Padroneggiare il profilo di saldatura ad onda senza piombo: Una guida completa

Il passaggio alla saldatura senza piombo: Fattori trainanti e sfide

Il passaggio dalle tradizionali saldature al piombo-stagno alle alternative senza piombo rappresenta uno dei cambiamenti più significativi degli ultimi decenni nel settore della produzione elettronica. Non si è trattato di un semplice cambiamento di materiali, ma di una revisione radicale dell'intero processo di saldatura, dettata da preoccupazioni critiche per l'ambiente e la salute.

Fattori normativi: La spinta verso un mondo senza piombo

Il principale catalizzatore del passaggio globale alle saldature senza piombo è stata la crescente consapevolezza dei rischi per la salute associati al piombo. Quando i rifiuti elettronici vengono smaltiti in modo improprio, il piombo può penetrare nel suolo e nelle falde acquifere, rappresentando una grave minaccia per gli ecosistemi e la salute umana. [Fonte: EPA].

In risposta, nel 2006 l'Unione Europea ha implementato la Direttiva RoHS (Restriction of Hazardous Substances). Questa importante normativa ha limitato l'uso di sei materiali pericolosi, tra cui il piombo, nella produzione di vari tipi di apparecchiature elettroniche ed elettriche. La direttiva RoHS ha di fatto imposto il passaggio a processi privi di piombo per la maggior parte dei prodotti venduti all'interno dell'UE, creando un effetto a catena su tutta la catena di fornitura globale. [Fonte: ScienceDirect]. Molti altri Paesi hanno seguito con normative simili, consolidando la saldatura senza piombo come nuovo standard industriale.

Differenze e sfide fondamentali

La transizione dalla saldatura con stagno-piombo a quella senza piombo ha introdotto diverse sfide tecniche derivanti dalle diverse proprietà metallurgiche delle nuove leghe.

Temperature di fusione più elevate: La tradizionale saldatura stagno-piombo (tipicamente Sn63/Pb37) ha un punto di fusione di circa 183 °C. Al contrario, le comuni leghe senza piombo, come lo stagno-argento-rame (SAC), hanno punti di fusione più alti, spesso compresi tra 217°C e 227°C. [Fonte: AIM Solder]. Ciò richiede un significativo adeguamento del processo di saldatura, in particolare della Profilo di temperatura di rifusione dei PCB. L'intero assemblaggio deve essere sottoposto a temperature più elevate, che possono aumentare lo stress termico sui componenti sensibili e sul circuito stampato stesso.
Bagnabilità e saldabilità: Il piombo è un eccellente agente bagnante, il che significa che scorre e si lega facilmente alle superfici. Le saldature senza piombo presentano in genere caratteristiche di bagnatura più scadenti, rendendo più difficile ottenere giunti di saldatura solidi e affidabili. Ciò richiede l'uso di flussanti più aggressivi e talvolta di un'atmosfera inerte di azoto durante il riflusso per prevenire l'ossidazione e migliorare la saldabilità. [Fonte: chuxin-smt.com].
Controllo dei processi: La finestra di processo per la saldatura senza piombo è molto più ristretta rispetto ai processi con stagno-piombo. Il margine tra il punto di fusione della saldatura e la temperatura massima che i componenti possono sopportare è minore e richiede un controllo del processo molto più stretto. Preciso Profilazione della temperatura del forno di riflusso è fondamentale per evitare difetti come giunti freddi o danni ai componenti.
Problemi di affidabilità: Le prime leghe senza piombo hanno sollevato preoccupazioni sull'affidabilità a lungo termine. Problemi come la crescita di "baffi di stagno" - piccole strutture cristalline simili a capelli che possono crescere dalle superfici di stagno e causare cortocircuiti - hanno dovuto essere affrontati attraverso un'ampia ricerca e lo sviluppo di leghe. [Fonte: NASA]. Le moderne leghe senza piombo e i processi ottimizzati hanno ampiamente superato questi ostacoli iniziali, ma richiedono ancora una gestione attenta.

Per soddisfare queste richieste, molti produttori hanno dovuto investire in nuove attrezzature, come ad esempio un impianto dedicato. forno di rifusione senza piomboprogettato per gestire temperature più elevate e fornire il controllo preciso necessario per un assemblaggio senza piombo di successo.

Comprendere le quattro zone del processo di saldatura a onda

Il processo di saldatura a onda è una sequenza meticolosamente orchestrata, suddivisa in quattro zone essenziali. Ogni fase ha uno scopo distinto e lavora di concerto per garantire la formazione di giunti di saldatura forti, affidabili e privi di difetti su una scheda a circuito stampato (PCB). La comprensione di queste zone è fondamentale per padroneggiare il processo e ottenere risultati di alta qualità.

1. Applicazione del flusso

La prima fase cruciale è l'applicazione del flussante. Prima che il PCB entri nelle fasi ad alta temperatura, passa attraverso una stazione di flussaggio dove uno strato sottile e uniforme di flussante liquido viene applicato alla parte inferiore della scheda. Questa operazione può essere eseguita con metodi come la spruzzatura, la schiumatura o il getto. L'obiettivo principale del flussante è quello di pulire le superfici metalliche dei conduttori dei componenti e delle piazzole del PCB, rimuovendo gli ossidi che si sono formati. [Fonte: Electrolube]. Disossidando queste superfici, il flussante garantisce che la saldatura fusa possa "bagnare" correttamente il metallo, creando un forte legame intermetallico. Inoltre, protegge le superfici da una nuova ossidazione quando la scheda si sposta verso l'onda di saldatura. Per saperne di più, consultare questo Guida alla scelta del flussante per saldatura a onda.

2. Preriscaldamento

Subito dopo il flussaggio, il gruppo di PCB entra nella zona di preriscaldamento. Qui la scheda viene gradualmente riscaldata a una temperatura specifica e uniforme, in genere compresa tra 100°C e 130°C. Questa fase ha tre funzioni fondamentali:

Prevenzione degli shock termici: Aumenta lentamente la temperatura dell'assemblaggio per evitare uno shock termico al momento del contatto con la saldatura fusa, che potrebbe altrimenti danneggiare il substrato del PCB e i suoi componenti. [Fonte: PCB Technologies].
Attivazione del flusso: Il calore attiva i componenti chimici del flussante, potenziandone le capacità di pulizia e disossidazione.
Evaporazione del solvente: Fa evaporare i solventi volatili all'interno del flussante, garantendo che non si verifichi alcun degassamento durante la fase di saldatura vera e propria, che potrebbe portare a difetti come palline di saldatura o vuoti.

3. L'onda di saldatura

Questo è il cuore del processo di saldatura a onda. Il circuito stampato passa sopra una pentola di saldatura fusa, dove una o due onde vengono pompate per entrare in contatto con la parte inferiore della scheda. L'onda di saldatura bagna i conduttori e le piazzole dei componenti, riempiendo i fori passanti per azione capillare per creare le giunzioni elettriche e meccaniche. [Fonte: Epec Engineered Technologies]. I parametri chiave come la velocità del trasportatore, la temperatura della saldatura (in genere 250-265°C) e l'altezza dell'onda sono controllati con precisione. Il tempo di permanenza, ossia la durata del contatto della scheda con la saldatura, è fondamentale; deve essere sufficientemente lungo per garantire un'adeguata bagnatura, ma sufficientemente breve per evitare danni ai componenti e difetti come il ponte di saldatura.

4. Raffreddamento

La fase finale è il raffreddamento. Dopo aver lasciato l'onda di saldatura, il gruppo di PCB viene raffreddato a una velocità controllata. L'obiettivo è quello di solidificare correttamente le giunzioni di saldatura per ottenere una struttura metallica a grana fine, che si traduce nella massima resistenza delle giunzioni. La velocità di raffreddamento non può essere né troppo rapida, in quanto potrebbe indurre uno stress termico e rompere le giunzioni appena formate, né troppo lenta, che potrebbe portare a giunzioni fragili. [Fonte: Processo di montaggio superficiale]. Spesso si utilizza una combinazione di aria forzata e convezione naturale per riportare la scheda a una temperatura di manipolazione sicura, finalizzando il processo di saldatura e preparando l'assemblaggio per la fase di produzione successiva.

Ottimizzazione dei parametri chiave per l'eccellenza della saldatura a onda

Il raggiungimento di un giunto di saldatura impeccabile in un ambiente di produzione ad alto volume dipende da un processo di saldatura a onda stabile, ripetibile e ottimizzato. La messa a punto dei parametri chiave della macchina per la saldatura a onda è fondamentale per ridurre al minimo difetti quali ponti di saldatura, riempimento insufficiente dei fori e shock termico. Questa guida fornisce un approccio pratico all'ottimizzazione delle variabili più critiche per un processo di produzione robusto.

Impostazioni di preriscaldamento

L'obiettivo principale della fase di preriscaldamento è quello di aumentare gradualmente la temperatura dell'assemblaggio del circuito stampato (PCB) per attivare il flussante e prevenire lo shock termico prima che entri in contatto con l'onda di saldatura fusa. Un preriscaldamento non corretto può causare diversi difetti. Se la temperatura è troppo bassa, il flussante non si attiverà correttamente, causando una saldatura scadente. Se è troppo alta o la rampa di salita è troppo veloce, può danneggiare i componenti sensibili. Per la maggior parte delle applicazioni, la parte superiore del PCB dovrebbe raggiungere una temperatura compresa tra 100°C e 130°C appena prima di entrare nell'onda di saldatura. [Fonte: Epec Engineered Technologies]. Questo gradiente di temperatura riduce al minimo il delta tra la scheda e la saldatura, garantendo un giunto di saldatura di qualità.

Temperatura della pentola a saldare

La temperatura della saldatura fusa nella pentola influisce direttamente sulla sua fluidità e sulla capacità di formare forti legami intermetallici. La temperatura corretta dipende dal tipo di saldatura utilizzata.

Saldature senza piombo: Leghe come la SAC305 (stagno-argento-rame) richiedono tipicamente una temperatura di cottura compresa tra 260°C e 280°C.
Saldature al piombo: Le saldature al piombo-stagno (ad esempio, Sn63Pb37) funzionano bene a temperature più basse, generalmente tra 240°C e 250°C.

Una temperatura troppo alta può danneggiare il PCB e i suoi componenti e portare alla formazione di scorie in eccesso. Al contrario, una temperatura troppo bassa provoca uno scarso flusso di saldatura, con conseguenti difetti quali ponti di saldatura e penetrazione incompleta dei fori. [Fonte: AIM Solder].

Velocità e angolo del trasportatore

Il sistema di trasporto trasporta l'assemblaggio del PCB attraverso l'intero processo e la sua velocità determina il tempo di contatto con l'onda di saldatura. Il velocità del trasportatore è una delle impostazioni più critiche.

Troppo lento: Un tempo di contatto eccessivo può portare al surriscaldamento dei componenti e può favorire la dissoluzione del rame dalla scheda alla saldatura.
Troppo veloce: Un tempo di contatto insufficiente impedisce alla saldatura di bagnare adeguatamente le piazzole e di riempire i fori passanti, causando giunzioni deboli o incomplete.

La velocità tipica di un trasportatore varia da 1,0 a 2,5 metri al minuto (da 3 a 8 piedi al minuto). [Fonte: PCB Technologies]. Questa velocità è direttamente collegata al tempo di contatto. Il convogliatore è anche impostato su un'inclinazione, in genere compresa tra 5 e 7 gradi. Quest'angolo consente alla saldatura fusa di defluire dal bordo d'uscita dei componenti, il che è essenziale per la produzione di un'acqua calda. prevenzione dei ponti di saldatura di formare tra i perni adiacenti [Fonte: Epec Engineered Technologies].

Tempo di contatto e altezza dell'onda di saldatura

Il tempo di contatto, ovvero la durata del contatto del PCB con l'onda di saldatura, è determinato dalla velocità del trasportatore e dalla lunghezza dell'area di contatto dell'onda di saldatura. Un tempo di contatto ideale è in genere compreso tra 2 e 4 secondi. Questa durata è solitamente sufficiente affinché la saldatura riscaldi i conduttori dei componenti, bagni le superfici metalliche e risalga attraverso i fori passanti placcati. Il altezza dell'onda di saldatura deve essere impostata in modo che tocchi costantemente la parte inferiore del PCB senza inondare il lato superiore. Una regola empirica comune è quella di impostare l'altezza dell'onda in modo da bagnare circa la metà o i due terzi dello spessore della scheda. [Fonte: NASA]. Un'altezza d'onda adeguata garantisce un contatto costante ed è fondamentale per ottenere giunti di saldatura di alta qualità sull'intero assemblaggio. Il monitoraggio e la calibrazione regolari di queste impostazioni sono essenziali per ottenere una saldatura stabile e ripetibile. processo di saldatura a onda.

Padroneggiare il profilo termico della saldatura ad onda senza piombo

La padronanza del processo di saldatura a onda senza piombo richiede un profilo termico preciso per evitare difetti e garantire giunti di saldatura solidi e affidabili. A causa delle temperature di fusione più elevate delle leghe senza piombo come la SAC305, la finestra di processo è significativamente più ristretta rispetto alle tradizionali saldature a stagno-piombo. Per ottenere un profilo perfetto è necessario ottimizzare tre fasi critiche: preriscaldamento, contatto dell'onda di saldatura e raffreddamento.

Fasi fondamentali del profilo di saldatura ad onda senza piombo

Preriscaldamento: Questa è probabilmente la fase più critica. Gli obiettivi principali del preriscaldamento sono l'attivazione della chimica del flusso per la pulizia delle superfici metalliche e la riduzione al minimo dello shock termico della scheda a circuito stampato (PCB) e dei suoi componenti. [Fonte: Rivista Assembly]. È essenziale un aumento controllato della temperatura. La velocità di rampa tipica per la saldatura senza piombo è di 1-2°C al secondo, per portare la temperatura del lato superiore della scheda tra 100°C e 150°C. Un preriscaldamento insufficiente può far sì che il flussante non si attivi, mentre un calore eccessivo può degradare il flussante prima che raggiunga l'onda di saldatura, causando difetti come palline di saldatura e ponti. Per uno sguardo più approfondito sul processo, esplorate il nostro sito Guida passo-passo alla saldatura a onda.
Contatto a onda di saldatura: Durante questa fase, il PCB entra in contatto con la saldatura fusa. La temperatura della pentola di saldatura per le comuni leghe senza piombo (come le leghe SAC) è tipicamente mantenuta tra 255°C e 270°C. [Fonte: SMTnet]. Anche il tempo di contatto, o tempo di permanenza, è fondamentale e di solito dura da 2 a 4 secondi. Questa durata deve essere sufficientemente lunga per consentire la completa bagnatura e il corretto riempimento dei fori nei componenti a foro passante, ma sufficientemente breve per evitare danni termici alla scheda e ai componenti. Le impostazioni d'onda errate sono una causa comune di difetti quali ponte di saldatura e una saldatura insufficiente.
Raffreddamento: Dopo l'uscita dall'onda di saldatura, il PCB deve essere raffreddato in modo controllato. Un raffreddamento troppo rapido può indurre stress termico e creare giunti fragili, mentre un raffreddamento troppo lento può portare alla formazione di composti intermetallici (IMC) grandi e deboli. La velocità di raffreddamento consigliata è generalmente inferiore a 5°C al secondo per garantire una struttura di saldatura a grana fine, con il risultato di un giunto meccanicamente robusto. [Fonte: Mirtec].

Lista di controllo per la convalida dei processi

Per garantire che il processo di saldatura a onda produca costantemente risultati di alta qualità, è essenziale una convalida regolare. Utilizzate questa lista di controllo come punto di partenza:

Verifica del profilo: Utilizzare un profilatore termico per mappare regolarmente la temperatura del PCB durante l'intero processo. Confermate che le velocità di rampa, le temperature di preriscaldamento, le temperature di picco e le velocità di raffreddamento rientrano nelle specifiche.
Applicazione del flusso: Verificare che la quantità corretta di flussante sia applicata uniformemente sulla tavola. Verificare che gli ugelli non siano intasati o che il getto non sia uniforme.
Analisi della pentola a saldare: Verificare regolarmente che la saldatura nella pentola non sia contaminata, soprattutto dal rame, che può influire sulla fluidità della saldatura e sulla qualità del giunto.
Velocità del trasportatore: Assicurarsi che la velocità del trasportatore sia costante e precisa, in quanto influenza direttamente l'esposizione al preriscaldamento e il tempo di contatto della saldatura.
Dinamica delle onde: Controllare l'altezza dell'onda di saldatura e le caratteristiche del flusso. Un'onda instabile o irregolare può causare giunzioni mancate o saldature in eccesso.
Ispezione visiva: Eseguite un'accurata ispezione post-saldatura di un campione di schede per verificare la presenza di difetti comuni come ponti, salti, ghiaccioli e scarso riempimento dei fori. L'identificazione delle tendenze può aiutare a individuare problemi comuni alle apparecchiature prima che abbiano un impatto sulla produzione.

Innovazioni moderne nella tecnologia di saldatura ad onda

I moderni progressi nella saldatura a onda sono stati fondamentali per superare le sfide associate alle leghe senza piombo, come le temperature di processo più elevate e la maggiore ossidazione. Due delle innovazioni più significative sono l'uso di atmosfere di azoto e lo sviluppo di sistemi di saldatura selettiva. Queste tecnologie non solo migliorano la qualità e l'affidabilità dei giunti di saldatura, ma aumentano anche l'efficienza complessiva del processo.

I vantaggi di un'atmosfera di azoto

Il funzionamento in un ambiente inerte all'azoto migliora notevolmente il processo di saldatura a onda senza piombo. L'ossigeno è il principale catalizzatore della formazione di scorie, un accumulo di saldatura ossidata che può causare difetti e un aumento dei costi operativi. Sostituendo l'ossigeno con l'azoto, le scorie possono essere ridotte fino a 90%, con un notevole risparmio di materiale e una minore manutenzione. [Fonte: Epectec]. Questo ambiente pulito e a basso contenuto di ossigeno migliora anche la bagnatura della saldatura, consentendo alla saldatura di scorrere in modo più efficace e di creare giunti più resistenti e affidabili. Il risultato è una finestra di processo più ampia, un migliore riempimento dei fori e una riduzione dei difetti post-saldatura, come ponti e ghiaccioli. Per i produttori che puntano a risultati di alta qualità, un sistema ad azoto è un aggiornamento fondamentale.

Precisione con i sistemi di saldatura selettiva

Mentre la tradizionale saldatura a onda è ideale per la produzione di massa di componenti a foro passante, i moderni circuiti stampati (PCB) spesso presentano un mix di tecnologie a foro passante e a montaggio superficiale (SMT). Per queste schede a tecnologia mista, la saldatura selettiva offre una precisione senza pari. Questo processo automatizzato è mirato a singoli punti di saldatura, proteggendo i componenti sensibili vicini dallo stress termico. [Fonte: Routledge]. A differenza della tradizionale saldatura a onda, in cui l'intera scheda passa sopra l'onda di saldatura, la saldatura selettiva utilizza un ugello miniaturizzato per applicare la saldatura fusa a pin o aree specifiche. Questo approccio mirato è essenziale per le schede ad alta densità in cui la distanza tra i componenti è ridotta. Per saperne di più sul confronto con altri metodi, si consiglia di consultare il nostro approfondimento Guida alla saldatura a onda e selettiva. Questo metodo minimizza il rischio di danni termici, riduce il consumo di flussante ed elimina la necessità di ritocchi manuali, aumentando così la qualità e la produttività.

La base della qualità: Selezione delle saldature e del flussante giusti

La scelta della lega di saldatura e del flussante giusti è un primo passo fondamentale che determina direttamente i parametri del profilo di saldatura. Questi materiali lavorano in tandem e le loro proprietà chimiche e termiche devono essere perfettamente allineate con il processo termico per garantire giunti di saldatura solidi e affidabili.

Leghe per saldatura senza piombo e loro esigenze termiche

La transizione verso la saldatura senza piombo, guidata da normative ambientali come la RoHS, ha introdotto nuove sfide per la profilazione termica. La lega senza piombo più comune, la SAC305 (composta da 96,5% di stagno, 3,0% di argento e 0,5% di rame), ha un punto di fusione (liquidus) di circa 217-220 °C. Si tratta di un valore significativamente più alto rispetto al punto di fusione di 183°C della tradizionale saldatura stagno-piombo (Sn63/Pb37). [Fonte: AIM Solder].

Questa temperatura di fusione più elevata influisce direttamente sul profilo di rifusione:

Preriscaldare e immergere: La velocità di rampa e le temperature di immersione devono essere gestite con attenzione per attivare il flusso ed evitare shock termici ai componenti e al PCB.
Temperatura di picco: La temperatura di picco del profilo deve essere sufficientemente alta da garantire che la saldatura diventi completamente fusa e fluisca correttamente. Per il SAC305, ciò significa in genere una temperatura di picco di 235-255°C. [Fonte: Electronics Notes].
Tempo sopra il liquido (TAL): La durata della permanenza dell'assemblaggio al di sopra del punto di fusione della saldatura deve essere sufficientemente lunga da consentire un'adeguata bagnatura e la formazione di composti intermetallici (IMC), di solito tra i 45 e i 90 secondi.

La scelta di una lega diversa, come una saldatura senza piombo a bassa temperatura contenente bismuto, richiederebbe un profilo completamente diverso e a temperatura più bassa per evitare di danneggiare i componenti termicamente sensibili. Per una comprensione più approfondita del modo in cui questi parametri creano un profilo completo, esplorate il nostro sito Guida alla padronanza del profilo di temperatura di rifusione dei PCB.

Il ruolo del flusso nel profilo di riflusso

Il flussante è un agente chimico responsabile della pulizia delle superfici metalliche dagli ossidi per favorire la bagnatura della saldatura. L'"attività" di un flussante - la sua capacità di rimuovere gli ossidi - dipende dalla temperatura e deve essere sincronizzata con il profilo di riflusso.

Flussi non puliti: È il tipo più comunemente utilizzato nell'assemblaggio SMT. I suoi attivatori sono progettati per funzionare durante le fasi di preriscaldamento e di immersione. Se la temperatura è troppo bassa, il flussante non si attiva correttamente, causando una scarsa bagnatura. Se la temperatura è troppo alta e troppo a lungo, gli attivatori possono bruciare prematuramente, lasciando superfici ossidate prima della fusione della saldatura. [Fonte: Indium Corporation]. Il residuo è progettato per essere benigno e può essere lasciato sulla scheda.
Flusso idrosolubile: Questo tipo di flussante è più aggressivo e garantisce un'eccellente rimozione dell'ossido, con conseguenti giunti di saldatura molto puliti e affidabili. Tuttavia, i suoi residui sono corrosivi e devono essere completamente lavati via con acqua deionizzata dopo la saldatura. Il profilo deve garantire che il flussante si attivi efficacemente senza essere così aggressivo da danneggiare i componenti.

Selezione dei materiali migliori per l'applicazione

La scelta della combinazione ottimale di lega e flusso dipende da diversi fattori:

Sensibilità dei componenti: Il componente termicamente più sensibile sul PCB determina la temperatura di picco massima consentita, che può costringere all'uso di una lega di saldatura a bassa temperatura.
Affidabilità del prodotto: Per le applicazioni ad alta affidabilità, come i dispositivi aerospaziali o medici, sono spesso richieste leghe specifiche con prestazioni comprovate a lungo termine. In questi casi si utilizzano spesso flussanti idrosolubili perché la rimozione di tutti i residui riduce al minimo il rischio di migrazione elettrochimica o corrosione a lungo termine. [Fonte: Kester].
PCB Finitura superficiale: Il flussante deve essere compatibile con la finitura superficiale della scheda (ad esempio, OSP, ENIG, ImAg) per garantire una bagnatura efficace.
Ambiente di produzione: Utilizzo un forno con atmosfera di azoto può ridurre l'ossidazione, consentendo l'uso di un flussante meno aggressivo e ampliando la finestra di processo per un risultato più stabile e ripetibile.

In definitiva, la pasta saldante (una combinazione di polvere di lega specifica e flussante) scelta è la base dell'intero processo di saldatura e definisce i requisiti termici che il forno a rifusione deve soddisfare.

Risoluzione dei più comuni difetti di saldatura senza piombo

Per ottenere un giunto di saldatura impeccabile con le leghe senza piombo è necessaria una finestra di processo più stretta e precisa rispetto alla tradizionale saldatura stagno-piombo. Le temperature più elevate e le diverse caratteristiche di bagnatura delle saldature senza piombo possono portare a difetti specifici se il profilo termico non è perfettamente ottimizzato. Comprendendo le cause di questi problemi, è possibile apportare modifiche mirate ai parametri di saldatura a rifusione o a onda per migliorare la qualità e l'affidabilità dei prodotti. Per una comprensione più approfondita dei profili termici, esplorate la nostra guida su padroneggiare il profilo di temperatura di rifusione dei PCB.

1. Saldatura a ponte

Il ponte di saldatura si verifica quando la saldatura forma una connessione involontaria tra due o più conduttori adiacenti, creando un cortocircuito. Sebbene sia spesso legato all'applicazione della pasta saldante, il profilo di rifusione svolge un ruolo fondamentale sia nel causare che nel prevenire questo difetto.

Cause: Una fase di preriscaldamento rapida può far sì che il flussante si attivi prematuramente e perda la sua efficacia prima della fusione della saldatura. Ciò consente alla saldatura di fluire in modo incontrollato. Inoltre, una temperatura di picco non corretta o una velocità di trasporto elevata possono impedire alla saldatura di coalescere completamente sulle piazzole.
Soluzioni:
- Regolare la zona di preriscaldamento/ammollo: Rallentare la velocità di rampa nella fase di preriscaldamento (in genere 1-3°C al secondo) per consentire al flusso di attivarsi correttamente e stabilizzare i componenti. [Fonte: IPC].
- Ottimizzare la temperatura di picco: Assicurarsi che la temperatura di picco sia sufficientemente alta da consentire alla lega di raggiungere il liquido completo, ma non così alta da provocare un'eccessiva diffusione della saldatura.
- Convalida del profilo: Convalidate regolarmente il vostro profilo termico per assicurarvi che rimanga entro le specifiche del produttore della pasta saldante. Per saperne di più su come Collegare la profilazione della temperatura con le soluzioni per i difetti. Per problemi specifici di saldatura a onda, consultare la nostra guida su riduzione del ponte di saldatura.

2. Sfere di saldatura

Le sfere di saldatura sono piccole sfere di saldatura che rimangono sulla superficie del PCB dopo il processo di saldatura. Spesso sono sparse intorno ai componenti e, se staccate, possono causare cortocircuiti.

Cause: La causa principale legata al profilo termico è l'umidità o le sostanze volatili intrappolate nella pasta saldante o nel PCB stesso. Se la temperatura di preriscaldamento è troppo bassa o la velocità di rampa è troppo aggressiva, queste sostanze si sprigionano violentemente durante la fase di riflusso, spruzzando la saldatura lontano dalla giunzione. [Fonte: AIM Solder].
Soluzioni:
- Aumentare il tempo/la temperatura di preriscaldamento: Prolungare la durata o aumentare la temperatura della zona di preriscaldamento/ammollo per garantire che tutta l'umidità e i volatili siano delicatamente evaporati prima che la saldatura raggiunga il punto di fusione.
- Velocità di rampa di controllo: Una rampa termica più lenta dà ai volatili il tempo necessario per fuoriuscire senza causare schizzi di saldatura. È fondamentale attenersi alle linee guida sul profilo raccomandate dal fornitore della pasta saldante.

3. Scarso riempimento dei fori (saldatura a onda)

Nelle schede a foro passante e a tecnologia mista, il riempimento insufficiente del foro (o riempimento verticale incompleto) si verifica quando la saldatura non riesce a riempire completamente un foro passante placcato, dando luogo a una connessione debole o aperta. Si tratta di una sfida comune nella saldatura a onda senza piombo.

Cause: Una differenza di temperatura significativa tra la parte superiore del PCB e l'onda di saldatura è la causa principale. Se il lato superiore è troppo freddo, la saldatura si solidifica prima di poter risalire attraverso il foro. Altre cause sono l'applicazione insufficiente del flussante, l'errata velocità del trasportatore (tempo di permanenza) o un'altezza dell'onda non corretta. [Fonte: Electronics Notes].
Soluzioni:
- Ottimizzare il preriscaldamento: Aumentare la temperatura di preriscaldamento del lato superiore per ridurre il delta termico sulla scheda. L'obiettivo è che la temperatura dell'assemblaggio si avvicini il più possibile al punto di fusione della saldatura prima del contatto con l'onda.
- Regolare la velocità del trasportatore: Rallentando il convogliatore si aumenta il tempo di permanenza della scheda nell'onda di saldatura, consentendo un maggiore trasferimento di calore e il corretto riempimento dei fori da parte della saldatura.
- Impostare l'altezza corretta dell'onda: Assicurarsi che l'onda di saldatura sia ad un'altezza ottimale per creare una pressione sufficiente a far passare la saldatura attraverso i fori senza inondare il lato superiore della scheda. Per istruzioni dettagliate, leggete la nostra guida su come regolare l'altezza dell'onda di saldatura.