В процессе пайки погружением поверхность ванны с припоем постоянно подвергается воздействию высокотемпературного воздуха, и окисление расплавленного припоя является неизбежным физическим явлением. Однако различия в скорости окисления напрямую определяют морфологию, толщину и сложность удаления шлака. Мы обнаружили, что при использовании обычных стержней припоя окалина рыхлая, пористая и легко крошится, тогда как оксидная пленка, образуемая стержнями припоя JJY, плотная, однородная и прочно прилегающая, в результате чего окалина плавает на поверхности жидкости в виде листов. Это не только облегчает одноразовую очистку, но и значительно снижает риск повторного попадания мелкой золы припоя в паяные соединения.
Стойкость припоев к окислению зависит не только от чистоты олова; Ключ заключается в синергическом эффекте микроэлементов меди и никеля. Содержание меди, контролируемое на уровне 0,7% ± 0,05%, может эффективно подавлять аномальный рост зерен SnO₂, тогда как никель участвует в сегрегации по границам зерен в диапазоне от 0,03% до 0,045%. Вместе они замедляют скорость диффузии кислорода в расплавленный припой. Между тем, JJY вводит следы редкоземельных элементов лантаноидов на этапе плавки, снижая поверхностное натяжение расплавленного припоя примерно на 12%, дополнительно уменьшая локальное сильное окисление, вызванное разбрызгиванием и вовлечением воздуха.
Фактическая проверка производственной линии показывает, что при температуре пайки погружением 258°C, высоте волны 5,2 мм и скорости конвейера 1,3 м/мин, после использования стержней JJY частота ручного удаления окалины из ванны припоя увеличивается с одного раза каждые 2,5 часа до одного раза каждые 5,8 часов. Среднесуточное количество пополнения припоя уменьшается с 3,6 кг до 1,9 кг, а содержание олова в окалине остается стабильным на уровне от 68% до 71%, что намного превышает общепринятый в отрасли диапазон от 52% до 58%, что указывает на то, что реакция окисления эффективно подавляется, а не просто покрывается.
Анализ состава шлака показывает, что в огарке обычных припоев SnO₂ составляет 39%, а в партиях JJY — только 22%. Остальную часть составляют в основном SnO и следы композитных фаз Sn₃O₄. Эти оксиды низшего порядка легче растворяются обратно в расплавленный припой в восстановительной атмосфере. Таким образом, в полузакрытом оборудовании для пайки погружением, где защитная концентрация азота поддерживается ниже 800 PPM, срок службы расплавленного припоя все еще может стабильно поддерживаться на уровне более 120 часов.
Для соответствия необходимо одновременно отрегулировать объем распыления флюса и температуру предварительного нагрева. Если недостаточный предварительный нагрев приводит к попаданию влаги на печатную плату в ванну с припоем, даже использование паяльных стержней JJY вызовет межфазные микровзрывы и ускорит местное окисление. Мы рекомендуем увеличить пиковую температуру предварительного нагрева до 105°C±3°C, при этом колебания температуры в точке измерения нижней части плиты не превышают ±2°C, чтобы преимущество в стойкости к окислению действительно можно было перевести в существенное снижение потерь окалины.
