Вопрос о том, выбрать ли припойную проволоку или припойную ленту для ручной сварки, по сути, является вопросом соответствия технологического процесса. Припойная проволока подходит для сварки больших паяных соединений и высокотемпературных компонентов, а паяльная лента с более тонким флюсовым сердечником и более контролируемой мощностью припоя адаптирована для крошечных компонентов поверхностного монтажа, таких как 0402 и 0603. Выбор диаметра проволоки должен быть всесторонне определен с учетом мощности паяльника, размера контактной площадки и уровня квалификации оператора.

Расслоение паяльной пасты — это явление разделения фаз между порошком припоя и флюсом, вызванное разницей в плотности или неправильным хранением, которое проявляется в виде прозрачного маслянистого вещества на верхнем слое и осаждения частиц на нижнем слое. In В этом состоянии точность печати паяльной пасты снижается и увеличивается риск осадка, поэтому ее необходимо прекратить и повторно перемешать или утилизировать.

Почернение паяных соединений припоя не является простой проблемой качества припоя и не вызвано исключительно скачками температуры, а, скорее, является результатом множества взаимосвязанных факторов, таких как окисление остатков флюса, неправильное согласование температуры и времени пайки, затухание активных компонентов в припой проволоки и ухудшение паяемости площадок печатной платы. Почернение паяного соединения, особенно в условиях высоких нагрузок, таких как пайка волной или ручная пайка, часто выявляет проблему сопряжения процесса, связанную с чрезмерно высоким содержанием галогенов в припойной проволоке и реакциями цепного окисления.

Холодная пайка, вызванная паяльной проволокой, является основной причиной высокочастотных сбоев на производственных линиях SMT. Они не являются ни простым дефектом материала, ни единичным сбоем управления процессом, а скорее результатом несоответствия нескольких переменных, включая активность припоя, допуск на диаметр проволоки, остатки флюса, температуру паяльника, ритм подачи проволоки и время смачивания паяного соединения. Типичные проявления включают тусклую поверхность паяного соединения без металлического блеска, результат испытания на тягу ниже 50 гс и долю внутренних пустот, превышающую 15 %, видимую при рентгеновском контроле.

Выбор прутка для пайки волной должен точно соответствовать реальным характеристикам производственной линии. Припои Sn99.3Cu0.7 недороги, имеют приемлемую стойкость к окислению, но имеют слабую смачивающую силу. Серебросодержащие сплавы улучшают текучесть и прочность паяного соединения, но существенно увеличивают затраты. Различия между ними особенно заметны в непрерывной работе при высоких температурах, пайке сквозных отверстий с малым шагом и совместимости с бессвинцовыми соединениями. Инженеры должны всесторонне определить применимые границы припоев SnCu, исходя из толщины платы, плотности компонентов и скорости доработки.

Плохая смачиваемость бессвинцовой паяльной пасты требует одновременной проверки как материала, так и технологического процесса. Активность флюса, содержание металла и распределение частиц в паяльной пасте напрямую влияют на ее смачивающую и растекающую способность, при этом нельзя игнорировать такие переменные процесса, как параметры печати, профиль оплавления и состояние поверхности печатной платы. In на реальных производственных линиях около 68% дефектов смачивания вызваны неправильной конструкцией отверстий трафарета и низкой пиковой температурой оплавления.

Плохая сферичность припоя в паяльной пасте значительно снижает скорость формирования отпечатков, что приводит к высокочастотным дефектам, таким как отсутствие печати, перемычки припоя и несовпадение, что особенно заметно на устройствах в корпусе 0201 и меньшего размера. Несферический припой имеет плохую текучесть, высокое сопротивление качению и повышенное трение о стенки отверстий трафарета, что напрямую влияет на скорость высвобождения паяльной пасты и консистенцию извлечения из формы.

Количество паяльной пасты не должно быть чем больше, тем лучше; чрезмерное использование приведет к образованию шариков припоя, образованию мостов и остаточному загрязнению. In На реальных производственных линиях плохое смачивание припоя часто происходит из-за чрезмерной толщины печати паяльной пасты или несоответствующей конструкции отверстия трафарета, а не просто из-за увеличения количества. Точный контроль объемного соотношения паяльной пасты и соответствие ее активности являются основой обеспечения надежности смачивания припоем.

Кислотное число паяльной пасты напрямую влияет на смачиваемость припоя и риск остаточной коррозии. Кислотная паяльная паста подходит для трудно паяемых металлов, но требует строгого контроля процесса очистки, тогда как нейтральная паста в основном используется для высоконадежных печатных плат и в сценариях, не требующих очистки. Выбор должен быть всесторонне определен на основе степени окисления подложки, материала выводов компонента, диапазона температур оплавления и возможностей очистки производственной линии.

Длительная высокотемпературная эксплуатация припоев в печи волновой пайки действительно может вызвать микросегрегацию компонентов сплава. В частности, когда оловянно-свинцовые или бессвинцовые припои постоянно подвергаются воздействию температур выше 260°C при недостаточном перемешивании поверхности ванны, такие элементы, как свинец, серебро и медь, могут локально обогащаться из-за различий в плотности и скорости окисления. Однако в рамках стандартного 8-часового цикла замены припоя изменения состава остаются значительно ниже допусков, разрешенных IPC-J-STD-006. Что действительно влияет на стабильность пайки, так это часто накопление окалины и карбонизированных остатков флюса.

При смене марки паяльной пасты во время производства SMT необходимо внедрить строгий процесс проверки SMT, включающий многомерные испытания, такие как пригодность для печати, возможность монтажа, производительность оплавления и надежность паяных соединений. Основное внимание уделяется мониторингу изменений вязкости паяльной пасты, затухания срока службы трафарета, а также появления шариков припоя и перемычек, чтобы избежать партийных холодных паяных соединений или дефектов «надгробия», вызванных переключением партий.

Паяльную пасту для поверхностного монтажа необходимо хранить в холодильнике, чтобы предотвратить окисление металлического порошка и химические реакции флюса, предотвращая повышение вязкости, ухудшение осадки и снижение точности печати. Процедура прогрева должна строго соответствовать процессу выдержки в течение 4 часов при комнатной температуре с последующими 2 часами перемешивания, чтобы избежать разбрызгивания и холодных паяных соединений, вызванных загрязнением конденсата. Это важный шаг, который инженеры производственной линии не должны пропускать каждый день перед началом работы.

Осадка паяльной пасты является типичным дефектом после SMT-печати, когда края паяльной пасты растекаются наружу и ее высота уменьшается, что приводит к перемычкам паяных соединений или холодным паяным соединениям. Его причины включают множество факторов, таких как реологические свойства паяльной пасты, конструкция трафарета, температура и влажность окружающей среды, а также параметры ракеля. Чтобы предотвратить оседание паяльной пасты, необходимо начать с выбора паяльной пасты, сужения окна процесса печати, оптимизации отверстий трафарета и контроля температуры и влажности в цеху в реальном времени.

Разница в стоимости между безгалогенной паяльной пастой и обычной паяльной пастой сосредоточена в трех аспектах: сырье, сертификация и адаптация процесса. Безгалогеновый припой удаляет галогенные элементы, такие как бром и хлор, что приводит к перестройке канифольной системы и увеличивает сложность формулы флюса более чем на 30%. В сочетании с затратами на сертификацию, такую ​​как REACH и IEC 61249-2-21, закупочная цена за килограмм обычно на 28–45 % выше, чем у обычной паяльной пасты. Однако снижение частоты очистки, снижение потребления азота и уменьшение количества доработок при переключении производственной линии могут частично компенсировать эту премию.

Конструкция отверстий трафарета для паяльной пасты напрямую влияет на эффективность отделения трафаретной печати и качество формования паяльной пасты. Отверстия меньшего размера приводят к недостаточному объему паяльной пасты и разрывам кромок, а отверстия слишком большого размера легко вызывают образование перемычек и оседание. Кроме того, форма отверстия, шероховатость стенки и конструкция конуса изменяют площадь контакта и напряжение разделения между паяльной пастой и трафаретом. Эти факторы часто упускаются из виду на реальных производственных линиях, однако они напрямую определяют выход первого прохода и выход SPI.

Стойкость припоев к окислению и количество образующегося оловянного шлака сильно зависят от состава сплава. Эвтектический припой Sn99.0Ag0.3Cu0.7, содержащий 0,3% серебра и 0,7% меди, демонстрирует улучшение компактности оксидной пленки на 40% при пайке волновой пайкой при температуре 250°C, при этом измеренная скорость образования олова на 65% ниже, чем у чистого олова. Хотя добавление небольших количеств никеля или германия может улучшить структуру зерна, оно имеет тенденцию вызывать разбрызгивание. Проверка производственной линии показывает, что его общая стабильность уступает стабильности классической тройной рецептуры.

Паяльная паста может значительно уменьшить окисление, улучшить смачиваемость и снизить уровень пустот в среде пайки оплавлением азотом, при этом особенно заметно улучшается качество пайки медных площадок OSP, QFN с мелким шагом и компонентов 0201. Для достижения практической пользы чистота азота должна стабильно поддерживаться на уровне выше 99,99%.

Сильное разбрызгивание во время сварки припойной проволокой чаще всего вызвано сильным испарением флюса, чрезмерно высокой температурой паяльника или поглощением влаги припойной проволокой. В сочетании с фактическими измерениями на производственной линии было обнаружено, что, когда относительная влажность окружающей среды превышает 65% и припойная проволока хранится в открытом виде более 72 часов, вероятность образования сварочных брызг увеличивается в 3 раза. Снижение температуры паяльника с 380 ℃ до 320 ℃ и его использование в сочетании с пластиной предварительного нагрева может уменьшить количество брызг припоя при сварке почти на 80%.

При ручном ремонте плат выбор диаметра паяльной проволоки напрямую влияет на формирование паяного соединения и производительность доработки. Проволока диаметром 0,3 мм подходит для тонкой пайки и перемычек небольших SMD-компонентов, таких как 0402 и 0603, а проволока диаметром 0,5 мм больше подходит для быстрого лужения контактов QFP, площадок заземления питания и медной фольги большой площади. 20 лет испытаний производственной линии, проведенных JJY, показали, что между ними существуют значительные различия в консистенции плавления и способности к растеканию смачивания при температуре паяльника 320 ℃ и времени выдержки 2 секунды.

Канифольный флюс внутри припоя играет ключевую роль в процессе пайки, например, удаляет оксидные пленки, снижает поверхностное натяжение и улучшает смачиваемость. Его содержание и распределение напрямую влияют на гладкость паяных соединений, скорость смачивания оловом и скорость холодной пайки, что делает его основным индикатором фактических характеристик пайки припой.