¿Qué son esos puntos negros en estas soldaduras sin plomo?

Question

Acabo de cambiar a una soldadura sin plomo (ahora uso el "SMDSWLF.031" de Chip Quik, una soldadura Sn96.5/ Ag3.0/ Cu0.5 con un 2.2% de flujo no limpio) pero no estoy seguro de lo que veo cuando inspecciono mis tableros.

Las siguientes fotos 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 después de limpiar la junta con alcohol isopropílico y el residuo amarillo ha desaparecido pero los puntos negros siguen ahí.

Mi estación de soldadura suele estar ajustada entre 350 y 375 Celsius (normalmente la última desde el cambio a la soldadura sin plomo) pero parece que los ajustes de temperatura no hacen ninguna diferencia en la aparición de los puntos negros.

Lo que veo es que las manchas negras aparecen más frecuentemente en las almohadillas más grandes. Me pregunto si es porque dejé el soldador más tiempo calentando la soldadura y eso quemó el flujo.

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

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

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

Actualización : Probé con PCB de otro proveedor (sospechando algo en el acabado HASL de las pastillas de PCB) e incluso probé con placas prototipo de cobre desnudo pero los puntos negros seguían ahí. También intenté limpiar el alambre de soldadura antes de soldarlo, porque no utilizo el alambre de soldadura del rollo original, sino que fue reempaquetado a mano en tubos de plástico más pequeños (sospechando que había residuos en las manos de la persona que lo estaba reempaquetando). También intenté usar una temperatura más baja, hasta 275 Celsius (gracias a @metacollin 's por sugerirlo), y cambié la punta del soldador. Sin embargo, las manchas negras seguían ahí.

Entonces he vuelto a comprobar las uniones de soldadura con una fuente de luz diferente. Ahora es evidente esos puntos negros no son residuos sino pequeñas depresiones o fosas en la superficie de la soldadura. Así que ahora estoy inspeccionando los tableros con una lámpara diferente, porque la que usé anteriormente proyecta esas duras sombras.

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 quemaba demasiado rápido y eso lo empeoraba con una temperatura más alta.

También me puse en contacto con el fabricante de soldaduras, ellos fueron los que sugirieron hacer pruebas con diferentes PCB para descartar algo en el acabado de la almohadilla.

Answer 1

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

Creo que sé por qué tienes el hierro tan alto. Si es, y sin ánimo de ofender, un hierro de mala calidad o incluso un buen hierro con una punta de mala calidad, tendrás que subirlo a una temperatura mucho más alta de lo normal para superar la mala resistencia térmica de la punta de mala calidad para empezar una articulación. Sin embargo, una vez que la junta está humedeciendo la punta, la resistencia térmica cae significativamente, y la junta experimentará esas temperaturas demasiado altas con toda su fuerza. Así que aunque parezca que esa es la temperatura necesaria para comenzar a derretir la soldadura en un tiempo razonable, una vez que se derrita, puede calentarse demasiado.

De hecho, tenía una plancha Hakko con una punta falsa de mierda y la tenía constantemente ajustada al rango de temperatura exacto que se utiliza para la soldadura sin plomo, al menos hasta que me di cuenta de lo que estaba pasando. A veces incluso lo subí hasta los 400° C. Lo que ahora sé que fue una mala idea.

Hay una forma muy simple de saber si la punta de la plancha es buena o si no debería usarla para un trabajo de electrónica real. Sácala del hierro y usa un imán para ver cuán magnética es. No debería ser magnético en absoluto, o tal vez muy débilmente magnético. Las puntas buenas tienen núcleos de cobre, y tal vez una fina cubierta de acero o una calza en su interior, pero por lo demás no hay una cantidad significativa de material ferromagnético. Las puntas malas usarán acero/hierro, ya que es mucho menos costoso. Desafortunadamente, también resultará en una punta con una resistencia térmica del orden de 6 veces, lo cual no está bien.

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

Esas manchas oscuras son restos del flujo basado en la resina. Los flujos no limpios están hechos a menudo de resinas solubles en agua (frente a la colofonia) y durante el calentamiento, la mayor parte se evaporará. Sin embargo, normalmente sobran algunos sólidos inertes, y las altas temperaturas harán que se oxiden (o algo así) y se vuelvan marrones a negros. Estos sólidos son muy opuestos a lo que la soldadura quiere mojar, por lo que se agruparán y serán empujados a la superficie de la unión de la soldadura fundida. Debería desprenderse, pero probablemente sólo con un raspado áspero, como con un cepillo de alambre. Por lo que sé, no debería tener un impacto significativo en la unión, pero si quiere evitarlo, le sugiero que baje la temperatura del hierro (y posiblemente que consiga una nueva punta y/o hierro dependiendo, de modo que la soldadura sea efectiva a dicha temperatura más baja), aunque puede que esto no resuelva totalmente el problema. A veces, sólo hay algunas impurezas inertes en un lote particular de flujo de soldadura. Está bien siempre y cuando sea empujado fuera de la unión hacia la superficie, lo que casi siempre es así.

Oh, una última cosa: no hay flujo limpio no es. Debería llamarse "no limpieza urgente", pero la mayoría de los fundentes etiquetados como no limpios dejarán ciertamente una película o un residuo, y aunque no van a corroer completamente el cobre de un rastro si se deja en la placa 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 está en este párrafo son simplemente cosas que he escuchado de otros ingenieros en los que confío, pero no tengo ningún dato real que lo respalde, así que traiga una bolsa de sal, etc.