Припойная проволока, подвергающаяся длительному воздействию атмосферной влаги, подвергается ускоренному поверхностному окислению, особенно на границах зерен, где присутствуют легирующие элементы меди или серебра, и это окисление усиливается, когда относительная влажность превышает 60%, а температура окружающей среды остается выше 25 °C, вызывая немедленное сопротивление смачиванию во время контакта расплавленной фазы с контактными площадками печатной платы. Флюсовые сердечники на основе канифоли или не требующие очистки флюсовые сердечники в паяльной проволоке со временем поглощают водяной пар, который гидролизует активаторы органических кислот и снижает их способность удалять оксиды металлов с медных поверхностей, тем самым увеличивая вероятность холодных паяных соединений даже при поддержании надлежащей температуры железного жала и времени выдержки. Попадание влаги также способствует микрогальванической коррозии между оловом и остаточными ионами галогенидов во флюсе, образуя пузырьки газообразного водорода, которые задерживаются под затвердевающим галтели припоя и при рентгеновском контроле проявляются в виде подповерхностной пористости.
Во время пайки оплавлением или ручной пайки влажная припойная проволока доставляет скрытую тепловую энергию в зону соединения, вызывая быстрое испарение, которое нарушает течение расплавленного металла и вызывает разбрызгивание, что особенно заметно при использовании проволоки диаметром 0,3 мм с высоким содержанием смолы, и этот эффект ухудшается, если проволока хранилась незапечатанной более 72 часов в средах, где точка росы превышает 10°C. Присутствие абсорбированной воды изменяет межфазное натяжение между расплавленным припоем и медью, непредсказуемо уменьшая угол контакта, так что некоторые участки соединения демонстрируют превосходное капиллярное действие, в то время как прилегающие участки демонстрируют неполное смачивание кромок, явление, подтвержденное измерениями капель на предварительно окисленных Cu подложках, находящихся в одинаковых условиях влажности. Повторяющиеся термоциклы еще больше усугубляют повреждение, поскольку оксидные слои, вызванные влажностью, становятся толще с каждым циклом, уменьшая способность восстановления флюса и сужая окно процесса для приемлемой морфологии соединения.
Условия хранения напрямую определяют срок службы припойной проволоки: неупакованные катушки, хранящиеся в помещениях без климатического контроля с ежедневными колебаниями относительной влажности от 40% до 85%, теряют функциональную активность флюса в течение пяти дней, тогда как катушки в вакуумной упаковке с осушителем сохраняют стабильные характеристики более шести месяцев при условии, что пломба остается неповрежденной, а индикатор внутренней влажности показывает синий, а не розовый цвет. Визуальный осмотр сам по себе не может обнаружить раннюю стадию поглощения влаги, поскольку внешний вид поверхности остается неизменным до тех пор, пока окисление не достигнет критической толщины, но измерения удельного электрического сопротивления на свежеразрезанных поперечных сечениях показывают измеримое увеличение до 12% через 96 часов при относительной влажности 75% и 30 ° C, что указывает на объемное разрушение решетки до того, как произойдет макроскопическое обесцвечивание. Операторы, занимающиеся ручной пайкой, часто ошибочно приписывают периодические неисправности соединений температурному дрейфу утюга или загрязнению жала, тогда как на самом деле основная причина кроется в припойной проволоке, которая была извлечена из запечатанной упаковки двумя сменами ранее и оставлена непокрытой на верстаке возле открытого окна.
Продукты разложения флюса, образующиеся во время старения под воздействием влаги, включают летучие карбоновые кислоты и разложившиеся канифоли, которые преждевременно улетучиваются при нагревании, оставляя после себя углеродистые остатки, которые препятствуют росту интерметаллического слоя между Sn и Cu, что приводит к снижению прочности на сдвиг на 18–22 % по сравнению с контрольными образцами в сухом состоянии, протестированными в соответствии с IPC-J-STD-002C. Даже хранение при низкой влажности и относительной влажности 30% не может предотвратить постепенную диффузию влаги по каналам флюса в многожильных проволоках, особенно тех, которые содержат добавки цинка или висмута, поскольку эти легирующие элементы создают локализованные градиенты электрохимического потенциала, которые притягивают полярные молекулы воды к границе раздела жил. Мониторинг в режиме реального времени с использованием встроенных емкостных датчиков влажности внутри шкафов с паяльной проволокой показал, что микроклимат внутри катушек может поддерживать уровни относительной влажности на 20–30 процентных пунктов выше, чем показания окружающей среды, из-за термической задержки и ограниченного воздухообмена, что делает периодическую калибровку датчиков обязательной каждые 14 дней, чтобы избежать ложноотрицательных оценок при хранении.
Механическая целостность паяных соединений, образованных из проволоки, подвергшейся воздействию влаги, ухудшается быстрее под воздействием вибрационной нагрузки, при этом усталостная долговечность снижается почти вдвое после 500 циклов при ускорении 25 g при тестировании по IPC-9708, и это ухудшение тесно коррелирует с увеличением концентрации межфазного кислорода, измеренной с помощью электронной оже-спектроскопии, подтверждая, что повреждение от влаги начинается на атомном уровне, прежде чем проявиться в виде видимых дефектов. После повреждения припойная проволока не может быть восстановлена путем обжига или вакуумной сушки, поскольку химический состав флюса необратимо изменяется, а оксидные слои внедряются в подповерхностные зернистые структуры. Это означает, что предотвращение, а не исправление, должно определять все протоколы обработки, включая обязательное использование систем дозирования с продувкой азотом для высоконадежных аэрокосмических сборок, где отказ соединения невозможен.
