Jak ovlivňuje kyslík (O₂) bezolovnaté pájení?
Jak ovlivňuje kyslík (O₂) bezolovnaté pájení?
Vliv koncentrace kyslíku je u bezolovnatého pájení výrazně větší než u tradičních olovnatých slitin SnPb. Bezolovnaté pájky, zejména slitiny SAC305, SAC405 nebo SAC387, pájí při vyšších teplotách (obvykle 235 až 250 °C), což vede k intenzivnější oxidaci pájky, plošek DPS i vývodů součástek.
Při vyšší koncentraci O₂ dochází k rychlejší tvorbě oxidů cínu na povrchu roztavené pájky. Tavidlo musí tyto oxidy odstraňovat, čímž se dříve vyčerpává jeho aktivita. Pokud je oxidace příliš vysoká, může docházet ke zhoršení smáčivosti, pomalejšímu rozlivu pájky a většímu množství pájecích vad.
Typické projevy vysokého obsahu kyslíku při bezolovnatém pájení jsou:
• zhoršené pájení OSP povrchů,
• častější výskyt nesmáčených pájených ploch,
• větší množství zbytkových kuliček pájky,
• horší zaplnění otvorů při THT pájení,
• matnější a hrubší povrch pájených spojů,
• vyšší spotřeba tavidla,
• větší tvorba strusky (dross) u pájení vlnou.
Naopak snížení koncentrace O₂ pomocí dusíkové atmosféry přináší několik významných výhod:
• rychlejší rozliv pájky,
• nižší počet pájecích vad,
• menší množství zbytkových oxidů,
• lepší pájení jemných pouzder QFN, CSP a BGA,
• vyšší stabilitu procesu při bezolovnatých teplotách,
• nižší spotřebu tavidla,
• menší tvorbu strusky.
Z praktických zkušeností výrobců elektroniky bývá přechod z běžné atmosféry (~21 % O₂) na řízenou dusíkovou atmosféru nejvíce přínosný při:
• zdravotnické elektronice,
• výkonové elektronice,
• pájení BGA pouzder,
• pájení DPS s OSP povrchem,
• výrobě podle IPC Class 3.
U moderních reflow pecí se koncentrace kyslíku často udržuje v rozmezí 50 až 1 000 ppm O₂, přičemž pro nejnáročnější aplikace bývá cílová hodnota pod 100 ppm O₂. Právě proto je vedle měření teplotního profilu stále častěji požadováno i in-line měření koncentrace kyslíku, které umožňuje ověřovat stabilitu dusíkové atmosféry a dokumentovat podmínky pájecího procesu.
Zjednodušeně lze říci, že zatímco u olovnatého pájení je kyslík často pouze jedním z faktorů ovlivňujících kvalitu, u bezolovnatého pájení se jeho koncentrace stává kritickým procesním parametrem, který přímo ovlivňuje smáčivost, výskyt vad a dlouhodobou spolehlivost pájených spojů.
