Что это за черные пятна на этих бессвинцовых паяных соединениях?

Я только что перешел на бессвинцовый припой (сейчас я использую припой Чип Куика "SMDSWLF.031, припой Sn96.5 / Ag3.0 / Cu0.5 с неочищенным флюсом 2,2%), но я не уверен, что Я вижу, когда проверяю мои доски.

На следующих рисунках показан пример: первая была сделана после пайки, и я думаю, что желтый остаток вокруг шва является флюсом, но я не знаю, что это за черные пятна на припое; второй был взят после очистки доски изопропиловым спиртом и желтый остаток исчез, но черные пятна все еще там.

Моя паяльная станция обычно устанавливается между 350 и 375 по Цельсию (обычно позже, так как переход на бессвинцовый припой), но, похоже, настройки температуры не влияют на появление черных пятен.

Я вижу, что черные пятна чаще появляются на больших площадках. Интересно, потому что я оставил паяльник больше времени, нагревая припой, и это сгорело флюсом.

При использовании этилированного припоя никогда не было видно этих черных пятен (а швы выглядели лучше). Однако я не могу вернуться к использованию этилированного припоя (нормативное требование).

Итак, мой вопрос, что это за черный остаток? И в качестве второстепенного вопроса: это признак плохого соединения или, возможно, плохой техники пайки?

Дополнительная информация: большинство компонентов, которые я использую, имеют готовые выводы. Подушки для печатных плат имеют HASL-обработку (без свинца).

Обновление : я тестировал с печатными платами от другого поставщика (подозревая что-то в отделке HASL печатных плат) и даже попробовал голые медные платы-прототипы, но черные пятна все еще были. Я также попытался очистить паяльную проволоку перед пайкой, потому что я не использую паяльную проволоку из оригинального рулона, но она была переупакована вручную в меньшие пластиковые трубки (с подозрением на остатки от рук человека, выполняющего переупаковку). Я также попытался использовать более низкую температуру, до 275 по Цельсию (спасибо @metacollin's за предложение), и изменил наконечник паяльника. Все же черные пятна все еще были там.

Затем я перепроверил паяные соединения с другим источником света. Теперь очевидно, что эти черные пятна - это не остатки, а небольшие углубления или углубления на поверхности припоя. Поэтому сейчас я проверяю доски с помощью другой лампы, потому что та, которую я использовал ранее, отбрасывает эти жесткие тени.

Как примечание стороны, понижение температуры до 275-300 по Цельсию действительно улучшило пайку. Я удивлен тем, что более высокая температура замедляет плавление бессвинцового припоя. Я предполагаю, что флюс сжигался слишком быстро, и это ухудшало его при более высокой температуре.

Я также связался с производителем припоя, они предложили провести тестирование с различными печатными платами, чтобы исключить что-либо в отделке планшета.

Ликвидность припоя Sn96.5 / Ag3.0 / Cu0.5 составляет 217 ° C, а точка эвтектики старого доброго 63/37 составляет 189 ° C. Так что да, у вас слишком высокая температура. Большинство деталей рассчитаны на 260 ° C в течение 10 секунд макс. Пайка при температурах, которые вы используете, может потенциально повредить компоненты, ослабляя клей под каждую паяльную прокладку (медь приклеивается к FR4), создавая значительно более опасные пары, что уже более опасно при использовании бессвинцовых припоев. и вообще ничего хорошего не делает.

Я думаю, я знаю, почему у тебя так высоко подняли железо. Если это дрянное железо или даже хорошее железо с дрянным наконечником, и это не является оскорбительным намерением, вам нужно будет довести его до гораздо более высокой температуры, чем обычно, чтобы преодолеть дрянное тепловое сопротивление дурного наконечника, чтобы начать соединение. Однако после того, как соединение сильно смачивает наконечник, тепловое сопротивление значительно падает, и соединение испытывает эти слишком высокие температуры в полную силу. Таким образом, даже если кажется, что это та температура, которая необходима для начала плавления припоя за разумное время, после того, как он расплавится, он может стать слишком горячим.

На самом деле, у меня был утюг Hakko с дерьмовым поддельным наконечником, и я постоянно устанавливал его в точном температурном диапазоне, который вы используете для бессвинцовой пайки, по крайней мере, пока я не понял, что происходит. Иногда я даже поднимал его до 400 ° C. Что я теперь знаю, это была плохая идея.

Существует очень простой способ определить, является ли наконечник вашего утюга хорошим или не следует использовать для реальной работы с электроникой. Снимите его с утюга и используйте магнит, чтобы увидеть, насколько он магнитный. Он не должен быть магнитным или, может быть, очень слабым магнитным. Хорошие наконечники имеют медные сердечники и, возможно, тонкую стальную оболочку или прокладку внутри, но в остальном нет значительного количества ферромагнитного материала. Плохие советы будут использовать сталь / железо, так как это намного дешевле. К сожалению, это также приведет к увеличению сопротивления в 6 раз, что на самом деле не в порядке.

Хорошо, теперь я могу наконец ответить на ваш вопрос!

Эти темные пятна - остатки флюса на основе смолы. Неочищенные флюсы часто состоят из водорастворимых смол (против канифоли), и во время нагревания большая часть их испаряется. Однако обычно остаются некоторые инертные твердые вещества, и высокие температуры вызывают их окисление (или что-то в этом роде) и превращение коричневого в черное. Эти твердые вещества очень сильно отличаются от того, что припой хочет намочить, поэтому он будет слипаться и выталкиваться на поверхность расплавленного паяного соединения. Это должно оторваться, но, вероятно, только с некоторым грубым царапанием, как с металлической щеткой. Насколько я знаю, это не должно оказывать значимого влияния на соединение, но если вы хотите избежать этого, я предлагаю снизить температуру утюга (и, возможно, получить новый наконечник и / или утюг в зависимости, поэтому пайка эффективна при более низкая температура), хотя это не может полностью решить проблему. Иногда в определенной партии флюса для припоя присутствуют лишь некоторые инертные примеси. Это нормально, пока его выталкивают из сустава на поверхность, что почти всегда и есть.

О, последнее: нет чистого потока. Это следует называть «без срочной очистки», но большинство флюсов, которые не были очищены, непременно оставят пленку или остатки, и, хотя они не будут полностью поглощать медь, оставляя след на доске в течение нескольких дней или больше, я слышал, что они не всегда так инертны, как кажется, думают люди. Это все еще может вызвать проблемы, хотя и в гораздо более длительном (месячном) масштабе времени. Но большая часть того, что есть в этом параграфе, - это просто то, что я слышал от других инженеров, которым я доверяю, но у меня нет никаких фактических данных, чтобы подтвердить это, поэтому принесите мешок соли и т.д.