¿Qué son esos puntos negros en estas juntas de soldadura sin plomo?

Acabo de cambiar a soldadura sin plomo (ahora estoy usando "SMDSWLF.031" de Chip Quik, una soldadura Sn96.5/ Ag3.0/ Cu0.5 con 2.2% de fundente sin limpieza) pero no estoy seguro de qué Estoy viendo al inspeccionar mis tableros.

Las siguientes imágenes muestran un ejemplo: la primera fue tomada después de soldar y creo que el residuo amarillo alrededor de la junta es fundente pero no sé qué son esos puntos negros en la soldadura; la segunda fue tomada despues de limpiar la placa con alcohol isopropílico y el residuo amarillo se ha ido pero los puntos negros siguen ahí.

juntas de soldadura justo después de soldar, residuos amarillos y negros

junta de soldadura después de limpiar con IPA, residuos negros

Mi estación de soldadura generalmente está configurada entre 350 y 375 Celsius (generalmente lo último desde el cambio a soldadura sin plomo), pero parece que la configuración de temperatura no hace ninguna diferencia en la apariencia de los puntos negros.

Lo que veo es que los puntos negros aparecen con más frecuencia en las almohadillas más grandes. Me pregunto si es porque dejé el soldador más tiempo calentando la soldadura y eso quemó el fundente.

Cuando se usaba soldadura con plomo, nunca se veían esos puntos negros (y las uniones se veían mejor). Sin embargo, no puedo volver a usar soldadura con plomo (requisito reglamentario).

Entonces, mi pregunta es ¿qué es ese residuo negro? Y como pregunta secundaria: ¿es eso una señal de una mala unión o tal vez una mala técnica de soldadura?

Información adicional: la mayoría de los componentes que estoy usando tienen los cables estañados. Las almohadillas de PCB tienen un acabado HASL (sin plomo).

Actualización : probé con PCB de un proveedor diferente (sospechando algo en el acabado HASL de las almohadillas de PCB) e incluso probé placas prototipo de cobre desnudo, pero los puntos negros todavía estaban allí. También traté de limpiar el alambre de soldadura antes de soldar, porque no uso el alambre de soldadura del rollo original, pero fue reempacado a mano en tubos de plástico más pequeños (sospechando residuos de las manos de la persona que hizo el reempaque). También traté de usar una temperatura más baja, hasta 275 Celsius (gracias a @metacollin's por sugerir eso), y cambié la punta del soldador. Sin embargo, los puntos negros seguían allí.

Luego he vuelto a comprobar las juntas de soldadura con una fuente de luz diferente. Ahora es evidente que esos puntos negros no son residuos sino pequeñas depresiones o hoyos en la superficie de la soldadura. Así que ahora estoy inspeccionando las tablas con una lámpara diferente, porque la que usé anteriormente arroja esas sombras duras.

Como nota al margen, bajar la temperatura a 275-300 Celsius realmente mejoró la soldadura. Me sorprende que usar una temperatura más alta haya hecho que la fusión de la soldadura sin plomo sea más lenta. Supongo que el flujo se estaba quemando demasiado rápido y eso empeoró con la temperatura más alta.

También me comuniqué con el fabricante de la soldadura, ellos fueron los que sugirieron probar con diferentes PCB para descartar algo en el acabado de la almohadilla.

¿Esto sucede en todos los componentes o solo en algunos? Los pines de los componentes en la imagen parecen estar chapados en oro. Hay algunas condiciones en las que el niquelado deficiente se corroe bajo la fina capa de oro. El níquel corroído luego se filtra cuando se suelda el pasador o la almohadilla. Recuerdo que los viejos alfileres plateados podían hacer lo mismo.
Sucede en todos los componentes. Creo que la mayoría de los componentes que estoy usando tienen un acabado de estaño (excepto algunos pines que parecen estar chapados en oro).
¿Le has preguntado a Chip Quik al respecto?
Es una buena idea. Les acabo de enviar un correo electrónico.

Respuestas (1)

El liquidus de la soldadura Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5 es de 217 °C, y el punto eutéctico del viejo 63/37 es de 189 °C. Así que sí, la temperatura ha subido demasiado. La mayoría de las piezas están clasificadas para 260 °C durante 10 segundos como máximo. Soldar a las temperaturas que ha estado usando puede dañar potencialmente los componentes, ha debilitado el pegamento debajo de cada almohadilla que suelda (el cobre está pegado al FR4), produciendo humos significativamente más peligrosos, algo que ya es más peligroso con soldaduras sin plomo , y generalmente no hace nada bueno.

Creo que sé por qué tienes la plancha tan alta. Si se trata, y sin ánimo de ofender, de una mala plancha o incluso de una buena plancha con una mala punta, tendrás que subirla a una temperatura mucho más alta de lo normal para superar la mala resistencia térmica de la mala punta para comenzar una unión. Sin embargo, una vez que la junta humedece sólidamente la punta, la resistencia térmica cae significativamente y la junta experimentará esas temperaturas demasiado altas con toda su fuerza. Entonces, incluso si parece que esa es la temperatura que se necesita para comenzar a derretir la soldadura en un tiempo razonable, una vez que se derrite, puede calentarse demasiado.

De hecho, tenía un hierro Hakko con una punta falsa de mierda y constantemente lo tenía configurado en el rango de temperatura exacto que está usando para soldar sin plomo, al menos hasta que me di cuenta de lo que estaba pasando. A veces, incluso la subía a 400 °C. Ahora sé que fue una mala idea.

Hay una forma muy sencilla de saber si la punta de la plancha es buena o si no deberías usarla para trabajos electrónicos reales. Retíralo de la plancha y usa un imán para ver qué tan magnético es. No debería ser magnético en absoluto, o tal vez muy débilmente magnético. Las buenas puntas tienen núcleos de cobre y tal vez una cubierta de acero delgada o una cuña en el interior, pero por lo demás no tienen una cantidad significativa de material ferromagnético. Los malos consejos utilizarán acero/hierro, ya que es mucho menos costoso. Desafortunadamente, también dará como resultado una punta con una resistencia térmica del orden de 6 veces, lo que realmente no está bien.

Bien, ¡ahora por fin puedo responder a tu pregunta!

Esas manchas oscuras son restos del fundente a base de resina. Los fundentes sin limpieza a menudo están hechos de resinas solubles en agua (frente a la colofonia) y durante el calentamiento, la mayor parte se evaporará. Sin embargo, por lo general, quedan algunos sólidos inertes, y las altas temperaturas harán que se oxiden (o algo así) y se vuelvan de color marrón a negro. Estos sólidos son muy opuestos a lo que la soldadura quiere humedecer, por lo que se agruparán y empujarán hacia la superficie de la unión de soldadura fundida. Debería salir, pero probablemente solo con un poco de raspado, como con un cepillo de alambre. Hasta donde yo sé, no debería tener un impacto significativo en la unión, pero si desea evitar esto, le sugiero que baje la temperatura de la plancha (y posiblemente obtenga una nueva punta y/o dependiendo de la plancha, para que la soldadura sea efectiva en dicho temperatura más baja), aunque esto puede no resolver totalmente el problema. A veces, solo hay algunas impurezas inertes en un lote particular de fundente de soldadura. Está bien siempre que se empuje fuera de la junta hacia la superficie, lo que casi siempre sucede.

Ah, una última cosa: ningún fundente limpio no lo es. Debería llamarse "sin limpieza urgente", pero la mayoría de los fundentes etiquetados como "no clean" sin duda dejarán una película o residuos, y aunque no van a carcomer por completo el cobre de un rastro si se dejan en el tablero durante unos días. o más, he oído que no siempre son tan inertes como la gente parece pensar. Todavía podría causar problemas, aunque en una escala de tiempo mucho más larga (meses). Pero, la mayor parte de lo que hay en este párrafo son simplemente cosas que he escuchado de otros ingenieros en los que confío, pero no tengo ningún dato real para respaldarlo, así que traiga una bolsa de sal, etc.

Actualicé la pregunta. Esos puntos negros son realmente pequeños hoyos en la superficie de la soldadura. Con respecto a tus sugerencias, cambié la punta de la plancha y reduje la temperatura. Para mi sorpresa, eso mejoró mucho el proceso de soldadura (la soldadura se derrite más rápido y hay menos residuos marrones). Gracias.
Mmm. Actualizaré mi respuesta. La teoría de la resina negra sí ocurre, me ha pasado a mí. Pero claramente esto no tiene nada que ver con esta situación. ¿La picadura es solo picadura? Lo que quiero decir es que la coloración se debe completamente a la iluminación y las sombras que se proyectan desde los pozos, o también hay alguna decoloración presente en los pozos. Esto empieza a sonar como un efecto intermetálico.
Además, me alegro de haber sido útil al menos de otras maneras, incluso si no lo fui con respecto a su pregunta real. Pero la temperatura más baja probablemente no aceleró la soldadura, ese fue el mejor consejo. Una punta de cobre es mucho más rápida que una de hierro en julios en movimiento, tanto que seguirá siendo significativamente más rápida incluso si se usa a una temperatura mucho más baja. El interior de una punta es en realidad la parte que importa, no la superficie real que está soldando.
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