Prácticamente todos los problemas de bigotes de estaño que encontramos en la línea de producción ocurren durante el almacenamiento a largo plazo o en condiciones de polarización de alta temperatura y alta humedad después de la soldadura por reflujo con soldadura en pasta sin plomo, en lugar de generarse en el instante del reflujo. Esto indica que el crecimiento de los bigotes de estaño es el resultado del alivio continuo de la tensión interna y de las reacciones interfaciales dentro de las uniones de soldadura. Cuando el contenido de plata en la formulación de soldadura en pasta excede el 3,0%, si bien puede elevar el punto de fusión, exacerbará la precipitación de fases frágiles Ag₃Sn, que en cambio proporciona canales para la migración direccional de átomos de estaño.

El sistema eutéctico Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5 en formulaciones de soldadura en pasta es muy propenso a formar dendritas gruesas durante el proceso de enfriamiento después del reflujo. Especialmente cuando el contenido de óxido del polvo de estaño en la pasta de soldadura es superior Al 0,8%, la película de óxido dificulta la unión metalúrgica densa de las uniones de soldadura, lo que lleva a la superposición de microporos locales y tensión de tracción residual, que se convierte en el sitio preferencial para la iniciación de los bigotes de estaño. Por lo tanto, realizamos obligatoriamente un análisis térmico DSC combinado con una nueva prueba de composición XRF en cada lote de soldadura en pasta para garantizar que la fluctuación de Ag se controle dentro de ±0,05% y Cu dentro de ±0,02%.

La selección del sistema de flujo es igualmente crítica. El fundente a base de colofonia produce grandes cantidades de residuos carbonizados y experimenta una rápida atenuación del índice de acidez cuando se refluye por encima de 240 ℃, lo que le impide pasivar continuamente la superficie del estaño. Por otro lado, si el fundente de ácido orgánico modificado tiene una actividad excesivamente alta, se formarán picaduras de corrosión locales en los bordes de las uniones soldadas. Por lo tanto, finalmente nos hemos decidido por una formulación de actividad media que contiene derivados de benzotriazol, que pueden formar una película de adsorción completa durante la etapa de mantenimiento a 180 ℃, inhibiendo la migración de iones de estaño y sin obstaculizar la humectación de la aleación.

Los parámetros de impresión de la soldadura en pasta deben gestionarse junto con la formulación de la soldadura en pasta. Por ejemplo, cuando la esfericidad del polvo de estaño en la soldadura en pasta es inferior Al 92%, incluso con una plantilla Tipo 3 y un ángulo de escurridor de 45°, aún se producirá el colapso de la pasta de soldadura en los bordes de la almohadilla, lo que resultará en secciones transversales desiguales de las uniones de soldadura después del reflujo. Estos defectos geométricos amplifican el gradiente de tensión en los límites de los granos, lo que provoca que aparezcan bigotes de estaño prematuramente durante la prueba de polarización de 72 horas. Por lo tanto, exigimos a los proveedores que proporcionen informes de distribución del tamaño de partículas láser para cada lote de soldadura en pasta, con D50 estrictamente controlado a 25 ± 2 μm y D90 ≤ 38 μm.

Los datos de las pruebas de envejecimiento muestran que en condiciones de polarización de 85 ℃/85 % HR + 5 V, el uso de una formulación de soldadura en pasta microaleada con 0,015 % de bismuto extiende el tiempo de iniciación de los bigotes de estaño de 168 horas para formulaciones convencionales a más de 520 horas. Sin embargo, una vez que la adición de bismuto supera el 0,02%, se enriquecerá en la interfaz de la unión de soldadura e inducirá una fractura frágil a baja temperatura. Por lo tanto, esta ventana debe mantenerse mediante el monitoreo ICP-MS en tiempo real y los productos no pueden lanzarse basándose únicamente en informes de inspección de fábrica.