Co jest przyczyną powstawania sopli lutowniczych podczas lutowania na fali?

Mianem sopli lutowniczych (icicles) określane jest zjawisko tworzenia się cynowych formacji przypominających stalaktyty, wiszących na spodzie płytki drukowanej po etapie lutowania na fali. Indium na swojej stronie przedstawia szeroki katalog możliwych przyczyn tego defektu:

• Zbyt niska temperatura lutowania
• Zbyt wysoka lub nierówna fala lutownicza
• Zanieczyszczenie lutu
• Nieprawidłowo ustawiona temperatura podgrzewania wstępnego (zbyt wysoka lub niska)
• Zanieczyszczenie topnika lub jego zbyt niski ciężar właściwy
• Nieprawidłowo ustawiony fluxer
• Prędkość przenośnika jest za duża lub kąt jest za mały
• Słaba lutowalność PCB lub komponentów
• Wyprowadzenie komponentów są za długie
• Nadmierne osadzanie się lutowia
• Niewystarczająca aktywność topnika

Z kolei inny producent lutów, kanadyjski AIM, w swoim podręczniku wskazuje na pięć przyczyn powstawania sopli, wykraczających jednak częściowo poza katalog Indium:

• Nieprawidłowa praca topnika, którego zadaniem powinno być ułatwienie odrywania się lutu
• Zbyt niska temperatura tygla
• Powierzchnia lutownicza nadmiernie  pochłaniająca ciepło
• Wyprowadzenia komponentów mogą zbierać zgary z fali
• Nieprawidłowy stosunek otworu THT do średnicy wyprowadzenia

W tym ostatnim przypadku chodzi o to, iż jeśli różnica pomiędzy średnicami otworu i wyprowadzenia jest zbyt duża, lutowie ma tendencję do łatwego wyciekania z otworu pod THT.

Jeszcze jedną przyczynę podaje na swojej stronie firma doradcza TechnoLab: może nią być niedostateczna zwilżalność powierzchni komponentu (na przykład minimelfu). Wówczas sopel nie tyle zwisa po etapie wyjścia z fali, co tworzy rodzaj rożka skierowanego w górę (drugie zdjęcie w ramce po prawej stronie).  

Zagadnieniem tym zajęli się ostatnio Phil Zarrow i Jim Hall, doradcy ds. technologii procesu, prowadzący interesujący blog na stronie circuitinsight.com. Ich zdaniem, pierwszy czynnik na który należy zwrócić uwagę to temperatura lutowia w tyglu. Jeśli tygiel jest zbyt chłodny, lutowie jest robi się zbyt lepkie i po postu nie może spaść z powrotem do tygla wychodząc z fali. W dalszej konsekwencji, duże sople lutownicze mogą opaść i spowodować mostkowanie układu.

Innym ważnym problemem może być też praca topnika. W prawidłowo przeprowadzonym procesie na powierzchni lutu nadal powinno znajdować się nieco topnika, który na etapie wyjścia PCB z fali powinien pomagać lutowi zachować płynność i w efekcie odpadnięcie z wyprowadzeń. Topnika może być zdaniem prowadzących blog po prostu na mało, lub może on być przegrzany już na etapie podgrzewania wstępnego - można go ‘wypalić’ i nie starcza go na etap wyjścia z fali. Warto w tym momencie zauważyć, że topnik może być wypalony nie tylko na etapie podgrzewania wstępnego, ale również na innych etapach - takie uwagi znajdujemy na przykład w podręczniku MacDermit Alpha.

Inną potencjalną przyczyną tworzenia się sopli lutowniczych jest rozpuszczanie się miedzi w stopie lutowniczym. Jeśli występuje problem sopli, należałoby przeprowadzić analizę zawartości miedzi w tyglu. Jeśli przekracza ona 1.000 PPM, należałoby wyrównać jej poziom za pomocą dodania sztabek niezawierających miedzi.

© AIM