Многие заводы напрямую закупают паяльную пасту с маркировкой SAC305, не проверяя ее фактическое содержание серебра и меди при переходе на бессвинцовые процессы, что приводит к более чем трехкратному увеличению частоты разрушения паяных соединений во время испытаний на старение при высоких температурах и высокой влажности. Основная причина заключается в том, что фактический состав SAC305 от разных поставщиков составляет Ag 2,8–3,2 мас.% и Cu 0,5–0,7 мас.%; когда содержание серебра ниже 2,9 мас.%, расстояние между дендритами увеличивается и сопротивление термической усталости снижается. Правильная практика — требовать от поставщиков предоставления отчетов об испытаниях ICP-MS перед отправкой каждой партии паяльной пасты на хранение, а также использовать XRF-оборудование на месте для выборочной проверки того, контролируется ли отклонение соотношения серебра и меди в пределах ±0,1 мас.%.
Для снижения затрат на производственных линиях смешиваются паяльные пасты Sn63Pb37 и SAC305, используется один и тот же набор трафаретов и ракелей, что приводит к явному расслоению и пустотам в паяных соединениях после оплавления. Опасность заключается в том, что кинетика роста эвтектической фазы свинец-олово и интерметаллического соединения олово-серебро-медь совершенно различна; Атомы свинца будут сегрегировать к вновь образовавшейся границе раздела Cu6Sn5 и препятствовать уплотнению. Правильная практика заключается в строгом зональном управлении паяльной пастой: системы различных сплавов должны быть оснащены независимыми трафаретами, ракелями и чистящими растворами для печатной машины, а также необходимо использовать как минимум 3 платы для проверки остатков паяльной пасты после смены линии.
Инженеры немедленно корректируют заданные значения, как только видят колебания температуры в зонах печи оплавления, игнорируя чувствительность температуры плавления сплава паяльной пасты к наклону нарастания. Например, фактическая температура ликвидуса и солидуса SAC305 составляет 217°C, а у SAC405 — 218°C. Когда крутизна нарастания в секции нагрева превышает 3°C/с, преждевременное испарение легкоплавкого флюса усугубит окисление порошка олова. Правильная практика — закрепить пороговые значения крутизны при нарастании для различных систем сплавов: предел для SAC305 составляет 2,5°C/с, а для SAC405 снижен до 2,8°C/с. Используйте термопары типа K для измерения фактической кривой изменения температуры на поверхности печатной платы, а не полагайтесь на заданные значения камеры печи.
Входной контроль измеряет только вязкость и осадку паяльной пасты, полностью игнорируя содержание кислорода в порошке сплава. После того, как на заводе использовалась паяльная паста с содержанием кислорода, превышающим стандарт на 0,15 мас.%, процент промахов АОИ увеличился на 42%, поскольку высококислородный оловянный порошок при оплавании образует большое количество микропустот, которые обволакиваются остатками флюса. Правильная практика – требовать от производителей паяльной пасты производить порошок под CO? защитную атмосферу и отмечать измеренное значение содержания кислорода в отчете заводской проверки каждой партии. Выборочные проверки на месте могут выполняться с использованием кислородно-азотного анализатора Leco с порогом квалификации, установленным на уровне ≤0,08 % масс.
Технические специалисты просто повышают пиковую температуру оплавления, когда обнаруживают, что паяные соединения кажутся тусклыми, не подозревая, что низкотемпературная паяльная паста на основе SnBi вызовет укрупнение фазы Bi выше 220°C и выделит хрупкие фазы, богатые висмутом, вдоль границ зерен, что приведет к первому отказу при испытаниях на падение. Основная причина заключается в том, что растворимость Bi в оловянной матрице снижается с повышением температуры. Правильная практика – фиксировать пиковую температуру паяных соединений SnBi в диапазоне 210±2°C со временем выдержки не более 60 секунд; превышение этого диапазона приведет к необратимому охрупчиванию.
Простой контрольный список проверки: убедитесь, что состав сплава, указанный на упаковке паяльной пасты, соответствует стандарту IPC J-STD-005, проверьте измеренные значения Ag/Cu/O во входящем отчете о проверке, проверьте, соответствует ли маркировка трафарета текущей модели паяльной пасты, подтвердите, превышает ли наклон нарастания, показанный на бумаге для записи температуры зоны печи оплавления, предел, и проверьте, был ли порог серого цвета паяного соединения в программе AOI повторно откалиброван в соответствии с тип сплава.
