In en la línea de producción SMT de tableros de control industrial, a menudo se encuentra que la tasa de vacíos de las uniones de soldadura BGA excede el estándar pero no se puede encontrar ninguna anomalía en el lote de pasta de soldadura, o la misma pasta de soldadura tiene un rendimiento del 99,8% en placas FR-4, pero después de cambiar a una placa de control industrial con alto TG de 2,0 mm de espesor, la tasa de puenteo de soldadura aumenta drásticamente en un 12%. Básicamente, estos problemas no están relacionados con los parámetros del equipo, sino con la discrepancia implícita entre los indicadores técnicos de la soldadura en pasta y las características físicas de los tableros de control industriales. Por ejemplo, la gran capacidad calorífica de los tableros gruesos provoca un retraso en la temperatura máxima de reflujo. Si la proporción de disolventes de bajo punto de ebullición en la soldadura en pasta es demasiado alta, es fácil que se volatilice prematuramente durante la etapa de calentamiento, lo que provoca que la película de fundente se rompa, lo que a su vez conduce a una humectación desigual. Si el contenido de metal es inferior Al 88,5%, la cantidad de colapso de la pasta de soldadura en el área grande de la lámina de cobre después de la impresión será un 37% mayor que la de los PCB de consumo convencionales. Se trata de un fenómeno físico reproducible bajo un microscopio, no de una fluctuación estadística.
La viscosidad y el índice tixotrópico deben considerarse juntos, porque una soldadura en pasta con una viscosidad nominal de 650 Pa·s por sí sola puede tener una viscosidad aparente real de sólo 210 Pa·s a una velocidad de corte de 100/s. La velocidad común de la escobilla de goma para el tablero de control industrial SMT es de 45 mm/s y la presión es de 0,45 MPa. En este momento, la soldadura en pasta con un índice tixotrópico inferior a 0,55 tendrá bordes dibujados en las almohadillas QFN con un ancho de apertura de plantilla inferior a 0,25 mm. Sin embargo, si el índice tixotrópico excede 0,72, se producirá un borde vertical excesivamente alto de la soldadura en pasta después del desmolde, y se producirá un autocolapso en la etapa inicial del reflujo. De hecho, probamos tres pastas de soldadura convencionales en la producción en masa de un tablero de control principal de energía eólica. Entre ellos, el tipo A tiene un índice tixotrópico de 0,61 y la desviación estándar de la consistencia de la altura después de la impresión es de 6,2 μm; el tipo B tiene un índice tixotrópico de 0,53 y la desviación estándar alcanza 11,8 μm; el tipo C tiene un índice tixotrópico de 0,75, aunque está limpio después del desmolde, la tasa de aparición de bolas de soldadura después del reflujo es 2,3 veces mayor.
Existe una fuerte relación de acoplamiento entre el contenido de metal y la distribución del tamaño de las partículas. Para soldadura en pasta con un contenido nominal de metal del 89,2%, si el tamaño de partícula D50 es superior a 28 μm, Al imprimir en un núcleo ARM BGA con paso de 0,3 mm, la fricción en la pared del orificio de la plantilla se intensifica, lo que hace que la tasa de transferencia efectiva caiga Al 73%. Para soldadura en pasta con el mismo contenido de 89,2% pero un D50 de 22 μm, la tasa de transferencia puede alcanzar el 89%. Sin embargo, la película de óxido de este último es más delgada durante la etapa de reflujo y el requisito de pureza del nitrógeno aumenta a más del 99,995%. De lo contrario, la tasa de nulidades se disparará del 8,7% Al 24,1%. Esto explica por qué la misma fábrica utiliza el mismo horno de reflujo y el rendimiento cae repentinamente después de cambiar la fuente de suministro de nitrógeno. El problema no está en la curva de temperatura del horno, sino en la estricta dependencia de los indicadores técnicos de la soldadura en pasta de las condiciones atmosféricas.
El nivel de actividad del fundente no se puede juzgar sin separar el proceso de limpieza. Aunque la soldadura en pasta de nivel ROL0 tiene una resistencia de aislamiento residual de >1×1010Ω, su portador a base de colofonia tiene una evidente tendencia a la carbonización después de mantenerse a 125°C durante 180 segundos. Un tablero de señales de tránsito ferroviario tuvo una corriente de fuga excesiva en la prueba de envejecimiento a alta temperatura y alta humedad. La causa principal fue que se seleccionó soldadura en pasta ROL0 pero no se realizó la nueva prueba de contaminación iónica (IC) de la superficie de la placa. Aunque la soldadura en pasta de nivel ROL1 requiere lavado con agua, en condiciones de presión de pulverización de 0,25 MPa y temperatura del agua de 62 °C, el valor de IC se controla de forma estable en 0,78 μg/cm2 equivalente de NaCl, que es mucho mejor que el riesgo de migración electroquímica del tipo sin limpieza después de un servicio a largo plazo.
Debe haber instrucciones de selección claras para diferentes escenarios de control industrial. Los tableros de control industrial militar deben usar pasta de soldadura con D50≤22 μm, contenido de metal≥89,0% e índice tixotrópico de 0,58~0,65, y es obligatorio estar equipado con protección de nitrógeno y monitoreo en línea de IC. Los tableros de control industrial Al aire libre, como los de energía eólica y tránsito ferroviario, deben dar prioridad a la soldadura en pasta activa ROL1 que contiene inhibidores de halógenos, porque la tasa de corrosión de sus residuos en un ambiente de agua condensada es un 40% menor que la de ROL0. Para la línea de producción de módulos básicos de PLC que son extremadamente sensibles a los costos, se puede aceptar una soldadura en pasta equilibrada con D50=25～27 μm, contenido de metal del 88,5% e índice tixotrópico de 0,60±0,03, siempre que todas las aberturas de la plantilla estén engrosadas en 5 μm y se cancele el diseño de la plantilla escalonada. Todas las selecciones deben tomar como umbrales estrictos la tasa de vacío medida del horno de reflujo propio de la fábrica <15 %, la tasa de circuito abierto de las TIC <30 PPM y la función intacta después de HALT. Si no se cumplen, cambiar inmediatamente sin excepción.
