Introduzione
Nel processo SMT di produzione PCBA, l'aspetto dei giunti di saldatura è stato a lungo considerato un indicatore chiave per valutare la qualità della saldatura. Durante l'ispezione, molti clienti prestano particolare attenzione al fatto che i giunti di saldatura siano lucidi, uniformi e pieni. Tra i molti fattori che influenzano l'aspetto del giunto di saldatura, il contenuto di ossigeno all'internoforno a rifusioneè spesso la variabile chiave più facilmente trascurata ma altamente influente. In particolare negli ambienti di produzione PCBA senza piombo-, i giunti di saldatura sono naturalmente più inclini ad apparire opachi, ruvidi o privi di lucentezza rispetto alla tradizionale saldatura al piombo. Molte fabbriche attribuiscono erroneamente questo a problemi di qualità della saldatura, quando in realtà il controllo della concentrazione di ossigeno all'interno del forno è uno dei fattori critici che determinano le condizioni superficiali dei giunti di saldatura.
La brillantezza dei giunti di saldatura è fondamentalmente legata alle reazioni di ossidazione
Durante il processo di saldatura a rifusione nella produzione di PCBA, la pasta saldante viene sottoposta alle fasi di preriscaldamento, attivazione, fusione e raffreddamento. Quando la saldatura è allo stato fuso ad alte temperature, la sua superficie reagisce rapidamente con l'ossigeno presente nell'aria. L'ossidazione forma una pellicola di ossido sulla superficie del giunto di saldatura, questa pellicola altera le proprietà riflettenti del metallo, facendo apparire il giunto opaco, ruvido o addirittura granuloso. Se il contenuto di ossigeno all'interno del forno è elevato, il tasso di ossidazione accelererà in modo significativo e anche la scorrevolezza della superficie del giunto di saldatura ne risentirà. I giunti di saldatura risultanti potrebbero non essere lucidi, anche se la loro resistenza strutturale soddisfa le specifiche. Pertanto, nei progetti di produzione PCBA ad alto-standard, la luminosità dei giunti di saldatura non è semplicemente un problema visivo ma riflette la stabilità dell'ambiente di saldatura.
La saldatura senza piombo-è più sensibile ai livelli di ossigeno
Nell'era della tradizionale produzione di PCBA al piombo, la saldatura aveva forti proprietà bagnanti, quindi anche con una certa ossidazione, poteva ancora formare superfici dei giunti di saldatura relativamente lisce. Tuttavia, la saldatura senza piombo-è completamente diversa. Le saldature senza piombo-di tipo SAC hanno punti di fusione più elevati, una fluidità relativamente più debole e sono più sensibili agli ambienti ossidanti. Se la concentrazione di ossigeno all'interno del forno di rifusione non viene mantenuta costante, i giunti di saldatura senza piombo- tendono a opacizzarsi, a ruvidità superficiale o a perdita localizzata di lucentezza. Questi cambiamenti sono particolarmente evidenti nelle aree con componenti-di passo fine e cuscinetti di terra-di grandi dimensioni. Molti produttori di PCBA rivalutano le proprie capacità di protezione dall'azoto dopo essere passati a processi senza piombo, principalmente perché i sistemi senza piombo hanno una tolleranza inferiore per il contenuto di ossigeno.
Un ambiente a basso-ossigeno migliora la bagnatura della saldatura e la formazione dei giunti
Nella saldatura a riflusso PCBA, quando la concentrazione di ossigeno all'interno del forno diminuisce, il tasso di ossidazione sulla superficie della saldatura rallenta in modo significativo. In queste condizioni, il flusso può rimuovere più efficacemente lo strato di ossido dalla superficie metallica, consentendo alla lega di saldatura di distribuirsi in modo più uniforme sui pad. Una volta formati i giunti di saldatura, le loro superfici mostrano una lucentezza metallica più liscia e continua. Di conseguenza, molti progetti di produzione PCBA di fascia alta-utilizzano la saldatura a riflusso protetta da azoto-per ridurre i livelli di ossigeno all'interno del forno, migliorando così la bagnatura della saldatura e garantendo un aspetto uniforme. In particolare per i componenti ad alta-densità come BGA, QFN e 01005, un ambiente a basso-ossigeno riduce anche il rischio di ponti e vuoti.
"Più luminoso, meglio è" non è uno standard assoluto per i giunti di saldatura
Nel settore della produzione di PCBA, molti clienti presumono istintivamente che quanto più brillante è un giunto di saldatura, migliore è la sua qualità. Tuttavia, dal punto di vista del processo, la brillantezza di un giunto saldato non equivale necessariamente di per sé all’affidabilità. Alcuni giunti di saldatura senza piombo- possono comunque mostrare buone proprietà meccaniche anche se appaiono leggermente più opachi, a condizione che siano completamente bagnati e abbiano contorni normali. Ciò che conta veramente è se la condizione superficiale dei giunti di saldatura è stabile e costante. Se si verificano fluttuazioni significative nella luminosità del giunto di saldatura all'interno dello stesso lotto di prodotti PCBA, ciò indica in genere instabilità nell'ambiente di riflusso, livelli di ossigeno o profilo di temperatura. Pertanto, i team di ingegneri si concentrano maggiormente sulla coerenza del processo piuttosto che perseguire semplicemente una finitura speculare-.
Le fluttuazioni nella concentrazione di ossigeno influiscono anche sul rischio di vuoti e giunti di saldatura a freddo
Concentrazione di ossigeno durantesaldatura a rifusionenon solo influisce sull'aspetto ma influisce anche indirettamente sulla struttura interna dei giunti di saldatura. Quando le reazioni di ossidazione si intensificano, la velocità con cui viene consumata l'attività del flusso accelera e alcuni gas non possono essere scaricati efficacemente dall'interno dei giunti di saldatura, facilitando la formazione di vuoti. Allo stesso tempo, la ridotta capacità di bagnatura porta ad un legame insufficiente tra la saldatura e le piazzole, il che aumenta anche la probabilità di saldature a freddo. Molti siti di produzione di PCBA sperimentano casi di "colore anomalo dei giunti di saldatura combinato con instabilità funzionale", che spesso sono fondamentalmente legati alle fluttuazioni dei livelli di ossigeno all'interno del forno. Di conseguenza, la produzione PCBA ad alta-affidabilità comporta in genere il monitoraggio in-tempo reale della concentrazione di ossigeno, gestito insieme al profilo della temperatura di saldatura a rifusione.
La capacità di protezione dall'azoto sta diventando un parametro chiave per gli stabilimenti PCBA di fascia alta-
Con il continuo aumento di prodotti ad alta-densità e alta-affidabilità, sempre più clienti prestano attenzione alle capacità di saldatura a riflusso di azoto degli impianti di produzione PCBA. Fattori come la precisione del controllo della concentrazione di ossigeno, la stabilità del flusso di azoto e le prestazioni di tenuta del forno incidono tutti direttamente sulla consistenza della saldatura. Alcuni progetti-di fascia alta richiedono addirittura che i livelli di ossigeno all'interno del forno siano controllati al di sotto di 1.000 ppm. Ciò significa che ilforno a rifusionenon è più semplicemente un "dispositivo di riscaldamento", ma piuttosto una piattaforma di processo critica che determina la qualità della saldatura PCBA.
Durante il processo di produzione del PCBA, la luminosità dei giunti di saldatura può sembrare un problema puramente estetico, ma in realtà riflette le condizioni generali dell'ambiente di saldatura a rifusione, il controllo dell'ossidazione e la stabilità della saldatura. Le fluttuazioni dei livelli di ossigeno all'interno del forno non influiscono solo sull'aspetto visivo dei giunti di saldatura, ma influiscono profondamente anche sulla capacità di bagnatura, sul rischio di vuoti e sull'affidabilità a lungo termine.
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