Почему паяльная паста SAC305 склонна к недостаточному припою и несоосности во время печати на компонентах 0201, в то время как Sn99.3Cu0.7 более стабильна, основная причина заключается в том, что содержание серебра в SAC305 (3,0%) увеличивает вязкость плавления сплава, что приводит к плохой текучести паяльной пасты под ракелем. Кроме того, In сферичность порошка обычно немного ниже, чем у партий Sn99.3Cu0.7. Практическое решение состоит в том, чтобы увеличить апертуру трафарета на 5% в соответствии со стандартом IPC-7527, уменьшить давление ракеля с 4,5 кг до 3,8 кг и снизить скорость печати с 40 мм/с до 32 мм/с. Ключевой профилактической мерой является очистка нижней части трафарета с помощью ультразвуковой очистки IPA + каждые 300 плат, в противном случае остаточная пленка флюса усугубит агломерацию порошка SAC305.

Микротрещины часто появляются по краям паяных соединений QFN после оплавления Sn99.3Cu0.7. Симптом заключается в том, что частота ложных срабатываний ОИ увеличивается, но при рентгенологическом исследовании пустот не обнаруживается. Причина в том, что диапазон температур затвердевания этого сплава составляет всего 1,2 ℃, а немного более высокая скорость охлаждения приведет к концентрации междендритных напряжений. Практическое решение состоит в том, чтобы добавить секцию медленного охлаждения с температурой 210 ​​℃ ~ 180 ℃ после пиковой зоны пайки оплавлением, контролировать время на уровне 45 секунд и синхронно снизить скорость цепи на 12%. В то же время содержание кислорода в азоте снижается со 100 до 300 PPM, чтобы замедлить скорость роста интерметаллического соединения Cu6Sn5 (IMC). Ключевой профилактической мерой является запрет на использование паяльной пасты Sn99.3Cu0.7 для толстых медных печатных плат толщиной >1,6 мм и толщиной меди ≥2 унций.

После испытания на старение при высокой температуре и высокой влажности (85℃/85% относительной влажности/1000 часов) затухание усилия сдвига паяных соединений SAC305 достигает 18%, тогда как у Sn99.3Cu0.7 оно составляет всего 9%. Симптом заключается в том, что колебания контактного импеданса при тесте ICT увеличиваются, а некоторые паяные соединения BGA имеют холодные паяные соединения после термического удара -40 ℃. Причина в том, что упрочняющая фаза Ag3Sn в SAC305 легко вступает в реакцию с ионами хлорида с образованием растворимых комплексов в горячей и влажной среде. Практическое решение состоит в том, чтобы перейти на не требующую очистки паяльную пасту SAC305 с содержанием галогенов <0,1%, завершить конформное покрытие всех печатных плат в течение 2 часов после оплавления и пройти тест на ионное загрязнение (эквивалент NaCl ≤0,78 мкг/см2) перед нанесением покрытия. Ключевой профилактической мерой является то, что влажность в помещении для хранения должна поддерживаться на уровне 30% относительной влажности ±5% и избегать хранения в одном шкафу с упаковочными материалами, содержащими ПВХ.

После непрерывной печати в течение 2 часов вязкость паяльной пасты Sn99.3Cu0.7 увеличивается на 1200 сП, что приводит к образованию перемычек, начиная с 500-й платы, в то время как SAC305 увеличивается только на 450 сП. Признак заключается в том, что под микроскопом можно увидеть остаточный рисунок флюса между контактными площадками и засохшую пасту в нижней части трафарета. Причина в том, что температура размягчения канифольной смолы в носителе Sn99.3Cu0.7 низкая (68 ℃), и если температура в цехе превышает 25,5 ℃, испарение растворителя будет ускоряться. Практическое решение — увеличить время перемешивания паяльной пасты с 60 до 90 секунд, немедленно затягивать уплотнительную крышку из алюминиевой фольги после каждого использования и протирать отверстия сетки влажной безворсовой тканью, если интервал трафаретной печати превышает 90 секунд. Ключевой профилактической мерой является то, что температура холодильного склада паяльной пасты должна быть стабильной на уровне (0±1)℃, нельзя открывать упаковку во время процесса возврата температуры, а время возврата температуры должно строго контролироваться и составлять ровно 4 часа.

При использовании того же профиля оплавления толщина IMC паяных соединений SAC305 достигает 3,2 мкм, тогда как у Sn99.3Cu0,7 — всего 1,9 мкм. Признак состоит в том, что на металлографическом шлифе первый слой ИМК прерывистый, а второй более плотный, но хрупкий. Причина в том, что энергия активации диффузии атомов серебра в SAC305 низка, а превращение Cu6Sn5 в Cu3Sn ускоряется при выдержке выше 235℃. Практическое решение состоит в том, чтобы снизить пиковую температуру оплавления с 245 ℃ до 242 ℃, сократить время выдержки до 65 секунд, увеличить скорость цепи на 8% и отдельно добавить теплоизоляционную прокладку толщиной 0,8 мм для устройств BGA. Ключевой профилактической мерой является запрет на использование Sn99.3Cu0.7 для контактных площадок с поверхностной обработкой Ni/Au, поскольку легко вызвать аномальный рост межфазного слоя Ni3Sn4 вблизи эвтектической точки 217℃.