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64 PCB giugno 2012 through-hole sarà favorita da un flussante con alta resistenza al calore. Una corretta risalita è uno degli obiettivi chiave nella saldatura, e le leghe lead free, caratterizzate da una minore bagnabilità, rendono questo processo più difficoltoso. Una inertizzazione con azoto nell’area di saldatura può migliorare le performance di bagnabilità, perchè gli ossidi possono così essere rimossi e la risalita aumentata. Difetti quali le cosidette “pagliuzze” di lega oppure i “ghiaccioli” sono evitabili con un’adeguata attività di flussaggio o con un’atmosfera di azoto. Il flussante dev’essere compatibile con le maggiori temperature di preriscaldo e di rifusione, con moduli a convezione di aria calda, con formatori a doppia onda, con le finiture ed il solder mask dei circuiti stampati. L’interazione tra flussante e solder mask può causare residui sul lato bottom della scheda a seguito della saldatura. Questi residui oleosi, che non evaporano durante il processo di saldatura, sono composti da solder resist modificato nella sua struttura a causa di problemi nella sua formulazione oppure da una sua errata cottura. I fabbricanti di pcb per ovviare a tali difetti devono curare in modo appropriato la fase di riscaldamento dei circuiti stampati. Per alcune aziende questo potrebbe non essere considerato un difetto mentre potrebbe esserlo per altre, che ad esempio utilizzano la tecnologia di conformal coating sulle proprie schede. I residui di saldatura che aderiscono al solder resist sono definiti “solder webbing”. 4 - Caratteristiche delle leghe senza piombo Tutte le parti a contatto con la lega liquida nella saldatura ad onda aumentano la propria temperatura e si espandono a causa del calore introdotto nel giunto dalla lega. Il grado di espansione termica non è lo stesso per tutti i materiali, ma è generalmente più alto nella saldatura senza piombo. Per le schede realizzate in epoxyglass, l’espansione termica ha un valore variabile che dipende dalla temperatura: questa espansione diventa massima sull’asse Z. A causa delle differenze di espansione termica tra il rivestimento in rame e il materiale base della scheda possono verificarsi delle deformazioni nel giunto di saldatura. Questa deformazione si concentra prevalentemente nell’area di saldatura del pad, che assume una forma a cuneo durante il processo. Questa deformazione è un meccanismo dinamico, che muove su e giù i pad durante la saldatura e che può indurre alla formazione di crack (criccature) nei giunti. Un crack o micro-rottura è una spaccatura o un disallineamento nella superficie di saldatura che può risultare più o meno profondo. La formazione di spaccature è spesso il risultato del movimento del pad durante il processo di saldatura. Le micro-rotture possono essere causate da diversi meccanismi che agiscono sul giunto in fase di solidificazione. Lo standard IPC-A-610-D definisce che il restringimento dei fori è accettabile quando il fondo della spaccatura è visibile e quando la spaccatura non è a contatto con il pad, la metallizzazione del foro o il pin del componente. Il sollevamento del pad o del giunto sono causati dallo stesso meccanismo, ovvero la differente espansione termica dei materiali. Un contatto prolungato tra la scheda e la lega saldante porterà ad una migliore risalita. Una maggiore temperatura consentirà inoltre una migliore bagnabilità dei giunti: l’abbinamento di questi due elementi però può essere dannoso, perchè può causare diversi difetti, quali: Blow holes: i gas emessi dalla scheda sottoposta ad alta temperature sfiatano, entrando nella lega saldante e provocando vuoti (voids). Dissoluzione del rame: il rame che è contenuto nei pad tende a dissolversi nella saldatura. Tempi molto prolungati di contatto possono portare ad una eccessiva o totale dissoluzione del rame se questo è troppo sottile. Rifusione secondaria: i componenti SMT rifondono una seconda volta se le temperature del processo ad onda superano il punto di fusione della pasta. La lega potrebbe spostarsi ed i terminali dei componenti potrebbero staccarsi dal pad. Talvolta può rimanere una debole connessione tra il terminale ed il pad, rendendo ancora più difficile rilevare questo difetto, dal momento che sarebbe ancora possibile un flusso di corrente. Per prevenire la rifusione è utile posizionare dissipatori termici sulla superficie dei componenti più vulnerabili. Solder wicking: la lega tende a scorrere sulla superficie del terminale allontanadosi dall’area del giunto, rendendo difficile una connessione adeguata. Danno ai componenti: alcuni componenti (come ad esempio i MELF) se rimangono troppo a lungo immersi nella lega allo stato liquido durante la saldatura ad onda possono rompersi. In altri casi, la colla che li trattiene al circuito stampato può non sopportare la temperatura troppo elevata e il componente può cadere all’interno del bagno. 5 - Contaminazione della saldatura Alcuni metalli tendono a dissolversi nella pasta saldante lead free: la temperatura, la velocità alla quale si muove la lega e la composizione della lega stessa determinano la rapidità di questo processo.
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