Самая неприятная проблема при пайке печатных плат с иммерсионным серебром — это не холодные паяные соединения или перемычки, а локальное почернение, пожелтение или даже темные пятна на серебряной поверхности после пайки оплавлением. Это особенно заметно вокруг контактных площадок BGA и в основании выводов QFP с мелким шагом. Это явление часто проявляется только в виде ложных сигналов об обрыве цепи во время тестирования ИКТ. При соскабливании черной пленки во время доработки явного отслоения шариков припоя не видно, что указывает на то, что проблема заключается в самом слое серебра, а не в механическом соединении паяного соединения.
Прямая корреляция между кислотным числом флюса и коррозией серебра
Мы непрерывно отслеживали три аномальные партии печатных плат с иммерсионным серебром на автомобильном заводе в Дунгуане и обнаружили, что после использования флюса с кислотным числом >1,2 мгKOH/г рентгенофлуоресцентное обнаружение на поверхности слоя серебра показало более чем трехкратное увеличение обогащения Cl и S-элементами. После перехода на JJY JY-806A (кислотное число 0,78 мгKOH/г) частота появления черных пятен при том же профиле оплавления снизилась с 12,6% до 0,9%. Основная причина заключается в том, что остатки флюса с высоким кислотным числом постоянно разрушают слой серебра в условиях высокой температуры и влажности, образуя непроводящие соединения, такие как Ag2S или AgCl.
Пиковая температура оплавления должна строго контролироваться в диапазоне 217±3℃.
Когда температура превышает 220 ℃, скорость диффузии серебра увеличивается в геометрической прогрессии. В этот момент, даже если активность флюса умеренная, слой серебра будет подвергаться межфазному взаимному растворению с Cu и Ni в припое и выделять черные интерметаллические соединения. Наши онлайн-измерения на производственной линии в Чжухае показали, что когда пиковая температура выросла до 223 ℃ и время выдержки превысило 65 секунд, на СЭМ-изображениях краев площадок печатной платы из иммерсионного серебра уже были видны очевидные фазы сплава серебра и меди. После снижения температуры до 216 ℃ и сокращения времени выдержки до 48 секунд целостность серебряного слоя осталась хорошей, а среднее значение испытания на усилие паяного соединения стабильно превышало 5,3 Н.
Риск коррозии резко возрастает, когда чистота азота ниже 99,99%
Многие заводы рассматривают азот как необязательный, а не обязательный элемент, но печатные платы с иммерсионным серебром чрезвычайно чувствительны к содержанию кислорода. Когда концентрация O2 внутри печи превышает 100 PPM, органические кислоты в остатке флюса будут синергетически катализировать реакцию окисления серебра кислородом. Сравнительные испытания, которые мы провели на территории клиента в Чжуншане, показали, что после увеличения чистоты азота с 99,95% до 99,992% блеск серебряной поверхности после пайки улучшился на 40%, а уровень ложных срабатываний AOI для черных пятен снизился на 76%. В то же время давление азота на входе необходимо поддерживать на уровне 0,35±0,03 МПа, чтобы избежать локализованного кислородного дисбаланса в печи, вызванного колебаниями скорости потока.
Процессы очистки не могут устранить уже существовавшую коррозию
Попытка удалить черную пленку с помощью устройства для очистки печатных плат является типичным подходом к исправлению ситуации постфактум, поскольку коррозия серебра уже является необратимым повреждением решетки. Вместо этого ультразвуковая очистка приведет к расширению микротрещин. Однажды мы промыли почерневшие серебряные печатные платы деионизированной водой и под микроскопом заметили больше радиальных трещин в областях черных пятен. Правильный подход — подтвердить совместимость модели флюса и толщины серебра перед размещением поверхностного монтажа. Например, иммерсионные серебряные печатные платы с толщиной серебра <0,08 мкм строго нельзя сочетать с не требующим очистки флюсом с высоким содержанием твердых частиц и должны использоваться специальные модели, такие как JJY JY-806A, которые имеют низкое содержание галогенов, низкое кислотное число и летучий остаток <0,12%.
