ДЖЕРЕЛА ЗАБРУДНЕННЯ ТА КОНТРОЛЬ ЯКОСТІ ТИГЛЯ З БЕЗСВИНЦЕВИМИ СПЛАВАМИ

15.02.2023 |

Описані основні джерела забруднення тигля та надані основні поради щодо того, як часто перевіряти його вміст.

Тоні Ленц (Tony Lentz) з FCT Assembly вказує на те, що найімовірніше джерело забруднення тигля для припою – будь-то хвильовий тигель або селективний – це метали, що виділяються з друкованої плати і компонентів. «Наприклад, якщо плати мають олов’яно-свинцеве покриття HASL і монтуються в безсвинцевому режимі, то свинець із покриття HASL, швидше за все, розчиниться у ванні для припою. З іншого боку, якщо плати мають покриття OSP, мідь з контактних площадок розчиниться у ванні для припою. Крім того, дроти компонентів часто покриті оловом або нікелем, які також можуть розчинятися у ванні для припою […]», — йдеться у заяві Тоні в одному з блогів.

Кевін Моблі (Kevin Mobley) з General Atomics Electromagnetic Systems Group вказує на подібні джерела забруднення: «Найпоширенішими джерелами забруднення ємності для пайки зазвичай є матеріали, що містяться в компонентах, спаяних хвилею. Невелика кількість міді видаляється з кожної плати, коли вона проходить крізь резервуар для припою, те ж саме стосується золота або срібла, якщо вони використовуються як покриття поверхні. З іншого боку, кадмій, цинк і алюміній можуть надходити з припоїв, тримачів, затискачів, клем тощо. Майже все, що проходить через хвилю, втрачає частину матеріалу, хоча зазвичай дуже невелику кількість».

Забруднення тигля може вплинути на такі фізичні властивості, як змочувальна здатність припою, і, як наслідок, може спричинити такі дефекти, як зледеніння (конічні утворення на контактній площадці), перемички, відкриті припої та недостатнє змочування. Межі забруднюючих речовин описані в стандарті IPC J-STD 001C DOD 2000A. Фірма AIM зібрала типи забруднень, їх найпоширеніші джерела та рекомендовані дії:

Забруднювач Межа вмісту в тиглі % Причини виникнення Бажана дія
Cu 0.3 На платах або проводах компонентів є оголена мідь Охолодіть ємність для припою до 188 °С протягом 8 годин і видаліть шлаки
Au 0.2 Позолочені контактні площадки або дроти, оголені міддю
Cd 0.005 Екрани або елементи кріплення з кадмієвим покриттям Замініть весь тигель
Zn 0.005 Покриття болтів або радіаторів
Al 0.008 Радіатори
Sb 0.5 Зазвичай не зустрічається, крім як добавки до припою
Fe 0.02 Виникає, якщо тигль перегрітий; від тигля, насоса тощо
As 0.03 Зазвичай не зустрічається, за винятком забруднення від переробленого припою
Bi 0.25 Зустрічається в деяких поверхнях друкованих плат
Ag 0.1 Зустрічається в деяких свинцевих покриттях
Ni 0.01 Контакт з поверхнями з нержавіючої сталі

Карлос Бурас (Carlos Bouras) з Nordson SELECT рекомендує аналізувати ванни для припою, що містять сплави без свинцю, кожні 3-6 місяців або кожні 8000 друкованих плат, залежно від того, що відбудеться раніше. Хоча зазвичай виконується повний аналіз, аналіз припою в основному зосереджується на трьох основних металевих забрудненнях: міді (Cu), свинці (Pb) і залізі (Fe).

Карлос Бурсас також пише більше про обмеження та наслідки перевищення цих порогових значень: «Основним джерелом забруднення міддю є розчинення міді з поверхні друкованої плати, що утворює інтерметалеву сполуку мідь-олово (CuSn). Домішка міді допустима до 1,0% за вагою, а вміст міді вище цієї межі уповільнює потік припою та негативно впливає на продуктивність машини. Щоб відповідати директиві RoHS, верхній рівень забруднення свинцем становить 0,1%. Незважаючи на роботу з безсвинцевою ванною для припою, свинець із поверхонь друкованої плати може просочуватися в ванну для припою, утворюючи збагачені свинцем легкоплавкі сегменти в паяних з’єднаннях, що може призвести до тріщин та інших прихованих дефектів. Забруднення залізом допустимо до максимального значення 0,02% і в основному пов’язане з вилуговуванням компонентів машини, які контактують із безсвинцевими припоями, багатими на олово, які утворюють інтерметалічні сполуки залізо-олово (FeSn2). Рівень забруднення залізом понад 0,02% потенційно може спричинити крихкість паяних з’єднань, тому його слід уникати».

Мітч Холтцер (Mitch Holtzera) з Alpha також згадує, що забруднення тигля може бути спричинене підходами до управління шлаком, який може змінити співвідношення олова та срібла в сплаві, що не містить свинцю. На його думку, будь-яка спроба переробити шлак, що полягає у відділенні металу від оксидів, є основним джерелом забруднення, оскільки, як він пише, безсвинцевий шлак має вищий коефіцієнт вмісту олова (олово менш благородне, ніж срібло), що є причиною дисбалансу вихідного співвідношення цих металів.

За матеріалами сайту https://tek.info.pl