Recientemente, la línea de producción ha recibido frecuentes quejas de los clientes sobre uniones de soldadura opacas y reflejos desiguales. Al desmontar las placas, observamos diferencias significativas de brillo entre uniones de soldadura adyacentes en la misma PCB: algunas brillantes como un espejo, otras de color blanco grisáceo y mate. El problema no surge de la temperatura de precalentamiento o de la velocidad del transportador, sino más bien de una falta de coincidencia química entre el fundente de soldadura por ola y las barras de soldadura. Este fenómeno es particularmente prominente en tableros de controladores LED y tableros de control de grupos de instrumentos automotrices, ya que estos dos tipos de productos tienen requisitos de inspección visual AQL=0,65 para la consistencia de la apariencia de las juntas de soldadura.
Obtuvimos registros de cambios de línea de los últimos tres meses e identificamos tres fundentes principales: RMA-218 a base de colofonia, NC-920 sin limpieza y WS-703 soluble en agua. Estas se combinaron de forma cruzada con barras de soldadura eutéctica 63/37, barras de soldadura casi eutécticas 60/40 y barras de soldadura sin plomo SAC305 para realizar pruebas. En la misma máquina de soldadura por ola Heller 970, con una temperatura de precalentamiento fija de 125 ℃, una altura de onda de 5,2 mm y una velocidad del transportador de 1,3 m/min, se procesaron 200 placas de forma continua. Para cada grupo, se tomaron muestras de 30 uniones de soldadura y se midió el valor L* (valor de brillo) utilizando un colorímetro Konica Minolta CS-200. Descubrimos que el fundente a base de colofonia combinado con barras de soldadura 63/37 tenía un valor L* promedio de 82,6, que es 9,3 unidades más alto que el fundente sin limpieza combinado con la misma barra de soldadura. In Por el contrario, el fundente soluble en agua combinado con SAC305 tenía un valor L* de solo 70,1, con un residuo cristalino blanco en la superficie. Esto indica que los componentes de resina natural del sistema de colofonia pueden reducir eficazmente la tensión superficial de la soldadura fundida. Combinado con las características de solidificación rápida aportadas por la composición eutéctica, permite que las uniones de soldadura formen una estructura de grano más densa en el momento en que abandonan la onda, mejorando así la capacidad de reflexión especular.
Los resultados de la medición del ángulo de mojado confirman aún más esta conclusión. El ángulo de humectación promedio de la combinación a base de colofonia + 63/37 sobre PAD de cobre fue de 28,4°, mientras que la combinación sin limpieza + 60/40 alcanzó 39,7° y la combinación soluble en agua + S AC305 llegó a 46,1°. Un ángulo mayor indica una dispersión más lenta de la soldadura y el exceso de soldadura tiende a acumularse en el borde de las uniones de soldadura, formando protuberancias similares a rebabas. Esta morfología microscópica debilita directamente el rendimiento del brillo macroscópico. Especialmente en la soldadura de pines QFP de paso fino de 0,3 mm, el activador del fundente sin limpieza se volatiliza demasiado rápido, dejando la película de óxido de la barra de soldadura insuficientemente pelada. La soldadura no puede mojar completamente las superficies laterales de las clavijas, lo que produce manchas grises locales.
La comparación de las tasas de defectos de puenteo es aún más intuitiva. La tasa de puenteo del fundente a base de colofonia combinado con barras de soldadura 63/37 fue del 0,17 %, aumentando Al 0,83 % para el fundente sin limpieza combinado con 60/40 y alcanzando el 1,42 % para el fundente soluble en agua combinado con SAC305. Esto se debe a que la película protectora líquida formada por la colofonia a altas temperaturas ralentiza la velocidad de oxidación de la barra de soldadura, lo que permite que la soldadura mantenga la fluidez durante un período más largo. In Por el contrario, las sales de ácidos orgánicos en el fundente sin limpieza se descomponen rápidamente por encima de 180 ℃, perdiendo su capacidad reductora continua. El propio SAC305 tiene un alto punto de fusión (217 ℃) y una alta viscosidad; La combinación de estos dos factores exacerba la tendencia de la soldadura a permanecer atrapada entre los espacios de las clavijas y, en última instancia, separarse a la fuerza durante el enfriamiento para formar puentes de cortocircuito mate.
In En términos de dificultad de limpieza, los residuos de fundente a base de colofonia requieren 15 minutos de remojo en solvente de hidrocarburo para eliminarse por completo. El fundente no limpio no deja residuos visibles después de 30 segundos de enjuague con agua pura a temperatura ambiente. Aunque el fundente soluble en agua es nominalmente lavable con agua, los subproductos de cloruro de zinc generados por la combinación WS-703 y SAC305 forman fácilmente cristales higroscópicos en los espacios de PCB. Estos deben lavarse con una solución acuosa de ácido cítrico Al 5%; de lo contrario, la corriente de fuga excederá los estándares después de 72 horas de prueba de calor húmedo. Esto significa que si la línea de producción no está equipada con una estación de limpieza con ácido dedicada, la adopción forzosa de esta combinación aumentará los costos de retrabajo.
Proporcionamos rutas de selección claras para diferentes tipos de productos. Las placas base de consumo que priorizan la entrega de apariencia y tienen ventanas de reelaboración generosas deben seleccionar directamente fundente a base de colofonia con barras de soldadura 63/37; su estabilidad del valor L* fluctúa no más de ±1,2 después de 8 horas de producción continua. Los módulos de ECU de grado automotriz que deben pasar la prueba de vibración AEC-Q200 deben cambiar a flujo sin limpieza combinado con barras de soldadura 60/40; aunque el brillo disminuye aproximadamente un 12%, el espesor de la capa IMC de la junta de soldadura es más uniforme y la dispersión de la fuerza de corte se controla dentro del 8,3%. Los PCB para dispositivos médicos que contienen una gran cantidad de almohadillas BGA de paso fino tratadas con OSP deben utilizar un fundente soluble en agua combinado con SAC305. In En este caso, la temperatura de soldadura por ola debe reducirse simultáneamente de 255 ℃ a 248 ℃ y el caudal de nitrógeno debe aumentarse de 15 L/min a 22 L/min; de lo contrario, aparecerán picaduras densas en la superficie de la unión soldada. Estos hoyos, visibles bajo un microscopio metalográfico de 100× como numerosos microporos, son una característica típica de la oxidación secundaria de la soldadura causada por una cobertura insuficiente de nitrógeno.
