Когда мы каждый день устраняем на производственной линии типичные дефекты, такие как соединения холодной пайкой BGA, смещение 0201 и перемычки контактов QFN, наиболее часто задаваемый вопрос заключается в том, использовать ли припой с канифольным сердечником или сплошной припой. Эту проблему невозможно решить простой проверкой таблицы параметров; это зависит от места паяного соединения, теплоемкости устройства, возможности очистки на месте, а также от того, будет ли впоследствии проводиться ICT-тестирование. Например, при ремонте силового МОП-транзистора рядом с теплоотводящей медной фольгой паяльная проволока с канифольным сердечником быстро плавится, но флюс не испаряется в достаточной степени, легко захватывая микропустоты в основании паяного соединения. Хотя припой со сплошным сердечником требует дополнительного погружения во флюсовую пасту, количество флюса можно контролировать вручную, чтобы избежать риска разбрызгивания и карбонизации.
Флюс припоя с канифольным сердечником предварительно вводится внутрь припоя, обычно его количество составляет от 1,5% до 3,0% от общего веса. Температура его активации сосредоточена в диапазоне от 140°C до 180°C. При использовании эвтектического олово-свинцового сплава 63/37 или бессвинцового сплава SAC305 время от контакта с жалом паяльника до полного смачивания составляет примерно 1,8–2,5 секунды. Этого временного окна достаточно для доработки выводов QFP с шагом 0,4 мм. Однако при облицовке корпусов DFN-8 с нижними теплорассеивающими площадками из-за длинного пути теплопроводности и большой локальной теплоемкости припой с канифольным сердечником часто начинает затвердевать до полной активации флюса, что приводит к углу смачивания более 30° или даже к рассмачиванию. Хотя припой со сплошным сердечником не имеет встроенного флюса, он позволяет нам при необходимости выбирать не требующую очистки флюсовую пасту уровня ROL0 или флюсовую пасту типа RMA и точно покрывать область соединения между контактной площадкой и штифтом путем дозирования, тем самым продлевая время действия флюса до более чем 4 секунд.
С точки зрения подбора паяльного жала, припой с канифольным сердечником больше подходит для пайки драг-пайкой с ножевым жалом шириной 2,4 мм, поскольку его внутренний флюс при нагревании и сжатии образует непрерывную масляную пленку, уменьшая поверхностное натяжение расплавленного припоя и делая траекторию пайки более плавной. Однако, если то же самое паяльное жало переключается на припой с твердым сердечником, настройку температуры необходимо регулировать синхронно, увеличивая температуру паяльного жала с 330°C до 360°C, чтобы обеспечить тот же эффект смачивания; в противном случае могут возникнуть такие дефекты, как сосульки и шарики припоя. Эта разница температур определяется не только опытным путем, но и на основе реальных измерений: при постоянной температуре 330°C диаметр растекания припоя со сплошным сердечником на подложке FR-4 в среднем на 0,12 мм меньше, чем у припоя с канифольным сердечником, а степень заусенцев на кромке на 37% выше.
In С точки зрения чистоты, остатки паяльной проволоки с канифольным сердечником представляют собой в основном смесь производных канифоли и галогенных активаторов, которая после оплавления легко образует янтарную прозрачную пленку. Хранение в течение 72 часов в среде с относительной влажностью 85 % может вызвать микроэлектрохимическую миграцию, особенно в нижней части BGA с шагом менее 0,3 мм. Когда припой со сплошным сердечником используется с флюсовой пастой уровня ROL0, содержание остаточных ионов можно контролировать в пределах 0,25 мкг/см² в эквиваленте NaCl, что соответствует стандарту IPC-J-STD-001E класса 3. Вот почему при ремонте аэрокосмических модулей в обязательном порядке необходимо использовать припой со сплошной жилой с азотной защитой - не потому, что это дорого, а потому, что остатки припоя с канифольным сердечником не могут пройти проверку на уровень ионного загрязнения.
При расчете стоимости необходимо учитывать два аспекта. Цена за единицу припоя с канифольным сердечником на 28–42 % выше, чем за единицу припоя с твердым сердечником той же спецификации, но время одной доработки сокращается примерно на 1,3 секунды. Если считать, что каждый человек обрабатывает 86 дефектных точек в день, это может сэкономить 1,7 часа рабочего времени в месяц. Однако это преимущество справедливо только для производственных линий со стабильной производительностью, где уровень брака ниже 0,15%. Если возникают проблемы с неравномерностью толщины пленки OSP при партии, паяльная проволока с канифольным сердечником вместо этого усугубит коррозию контактной площадки из-за чрезмерного количества флюса. В настоящее время переход на припой со сплошной жилой и слабоактивной флюсовой пастой в сочетании со снижением температуры паяльного жала на 15°C может снизить риск воздействия медной контактной площадки более чем на 60%.
Поэтому окончательный выбор зависит не от таблицы параметров, а от распределения ваших типов дефектов. Если более 90% проблем связаны с устройствами с низкой теплоемкостью, такими как обрыв цепи резистора 0402 и надгробие конденсатора 0603, первым выбором будет паяльная проволока с канифольным сердечником. Всякий раз, когда речь идет о количестве контактов QFN32 или выше, корпусах LGA с открытыми контактными площадками или заказах, в которых клиенты явно требуют отчета об ионной чистоте, припой со сплошным сердечником является единственным вариантом, не допускающим компромиссов. На прошлой неделе мы только что закончили переработку партии материнских плат для медицинских мониторов, все они были переведены на пайку с одножильным проводом + азотную защиту, что снизило уровень обрывов цепи ICT с 12,7% до 0,3%. Это самый жесткий отзыв с производственной линии.
