В течение трех дней подряд на производственной линии на объекте заказчика в Дунгуане мы наблюдали чрезмерное образование выступов на паяных соединениях поверхности печатной платы после волновой пайки, сопровождавшееся локальными перемычками. Анализ поперечного сечения выявил внутри паяных соединений неравномерные серовато-черные включения. Синхронное тестирование состава текущей партии стержней припоя показало содержание меди 0,082%, что намного превышает верхний предел 0,05%, указанный в IPC J-STD-006B, в то время как примесь железа достигала 0,015%, что указывает на то, что эта партия стержней припоя была загрязнена ломом медьсодержащих сплавов и железными опилками, изношенными из оборудования, во время выплавки или переработки. Медь в примесях припоя преимущественно образует с оловом интерметаллиды Cu6Sn5. Эти частицы твердой фазы не только препятствуют смачиванию и растеканию расплавленного припоя по контактным площадкам, но также постоянно накапливаются в ванне припоя и прилипают к внутренней стенке сопла из титанового сплава, вызывая искажение структуры струи и нестабильную высоту волны. С помощью эндоскопа мы наблюдали явные серовато-коричневые отложения на кромке сопла толщиной примерно 0,15 мм, что непосредственно приводило к недостаточной подаче припоя в некоторых областях и расширению хвостов. А если серьезно, то как только примеси мышьяка превысят допустимый предел (>0,001%), они улетучиваются при высоких температурах и реагируют с остатками флюса с образованием белого порошкообразного As2O3. Это вещество не только загрязняет печь, но и конденсируется на поверхности паяного соединения в зоне охлаждения, образуя гидрофобную пленку, увеличивая процент ложной отбраковки AOI более чем на 40%. Из-за этой проблемы на заводе в Чжуншане мы утилизировали две последовательные партии интерфейсных плат USB. Если содержание свинца в стержнях припоя колеблется за пределами ±0,03% из-за неконтролируемого смешивания, это приведет к эвтектическому сдвигу температуры. Мы измерили, что температура ликвидуса ненормальной партии припоя выросла со 183 ℃ до 185,7 ℃, что привело к высыханию всех контактов устройства QFP после волновой пайки. Под микроскопом было замечено, что припой покрывает только 30% площади боковой поверхности вывода. In Ежедневный контроль, отбор проб спектрального состава должен проводиться для каждой партии, уделяя особое внимание четырем ключевым примесям: меди, железу, мышьяку и свинцу. Полагаться исключительно на отчеты о заводских проверках поставщика недопустимо, поскольку отслаивание поверхностного оксидного слоя паяных стержней во время транспортировки может обнажить нижележащие слои с высоким содержанием примесей. Однажды мы отправили на тестирование образцы верхнего и нижнего слоев одной и той же невскрытой упаковки припоев, и содержание меди различалось на 0,021%. Перед заменой припоя на новые необходимо полностью опорожнить старую ванну для припоя и очистить сопло специальным средством для удаления окалины; в противном случае остатки припоя с высоким содержанием примесей быстро загрязнят всю ванну с новым материалом. Однажды завод пропустил этот шаг, в результате чего содержание меди возросло до 0,071% всего через 4 часа после загрузки новых припоев в тигель.
Дефекты пайки волной, вызванные примесями припоя, никогда не являются изолированным явлением. Они часто проявляются одновременно как три сигнала: снижение блеска паяного соединения, ухудшение текучести припоя и ускорение образования окалины. Если объем окалины увеличивается более чем в 3 раза по сравнению с нормальным значением, можно фактически подтвердить, что сам стержень припоя имеет чрезмерные загрязнения. На этом этапе производство следует немедленно остановить для отбора проб и отправить в стороннюю лабораторию для полноэлементного ICP-тестирования, а не слепо регулировать высоту волны или скорость конвейера. Мы обнаружили, что после того, как стержни припоя с высоким содержанием примесей были оставлены при постоянной температуре 260 ℃ в течение 2 часов, плавающий на поверхности окалина составлял 12,7% от общего веса, в то время как стержни припоя для квалифицированных припоев составляли только 3,1%. Эта разница видна невооруженным глазом на производственной линии: плавающий окалина выглядит как темно-коричневые комки, которые трудно снять, увлекая за собой большое количество нерасплавленных металлических частиц. In Кроме того, припои с высоким содержанием примесей значительно увеличивают разбрызгивание во время пайки волной. С помощью высокоскоростной камеры мы зафиксировали, что при тех же параметрах количество разбрызганных капель в 2,8 раза превышало количество квалифицированного материала. Эти крошечные шарики припоя охлаждаются и прилипают к задней части печатной платы, создавая потенциальный риск короткого замыкания, что особенно опасно для подложек BGA с шагом 0,4 мм. Заказчики часто ошибочно полагают, что увеличение объема распыления флюса может улучшить смачивание. In В реальности реакционная активность припоя с высоким содержанием примесей с флюсом сильно ухудшилась, а чрезмерное распыление вместо этого усугубляет побеление поверхности печатной платы и чрезмерный ионный остаток. Из-за этой проблемы клиент из медицинской сферы получил обнаружение несоответствия во время заводского аудита UL. поэтомуд., чтобы определить, соответствует ли стержень припоя требованиям, нельзя полагаться исключительно на температуру плавления и растекаемость. Необходимо сделать комплексное суждение, объединив фактические характеристики пайки волной, состояние окалины и морфологию поперечного сечения паяного соединения. Любые одномерные данные могут маскировать истинный риск.
