Во время непрерывной работы аппарата для пайки волной припоя постоянно образуется окалина в результате совокупного воздействия термического окисления расплавленного припоя и карбонизации флюса. Эти серовато-черные плавающие окалины не только покрывают поверхность расплавленного припоя, снижая эффективность теплопередачи, но также неоднократно втягиваются в волновое сопло при перемешивании насоса, вызывая искажение профиля волны и внезапные колебания высоты уровня жидкости. Наши измерения на объекте клиента в Дунгуане показали, что, когда толщина накопленного припоя превышает 5 мм, стандартное отклонение высоты волны возрастает с 0,12 мм до 0,38 мм, что напрямую приводит к локальному недостаточному припою или дефектам припоя, когда печатные платы проходят через волну.
Удаление окалины может показаться простым, но время и техника напрямую влияют на стабильность последующих двух часов. В цехе JJYSMT реализована система ручной очистки окалины с интервалом не более 4 часов в смену, при этом используется жаропрочный сетчатый ковш из нержавеющей стали, который медленно проталкивается вдоль боковой стенки печи, избегая перемешивания глубоко расплавленного припоя для предотвращения ускоренного окисления. Также необходимо, чтобы расстояние между сетчатым ковшом и поверхностью жидкости всегда контролировалось в пределах 2 см, что позволяет эффективно улавливать плавающий осадок, не выводя излишек жидкого припоя. Измеренное количество шлака поддерживается в пределах от 80 г до 120 г, что соответствует безопасному диапазону, при котором толщина слоя окалины снижается до 2,5–3,0 мм.
Стоит отметить, что частота удаления окалины не может быть задана механически и должна быть всесторонне оценена на основе типа паяльной маски входящих печатных плат, плотности размещения компонентов и содержания твердых частиц флюса в день. Например, при использовании флюса на основе канифоли с высоким содержанием сухих веществ скорость образования окалины в 1,7 раза выше, чем у флюса на водной основе, и в этом случае интервал необходимо сократить до 2,5 часов. После прохождения волной больших партий мелколистовых плат количество окалины значительно выше, чем у крупнополосных, что связано с более достаточным термическим разложением остатков флюса между плотно расположенными пластинами.
Однажды мы задержали очистку окалины на 6 часов из-за неправильной оценки состояния слоя окалины, в результате чего на 3 устройствах QFP на второй тестовой плате произошло последовательное перемыкание контактов. Под микроскопом были обнаружены частицы припоя, внедренные в верхнюю часть волны и образующие крошечные выступы, вызывающие аномальное скопление потока припоя в зазорах между выводами. После доработки мы откалибровали ритм удаления окалины и установили окошко для просмотра уровня жидкости, и в последующие 72 часа подряд подобных дефектов не возникло, что указывает на то, что удаление окалины из припоя является не вспомогательным процессом, а основной контрольной точкой в процессе пайки волновой пайкой.
После удаления шлака поверхность расплавленного припоя должна иметь равномерный металлический блеск без больших темных пятен. Если обнаружено локальное поседение или скопление плавающих черных пятен, это свидетельствует о том, что текучесть припоя в этом месте снизилась, и необходимо одновременно проверить, не деформирована ли перегородка сопла и не отклоняется ли частота вращения насоса от установленного диапазона 1200±20 об/мин, поскольку окалина сама по себе не является причиной дефектов; это лишь самый интуитивный индикатор дисбаланса системы.
