Как удалить припой с контактных площадок SMT для соответствия RoHS


Можно ли качественно очистить контактные площадки печатной платы после ошибочного использования припоя 63-37 при монтаже компонентов SMT, чтобы она вновь соответствовала требованиям RoHS?

Да бывает такое. Кто-то подготовил не тот материал для пайки, кто-то не проследил за этим на этапе первичных операций, и в результате что-то с этим надо дальше делать. Конечно, первое, что приходит на ум, давайте очистим контактные площадки от свинцового припоя, все соберем заново и соответствие правилам RoHS будет соблюдено.

А теперь серьезно. О технических вещах. Речь идет о том, чтобы чем-то соскоблить, удалить, счистить, отшлифовать соединение до медной площадки под ним. В правилах RoHS сказано, что каждое отдельное паяное соединение должно содержать менее 1/10 от 1% свинца.

То есть, недавно созданное соединение на одной или нескольких контактных площадок печатной платы состоит примерно на 37% из свинца. Чтобы следовать букве правил (а мы хотим ей следовать), реально ли снизить это количество свинца с 37% до 0,1%? Практически полностью механическим методом убрать свинец?

В течение многих лет приходилось действовать ровно наоборот: вставлять бессвинцовые детали в оловянно-свинцовую сборку. Метод — снятие припоя с помощью процесса растворения погружением в расплав.

Вы опускаете выводы компонента со свинцовым припоем в нужный расплав, нежелетельный припой растворяется и заменяется на бессвинцовый. Ту же процедуру можно попробовать и для контактной площадки, последовательно, несколько раз погружая ее в бессвинцовый припой, удаляя его и затем снова погружая. Своеобразный процесс разбавления. Но с таким подходом уменьшать количество свинца придется довольно долго и неизвестно, можно ли добиться уменьшения до 0,1%?

К тому же, повторные многочисленные нагревы приведут к образования интерметталического слоя. И это точное не приведет к хорошему, надежному паяному соединению на длительное время. Еще одна проблема — тип финишного покрытия. Для ENIG очень и очень трудно удалить какой-либо припой с золотого покрытия. Практически невозможно.

Общий вывод — нельзя безболезненно удалить свинцовый припой с контактных площадок и заменить его на бессвинцовый. Как бы неприятно это не звучало, но печатную плату придется выбросить или перепродать в те страны, которым наплевать на принципы RoHS. Не поможет ни механическая очистка и шлифовка, ни паяльник для снятия «неправильного» припоя, ни другие предложенные подходы с растворением.

Комментарии

Согласен, разбавление может быть в некоторых случаях эффективным, и, возможно, в каких-то случаях и снизит содержание свинца до 1/10 процента. Но дискуссия становится бесполезной для сложных печатных плат или ВЧ-плат.

Pankaj Shrotre, Sierra

Предполагая, что речь идет только о нескольких компонентах, припаянных вручную, у меня есть для вас очень хорошие новости! Привести платы в полное соответствие вполне возможно и просто! Разбавление и удаление с использованием припоя, не содержащего свинца, чрезвычайно эффективно, и обычно это нужно сделать только один раз, если предварительно очень тщательно удалить свинцовый припой. Все зависит от геометрии паяных соединений, для некоторых более крупных PTH SJ может потребоваться двойная процедура разбавления.

А теперь еще несколько хороших новостей: можно не удалять компонент, по крайней мере, на пробной версии CCA. Вместо этого, используя другой паяльник или другой наконечник, проплавьте и припаяйте детали «правильным» припоем. Тщательно очистите ССА, высушите феном и отожгите 20 минут при 105°С. Затем выполните XrF-тестирование максимально возможного количества паяных соединений, используя частоту выборки не менее 25% переработанных паяных соединений.

Если содержание Pb в переработанных SJ составляет менее 0,1% на XrF, все отлично! Используйте липкий флюс, так как он будет работать намного лучше, чем жидкий, его легче контролировать и он очищает гораздо лучше. Жидкий флюс имеет тенденцию кристаллизоваться или просачиваться под контактные площадки, детали поверхностного монтажа и т. д. и не задерживается достаточно долго, чтобы удалить весь «неправильный» припой.

Никогда не пытайтесь механически соскоблить или использовать дремель, потому что в этом сценарии все ваши чувствительные к электростатическому разряду компоненты прямо или косвенно подключены к припаянным вручную контактным площадкам/отверстиям, а электростатический заряд быстро разрушит или повредит многие из оставшихся частей CCA. Что касается распространенного заблуждения о том, что IMF будет «становиться толще» с каждым оплавлением припоя, то это неверно. Рост IMF для любого данного сплава является самоограничивающимся процессом. После образования интерметаллического слоя любая дополнительная пайка увеличит IMF на несколько долей нанометра.

Я видел детали в корпусах PTH, перепаяных на площадках целых три раза, и делалось эта в изделиях для авионики, ядерных систем, на космических челноках и спутниковых CCA. Они проходили проверку качества с использованием ударов, вибрации, термоциклирования, испытаний на растяжение и т.д. Было доказано, снова и снова, что эти нагрузки очень мало влияют на долговременную надежность, при условии, что имеется достаточная толщина меди (четверть унции или больше). После XrF на образцах CCA проведите их квалификационное тестирование вместе с непереработанной платой в качестве доказательства.

Richard Stadem, Analog Technologies Corp.

Разбавление очень эффективно. Если вы удалите припой с площадки, у вас останется очень мало объема припоя с 37% свинца. Если затем добавить новый бессвинцовый припой на контактную площадку, и объем нового припоя в 10 раз превысит объем припоя на очищенной контактной площадке, тогда процентное содержание свинца упадет в 10 раз, до 3,7%. Повторите эту процедуру еще раз, и содержание свинца упадет до 0,37%, а еще раз — до 0,037%, что значительно ниже 0,1%. Более того, отношение объема припоя на очищенной площадке к площади, покрытой новым бессвинцовым припоем, скорее всего, превышает 10 к 1, поэтому разбавление, вероятно, произойдет быстрее, а три этапа очистки и повторной пайки должны значительно снизить содержание свинца ниже предела 0,1%.

Dennis Cote, Harding Instruments

Из-за накопления интерметаллидов при использовании разбавляющего раствора удаление свинца из соединения 37/63 делает практически невозможным. Использование быстрого разогрева компонента и последующего шлифования металлической площадки (пока при шлифовании не начнет выделяться тепло) позволит удалить финишное покрытие, интерметаллиды и медь. Останется совсем тонкий слой меди и для его восстановления до нужной толщины на очищенной печатной плате нужно дополнительное напыление меди.  Со стороны производителя печатных плат это вполне рабочая процедура, поскольку у них есть такая возможность и это то, что точно не может сделать OEM или завод по сборке печатных плат.

Tony, Schlumberger

По материалам с портала www.circuitinsight.com. Еще некоторые заметки об отмывке и монтаже печатных плат:

Написать ответ

Your email address will not be published. Required fields are marked *