Sự phát triển dây hàn không chứa halogen đáp ứng trực tiếp với việc thắt chặt các quy định về môi trường, đặc Biệt là các sửa đổi IEC 61249-2-21 và EU RoHS hạn chế hàm lượng brom và clo ở dưới 900 PPM riêng lẻ và 1500 PPM chung trong các vật liệu đồng nhất, vì vậy các nhà chế tạo công thức phải thay thế các chất kích hoạt gốc tetrabromobisphenol-A truyền thống bằng các axit hữu cơ thay thế như các dẫn xuất adipic, sebacic hoặc glutaric được pha trộn chính xác để duy trì cường độ kích hoạt mà không làm tăng độ ăn mòn hoặc tăng cường độ hoạt hóa. độ hút ẩm dư lượng sau hàn.
Lựa chọn hợp kim lõi cân bằng hành vi nóng chảy, khả năng chống mỏi cơ học và động học tăng trưởng hợp chất liên kim loại, trong đó Sn-0.7Cu mang lại chi phí thấp hơn và khả năng làm ướt có thể chấp nhận được trên đồng đã hoàn thiện OSP nhưng cho thấy sự hình thành cặn cao hơn và giảm độ tin cậy khi va chạm khi rơi so với Sn-3.0Ag-0.5Cu, mang lại độ bền khớp vượt trội nhưng yêu cầu kiểm soát nhiệt độ đỉnh cao chặt chẽ hơn trên 217°C để tránh sự dày lên quá mức của IMC bề mặt làm ảnh hưởng đến độ bền chu trình nhiệt sau 1000 chu kỳ giữa −40°C và 125°C.
Nồng độ lõi chất trợ dung được duy trì ở mức 1,8–2,2% khối lượng để đảm bảo phân phối nhất quán trong quá trình hàn thủ công và tự động, vì quá ít chất trợ dung không thể thay thế các oxit bề mặt trên các dây dẫn thành phần đã cũ hoặc các miếng PCB bị oxy hóa, trong khi quá nhiều chất trợ dung tạo ra quá nhiều khói, vết bắn tung tóe và cặn cacbon hóa làm giảm khả năng tiếp xúc của đầu dò CNTT hoặc độ rõ của kiểm tra quang học, đặc Biệt là trong môi trường nitơ, nơi sự suy giảm oxy làm chậm quá trình phân hủy chất trợ dung và tăng nguy cơ cháy than trừ khi độ bay hơi của axit hữu cơ và điểm làm mềm nhựa được điều chỉnh chung.
Đánh giá dư lượng sử dụng thử nghiệm khả năng cách điện bề mặt trên mỗi J-STD-004B sau 168 giờ ở 85°C/85% RH, trong đó các công thức không chứa halogen được tối ưu hóa đạt được >1010 Ω trong các điều kiện sai lệch, xác nhận hành vi không hút ẩm và sắc ký ion xác nhận mức Cl− và Br luôn ở mức dưới 90 PPM và 75 PPM tương ứng trong dư lượng được chiết xuất, nằm trong giới hạn IPC-TM-650 2.3.36 đối với các quy trình không sạch.
Kiểm tra cân bằng làm ướt trên phiếu giảm giá Cu cho thấy thời gian làm ướt dưới 2,1 giây ở 245°C đối với dây dựa trên SnAgCu, trong khi các Biến thể SnCu yêu cầu 2,7–3,0 giây trừ khi được làm nóng trước đến 150°C, cho thấy rằng độ dày lớp oxit phụ thuộc hợp kim và động lực học sức căng bề mặt phải được bù thông qua điều chế độ axit từ thông thay vì chỉ đơn giản là tăng nhiệt độ hàn, gây rủi ro nâng tấm đệm trên các lớp FR-4 mỏng bằng CTE không khớp.
Hồ sơ nhiệt thời gian thực trong quá trình hàn tay cho thấy rằng thời gian dừng của đầu hàn vượt quá 3,5 giây trên miếng đệm nhiệt QFN bước 0,4 mm gây ra sự phân tách cục bộ khi sử dụng chất trợ dung dựa trên nhựa thông tiêu chuẩn, nhưng các lựa chọn thay thế không chứa halogen với sự phân bố trọng lượng phân tử este nhựa thông Biến đổi làm giảm sự tích tụ nhiệt bằng cách tăng tốc dòng chảy và cho phép làm ướt hoàn toàn trong vòng 2,3 giây ngay cả ở nhiệt độ đầu 330°C, miễn là bàn ủi được làm sạch sau mỗi 12 mối hàn để ngăn chặn sự tích tụ cacbon. cách nhiệt truyền nhiệt.
Tính nhất quán trong sản xuất phụ thuộc vào sự căn chỉnh lõi chính xác trong quá trình kéo dây, do sự phân bố từ thông lệch tâm dẫn đến sự thoát khí không đồng đều trong quá trình chuyển tiếp nóng chảy, gây ra độ xốp trong hình dạng phi lê và sự phân tán cặn không nhất quán, do đó, phân tích mặt cắt quang học được thực hiện trên mỗi lô sản xuất để xác minh độ đồng tâm của lõi trong phạm vi dung sai ±3,5 µm so với đường kính ngoài và thử nghiệm độ bền kéo xác nhận UTS tối thiểu là 115 MPa đối với dây có đường kính 0,8 mm sau khi kéo nguội và ủ ở 180°C trong 45 phút. phút.
Khả năng tương thích với các thiết bị cũ vẫn rất quan trọng, do đó, độ nhớt và điểm chớp cháy của chất trợ dung được điều chỉnh để phù hợp với phạm vi hoạt động của nồi hàn hiện có từ 250°C đến 275°C, tránh hiện tượng bay hơi sớm trước khi đạt đến nhiệt độ hàn hoặc đánh lửa chậm làm trì hoãn quá trình tách xỉ và tất cả các lô đều trải qua quá trình lão hóa nhiệt trong 72 giờ ở 40°C để xác nhận rằng không có hiện tượng tách pha hoặc lắng đọng xảy ra trong lõi trước khi ép đùn thành dạng dây.
