Аномальное увеличение окалины при замене оловянных стержней пайки волной пайки больше не является случайной неисправностью, а предсказуемым сигналом нестабильности процесса. Если в течение 30 мин после ввода в эксплуатацию нового оловянного прутка объем окалины увеличивается в 1,8 раза по сравнению с нормальным значением, колебание высоты волны припоя превышает ±2,5 мм, а давление распыления флюса падает на 0,15 МПа, то можно в принципе определить, что это цепная реакция, вызванная совместно неполным удалением оксидной пленки на поверхности оловянного стержня и локальным перегревом ванны припоя. Вероятность этого явления увеличивается на 47% в условиях высокой температуры и высокой влажности в Восточном Китае летом, что непосредственно приводит к увеличению потерь оловянных стержней за одну смену с 3,2% до 5,9%. Однако большинство заводов по-прежнему следуют старому методу ручного снятия окалины каждые 4 часа, что вообще не может сравниться с более высокой окислительной активностью нынешних слитков бессвинцовой жести.
Неконтролируемые температурные градиенты при переключении партий оловянных стержней становятся новой основной причиной. Если остаточная температура старой припойной жидкости более чем на 15°C выше температуры плавления нового оловянного прутка, скорость подачи превышает 8 кг/мин и отсутствует защитная атмосфера азота, сильное нарушение границы раздела мгновенно приведет к образованию большого количества частиц интерметаллического соединения Fe-Sn. Эти частицы непрерывно адсорбируют оксид олова в последующих циклах, образуя сложные ядра шлака. Данные измерений на заводе EMS показывают, что для той же модели оловянного прутка SnCu0,7 массовое соотношение окалины через 6 часов после замены материала составляет 1:3,6 при концентрации азота 99,99% и воздушной среде, что указывает на то, что чистота газа была повышена из вспомогательного условия до ключевого параметра управления. В настоящее время только 23% производственных линий оснащены модулями онлайн-мониторинга содержания кислорода, а остальные рассчитывают на то, что операторы будут примерно судить, наблюдая за степенью пожелтения поверхности припоя на основе опыта.
Переоценивается логическое отставание действия автоматических механизмов очистки от окалины. Существующее оборудование обычно работает через фиксированные интервалы времени, но фактическая скорость накопления окалины динамически зависит от доли площади меди на поверхности печатной платы, содержания твердых частиц во флюсе и колебаний скорости цепи. После непрерывной перегрузки 20 силовых плат с толщиной меди ≥70 мкм толщина слоя окалины может преодолеть критическое значение 0,8 мм за 12 минут. Если очистка по-прежнему задерживается до начала первоначального 30-минутного цикла, избыток шлака унесет свежую припойную жидкость в полость насоса, что приведет к ускоренному износу рабочего колеса. Статистика завода автомобильной электроники показывает, что после изменения условия срабатывания очистки окалины на «инфракрасное измерение толщины окалины ≥0,6 мм и продолжительностью 10 секунд» средний срок службы паяльного насоса увеличился на 2,3 капитальных цикла ремонта.
Проблема отсутствия вакуумной сушки в процессе предварительной обработки жестяных батончиков становится все более актуальной. Водяная пленка на поверхности впитавших влагу оловянных брусков в условиях хранения мгновенно испаряется при контакте с паяльной жидкостью, нагретой до 260°C, что не только вызывает разбрызгивание, но и способствует взрывному зародышеобразованию SnO? кристаллические ядра. Это особенно важно при использовании низкотемпературных оловянных брусков, содержащих элементы Bi, поскольку температура плавления оксида Bi составляет всего 825°C, что намного ниже рабочей температуры ванны для припоя. Сравнительные испытания OEM показывают, что для той же партии жестяных батончиков, обожженных в вакууме при температуре 120°C/2 часа, объем окалины в первый час после смены материала на 64% ниже, чем у необожженной группы. В настоящее время менее 11% производственных линий реализуют этот процесс, и основным узким местом является то, что физическое расстояние между печью и цехом волновой пайки слишком велико, что приводит к чрезмерному времени логистического оборота.
Степень соответствия между выбором флюса и ритмом замены оловянных стержней формирует новый стандарт. Остаточные карбиды флюса на основе канифоли с высоким содержанием канифоли реагируют с припойной жидкостью при высокой температуре, образуя смолоподобные скопления шлака. Когда цикл замены жестяных стержней сокращается до 72 часов, степень капсулирования таких скоплений шлака возрастает до 78%, что значительно увеличивает риск засорения фильтра. In напротив, производственные линии, перешедшие на не требующий очистки флюс с низким содержанием твердых частиц, имеют снижение массы окалины на 41% при сохранении той же частоты смены материала, но температуру припойной жидкости необходимо одновременно снизить на 5°C, чтобы избежать плохого смачивания. Это требует от инженеров-технологов одновременного мониторинга двух переменных: дрейфа параметра ПИД-регулятора температуры олова и износа апертуры сопла флюса.
Инженеры на местах все чаще полагаются на информацию о вязкости припоя в режиме реального времени, чтобы прогнозировать точки перегиба окалины. Когда показания ротационного вискозиметра возрастают с 5,2 мПа·с до 6,8 мПа·с, что сопровождается хлопьевидным рассеянием отраженного световым пятном волны припоя, а вязкость плавающего масла на поверхности шлака значительно возрастает, это означает, что начинает выделяться тройная эвтектическая фаза Sn-Fe-Cu. В это время следует сразу выполнить три связанные операции: увеличить поток азота на 15%, снизить скорость цепи на 8% и приостановить подачу оловянных стержней. После того, как завод по производству коммуникационного оборудования вписал это комбинированное действие в программу автоматического реагирования ПЛК, общее ежемесячное количество оловянной окалины снизилось на 33%, подтвердив эффективность вязкости в качестве параметра предварительного предупреждения.
