Nyomtatott áramköri kártyák és alkatrészek fémezései a forrasztási folyamat során különböző mértékben oldódnak fel a felhasznált lágyforraszban. A feloldódás mértéke és ezzel a szennyezettség foka is a választott forrasztási hőmérséklettől, az érintkezési időtől, a tégely méretétől, az alkalmazott berendezéstől, valamint a felhasznált ötvözettől függ. Az ólommentes lágyforraszok az ólomtartalmú ötvözeteknél nagyobb agresszivitása és az ehhez kapcsolódóan más fémekkel szembeni erősebb feloldóhatása a forraszfürdő összetételének gyorsabb változását eredményezi. Ez az összjáték, valamint az érvényes törvények és a gazdasági szempontok elengedhetetlenné teszik a forraszfürdő hatékony felügyeletét annak érdekében, hogy az ötvözetrendszer egyensúlyban maradjon. Az egyensúly azt jelenti, hogy az egyes összetevők nem lépik túl és nem is maradnak el a beavatkozási határoktól. Csak így biztosított, hogy a hibapotenciál, a felhasznált lágyforraszból kiindulva, a lehető legcsekélyebb maradjon, a forraszok tulajdonságai ne változzanak, és ezzel biztosított legyen a forrasztás minőségének állandósága.
Mintavétel világos szabályok szerint
A kezdet egyszerű. A folyamat a rendszeres mintavétellel kezdődik, azonban már itt leselkednek az első veszélyek. Amennyiben itt, hibát követünk el a vizsgálati eredmények jelentős mértékben megkérdőjelezhetőek. A legjobb vizsgálati eljárás sem tudja ezt ismét kiegyenlíteni. A mintavételt rendszerint egy tiszta mintavevő kanállal végzik. Mint minden szerszám esetében, úgy itt is érvényes az ólommentes és az ólomtartalmú gyártósorok szigorú elválasztása. Ezért javasolt egy mintavevő kanál helyett kettőt használni.
Miután a működő berendezésben egy meghatározott üzemidő, kb. két-három óra, elteltével a forrasz homogenizálódott, akkor kerülhet sor a mintavételre a fürdő közepéből vagy közvetlenül a hullámból. A kivett mintát öntsük egy hideg formába! Ezt a megfelelő információkkal (géptípus, ötvözet, a mintavétel dátuma) közvetlenül a Stannol cég Velbert városbeli saját laboratóriumába lehet küldeni. Itt minden mintához hozzárendelnek egy vizsgálati számot, majd a megfelelő előkészítés után meghatározásra kerül az összetétel egy modern, műszaki szempontból legfejlettebb szikra-spektrométeren. Az ügyfelek rendszerint a laboratóriumba való beérkezés után 24–72 órán belül megkapják az eredményeket.
Az eltérések saját kezdeményezést követelnek
A Stannol vizsgálati ívei az elérhetőségeket, a forraszfürdő összetételét, valamint a javasolt ötvözetspecifikus beavatkozási határokat tartalmazzák. Amennyiben a mérési eredmények nem felelnek meg a megadott javaslatoknak, az eltérések színes háttérrel kerülnek megjelenítésre. A piros érték a gépkezelő számára a következőt jelentik „Figyelem, itt cselekedni kell!” Ám a beavatkozás határai nem szabványosítottak, ezért a felelős személyre van bízva, hogy itt adott esetben cselekedjen. Nincs olyan szabvány, amely pontos felvilágosítást adna arra vonatkozóan, hogy milyen szennyeződéseket tartalmazhat egy forraszfürdő. Csak az amerikai Joint Industry Standard J-STD-001F szabvány dolgozott ki erre nézve irányelveket. (Összhangban az IPC J-STD-006C szabvánnyal. A szerk.) Nyomtatott áramköri kártyák, alkatrészek és ritkábban az erodált berendezés is az idők folyamán oly mértékben megváltoztatják a forrasztóötvözet összetételét, hogy szükségessé válik a beavatkozás. A réz, az ezüst, az arany, a nikkel és részben az ólom is a legtöbb esetben a főbűnösök abban, ha problémák lépnek fel. Ezért ezek az elemek különös figyelmet igényelnek. Ezeknek és más fémeknek a koncentrációjában beálló változások is gyakran hosszú távú következményekkel járhatnak. Amikor nagyobb számban lépnek fel a forrasztási hibák, akkor már gyakran túl késő! Itt csak a folyamatok jobb kézben tartása segít. Ekkor kezdődik a tulajdonképpeni forraszfürdő-felügyelet. Amennyiben a vizsgálat a beavatkozási határok megsértését mutatja, a minőségi problémák megelőzése érdekében módosítás szükséges. Ez a fürdő részleges cseréjét vagy egy úgynevezett refill (utántöltő ötvözetek) alkalmazását jelenti.
Ólommentes lágyforraszok felhasználása
Ólommentes lágyforraszok használata esetén a réztartalom szabályozása jelent kihívást: kb. 0,85%-os tartalom felett megnövekszik a hídképződés veszélye, ennél is nagyobb koncentrációk rideg csatlakozásokhoz és a likvidusz megnövekedéséhez vezetnek. Rézben szegény ekvivalens ötvözetek segítségével kiegyenlíthető a réz beoldódása, melynek során réz halmozódik fel a forraszfürdőben. Így csökken a hídképződés. Ritka esetekben, kiváltképpen alacsony folyamat-hőmérsékletek esetén, a hidegövezetekben tű alakú intermetallikus fázisok (Cu6Sn5) halmozódnak fel, amelyek csak nehezen oldódnak ismét. Ezek eltávolítására gyakran csak a fürdő felszínéről történő manuális leszedés vagy a teljes fürdőcsere segít.
A RoHS-direktíva tiltja többek között a 0,1% feletti ólomtartalmat. Amennyiben ilyen szennyeződés keletkezeik, azt gyakran az alkatrészek viszik be, de időnként előfordul a forraszfürdő téves feltöltése is. Amennyiben fennáll a RoHS-irányelvek szerinti gyártás kötelezettsége, elkerülhetetlen a csere vagy az azonnali felhígítás.
A berendezés ellenőrzése rongálódások szempontjából
Az ezüst az ón/réz ötvözetekben inkább zavaró, a szennyeződések itt matt felületekhez vezetnek. A nikkel gyakran a mikroötvözött ötvözetek része: szemcsefinomító elemnek számít, és minimalizálja a vörösréz beoldódását. 0,1 százalék feletti értékek azonban kritikussá válnak, mivel ezek nedvesítési problémákhoz vezethetnek. A növekvő aranykoncentráció (kb. 0,1%-tól) nyúlóssá teszi a forraszt, és elveszi a fényét. Az ennél is nagyobb koncentráció a kötés elridegedéséhez vezet. A vas problémás elem. A forraszfürdő hosszabb időn keresztül szennyeződhet anélkül, hogy ez feltűnne. A szivattyúk, nyomócsővezetékek és más, forraszfürdőbe merülő szerkezeti elemek erodálnak, amit gyakran jó ideig nem fedeznek fel. Az oldott alkotóelemek elosztása nagyon inhomogén, a vas a mintákban is kiválásra hajlamos, aminek következtében megnehezül a detektálás és a mennyiség meghatározása. 0,03% feletti koncentrációk rideg forrasztási helyekhez és szemcsés megjelenéshez vezetnek.
A megítélést megnehezíti, hogy az ipari berendezések gyártásában felhasznált alapanyagok, például a króm és a titán, rendszerint nem tartoznak a forrasztószerek gyártóinak laboratóriumi elemzési portfóliójához. Ezért javasolt a felszerelések rongálódások szempontjából történő rendszeres ellenőrzése és adott esetben cseréje. A horgany, a kadmium és az alumínium nagy affinitással rendelkeznek az oxigénhez. Így már alacsony tartalmak esetén is oxidok képződnek, amelyek felhalmozódnak a felületen. Itt már 0,005% feletti koncentrációk is forrasztási hibákhoz vezethetnek. Az arzén leválást okoz, 0,05% feletti koncentrációk esetén javasolt az ötvözet cseréje.
A magas bizmuttartalmak, az ólomhoz hasonlóan, matt felületeket eredményeznek. Annak ellenére, hogy a bizmut többek között jobb termikus szilárdságot biztosít, kerülni kell a megnövekedett ólomtartalommal való kombinációt, mivel ez a forraszmeniszkusz beszívódásához vezethet. Az antimon növeli a lágyforraszok húzószilárdságát, ám 0,5% feletti koncentráció már negatív hatással lehet a nedvesítés sebességére.
Minden folyamat egyedi
A forraszfürdő felügyelete figyelmet igényel. Mivel minden folyamat egyedi, ezért nehéz általános kijelentést tenni a szükséges vizsgálati időközök tekintetében. A gyakoriságot azonban a forrasztott nyomtatott áramköri kártyák számához és a forraszanyag-fogyasztáshoz kell igazítani. A forrasztási folyamatok módosítása, az ötvözetrendszer vagy a nyomtatott áramköri kártyák felületi kiképzésének változtatása után észszerű lehet az időközök lerövidítése a kezdeti időszakban. Az ügyfelek számára nyújtott szolgáltatásként a többnyire ingyenes forraszfürdő-elemzés szolgál, valamint a segítségnyújtás minden felmerülő kérdés és az összes alkalmazás tekintetében.
A képeket a Seho Systems biztosította
