGA, припаянных припоями низкой чистоты, уровень холостого хода достигал 1,7% после 50 циклов термоудара при -40 ℃, что намного превышает стандарт приемки 0,05%, указанный в IPC-A-610E.
Применимые сценарии очень ясны. В двусторонних платах высокой плотности, таких как основные платы управления базовых станций связи, должны использоваться припои волновой пайки, армированные 0,3% серебра + редкоземельные элементы, поскольку толщина их меди обычно превышает 2 унции, что приводит к высокой теплоемкости и медленному смачиванию. Обычные паяльные стержни склонны к образованию всплесков припоя и перемычек. Для автомобильных модулей управления ЭБУ более важна долговременная термическая стабильность; рекомендуется использовать специальные припои с содержанием мышьяка ≤3 PPM и содержанием меди 0,03~0,06%, что позволяет избежать аномального роста интерметаллических соединений медь-олово во время пайки вторичной волной после пайки оплавлением.
При выборе припоя первым шагом является проверка спектра примесей в отчете об испытаниях SGS, уделяя особое внимание трем пунктам: Bi, Pb и Zn. Вторым шагом является отбор проб на месте для сравнения количества окалины в расплавленном состоянии. Метод заключается в том, чтобы поместить равное количество новых стержней припоя в тигли одинакового размера, равномерно нагреть их до 260 ℃ и удерживать температуру в течение 6 часов, а затем взвесить остаточный осадок. Разница, превышающая 0,15 г, свидетельствует о поколенческом разрыве в системе устойчивости к окислению. Третьим шагом является проверка реальных случаев применения этой партии паяных стержней перед печью, особенно данных о скорости пустот плат OSP с обработанной поверхностью из печатной платы того же типа в процессе без очистки; только ставка ниже 2,8% считается действительно квалифицированной.
Не верьте так называемым «универсальным» маркетинговым заявлениям. Одна марка заявила, что один тип припоя совместим со всеми машинами распылительного типа, с электромагнитным насосом и с крыльчаткой, но после трехдневной работы на нашем оборудовании YAMAHA YVP-H2 произошла блокировка порта насоса. При разборке выяснилось, что он полон частиц спеченного черного оксида. Основная причина заключается в том, что так называемый «композитный антиоксидант» разлагается и разрушается под действием сильной сдвигающей силы. По-настоящему надежный припой для волновой пайки должен соответствовать динамическим параметрам конкретного оборудования. Например, для машин со скоростью вращения крыльчатки >1200 об/мин вязкость расплавленного припоя должна быть ≤2,1 сП при 255℃; в противном случае оксидную пленку невозможно разорвать и унести со временем.
И последнее напоминание: во время приемки не сосредотачивайтесь только на диапазоне температур плавления. Значение 227±2℃ маскирует многие проблемы. Действительно решающим фактором является ширина диапазона плавления между солидусом и ликвидусом. Ширина высококачественных паяных стержней должна регулироваться в пределах 1,2℃. Изделия шириной более 1,8 ℃ склонны к накоплению полурасплавленного шлака в верхней части волны, что напрямую замедляет скорость конвейера и увеличивает вероятность образования холодных паяных соединений. Однажды из-за этой проблемы нам пришлось переделывать партию материнских плат для медицинских мониторов, при этом потери лома за одну смену превысили 130 000 юаней.
