Quali sono quei punti neri in questi giunti saldati senza piombo?

Sono appena passato alla saldatura senza piombo (ora sto usando "SMDSWLF.031 di Chip Quik, una saldatura Sn96.5 / Ag3.0 / Cu0.5 con flusso no-clean del 2,2%) ma non sono sicuro di cosa Vedo quando ispeziono le mie schede.

Le seguenti immagini mostrano un esempio: il primo è stato preso dopo la saldatura e penso che il residuo giallo attorno al giunto sia il flusso, ma non so quali siano quei punti neri sulla saldatura; il secondo è stato preso dopo aver pulito la tavola con alcool isopropilico e il residuo giallo è sparito ma i punti neri sono ancora lì.

La mia stazione di saldatura di solito è impostata tra 350 e 375 gradi Celsius (di solito l'ultima volta dopo il passaggio alla saldatura senza piombo) ma sembra che le impostazioni della temperatura non facciano alcuna differenza sull'aspetto dei punti neri.

Quello che vedo è che le macchie nere appaiono più frequentemente nei pad più grandi. Mi chiedo se è perché ho lasciato il saldatore più tempo per riscaldare la saldatura e questo ha bruciato il flusso.

Se usato, la saldatura al piombo non ha mai visto quei punti neri (e le articolazioni sembravano più belle). Tuttavia, non posso tornare indietro per usare la saldatura al piombo (requisito normativo).

Quindi, la mia domanda è: cos'è quel residuo nero? E come domanda secondaria: è un segno di una cattiva articolazione o forse una cattiva tecnica di saldatura?

Ulteriori informazioni: la maggior parte dei componenti che sto usando hanno i loro terminali stagnati. I pad PCB sono finiti HASL (senza piombo).

Aggiornare : ho provato con PCB di un altro fornitore (sospettando qualcosa nella finitura HASL dei pad PCB) e ho anche provato schede prototipo in rame nudo ma i punti neri erano ancora lì. Ho anche provato a pulire il filo di saldatura prima di saldare, perché non uso il filo di saldatura dal rotolo originale, ma è stato riconfezionato a mano in tubi di plastica più piccoli (sospettando i residui dalle mani della persona che esegue il riconfezionamento). Ho anche provato ad usare una temperatura più bassa, fino a 275 Celcius (grazie a @metacollin per averlo suggerito), e ho cambiato la punta del ferro saldato. Eppure i punti neri erano ancora lì.

Quindi ho ricontrollato i giunti di saldatura con una diversa sorgente luminosa. Ora è evidente che i punti neri non sono residui ma piccole depressioni o fosse nella superficie di saldatura. Quindi ora sto ispezionando le schede con una lampada diversa, perché quella che ho usato in precedenza proietta quelle ombre dure.

Come nota a margine, abbassare la temperatura a 275-300 gradi Celsius ha davvero migliorato la saldatura. Sono sorpreso che l'utilizzo di una temperatura più elevata abbia effettivamente rallentato lo scioglimento della saldatura senza piombo. Immagino che il flusso venisse bruciato troppo velocemente e che peggiorasse con la temperatura più alta.

Ho anche contattato il produttore della saldatura, sono stati quelli che hanno suggerito di provare con diversi PCB per escludere qualcosa nella finitura del pad.

Il liquidus della saldatura Sn96.5 / Ag3.0 / Cu0.5 è di 217 ° C e il buon punto eutettico del vecchio 63/37 è di 189 ° C. Quindi sì, la temperatura è troppo calda. La maggior parte delle parti sono classificate per 260 ° C per 10 secondi max. La saldatura alle temperature che hai utilizzato può potenzialmente danneggiare i componenti, ha indebolito la colla sotto ogni pad saldato (il rame è incollato sull'FR4), producendo fumi significativamente più pericolosi, qualcosa che è già più pericoloso con le saldature senza piombo e generalmente non fa nulla di buono.

Penso di sapere perché hai alzato il ferro così in alto. Se si tratta di un ferro schifoso o addirittura di un buon ferro con una punta schifosa, e senza offesa, è necessario alzarlo a una temperatura molto più alta del normale per superare la resistenza termica schifosa della punta schifosa per avviare un'articolazione. Tuttavia, una volta che il giunto bagna saldamente la punta, la resistenza termica diminuisce in modo significativo e il giunto sperimenterà quelle temperature troppo elevate a piena forza. Quindi, anche se sembra che sia la temperatura necessaria per iniziare a sciogliere la saldatura in un ragionevole lasso di tempo, una volta che si sta sciogliendo, potrebbe diventare troppo calda.

In effetti, avevo un ferro da stiro Hakko con una pessima punta falsa e l'ho costantemente impostato sull'intervallo di temperatura esatto che stai usando per la saldatura senza piombo, almeno fino a quando ho capito cosa stava succedendo. Qualche volta l'ho persino portato a 400 ° C. Che ora so che era una cattiva idea.

C'è un modo molto semplice per dire se la punta del ferro è buona o non dovresti usare per un vero lavoro di elettronica. Rimuovilo dal ferro e usa un magnete per vedere quanto è magnetico. Non dovrebbe essere affatto magnetico, o forse molto molto debolmente magnetico. I buoni consigli hanno nuclei di rame e forse una sottile camicia d'acciaio o uno spessore all'interno, ma per il resto nessuna quantità significativa di materiale ferromagnetico. I consigli sbagliati useranno acciaio / ferro, poiché è molto meno costoso. Sfortunatamente, si tradurrà anche in un suggerimento con nell'ordine di 6 volte la resistenza termica, il che non è proprio OK.

OK, ora posso finalmente rispondere alla tua domanda!

Quelle macchie scure sono gli avanzi del flusso a base di resina. I flussi non puliti sono spesso realizzati con resine idrosolubili (vs colofonia) e durante il riscaldamento la maggior parte evaporerà. Di solito, tuttavia, sono rimasti alcuni solidi inerti e le alte temperature li faranno ossidare (o qualcosa del genere) e trasformeranno il marrone in nero. Questi solidi sono decisamente l'opposto di ciò che la saldatura vuole bagnare, quindi saranno raggruppati e spinti sulla superficie del giunto di saldatura fuso. Dovrebbe staccarsi, ma probabilmente solo con qualche graffio ruvido, come con una spazzola metallica. Per quanto ne so, non dovrebbe avere un impatto significativo sull'articolazione, ma se vuoi evitarlo, suggerisco di abbassare la temperatura del ferro (e possibilmente ottenere una nuova punta e / o ferro a seconda, quindi la saldatura è efficace a detto temperatura più bassa), sebbene ciò non risolva completamente il problema. A volte, ci sono solo alcune impurità inerti in un particolare lotto di flusso di saldatura. Va bene fintanto che viene spinto fuori dall'articolazione in superficie, come quasi sempre.

Oh, un'ultima cosa: nessun flusso pulito non lo è. Dovrebbe essere chiamato "nessuna pulizia urgente", ma la maggior parte dei flussi etichettati non puliti lascerà sicuramente un film o un residuo dietro, e mentre non divoreranno completamente il rame di una traccia se lasciati sulla scheda per alcuni giorni o più, ho sentito che non sono sempre così inerti come la gente sembra pensare. Potrebbe ancora causare problemi, anche se su una scala temporale molto più lunga (mesi). Ma la maggior parte di ciò che è in questo paragrafo sono semplicemente cose di cui ho sentito parlare da altri ingegneri di cui mi fido, ma non ho alcun dato reale per il backup, quindi porta un sacchetto di sale, ecc.