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Controllo della qualità della saldatura mediante la misura dello stagno puro residuo nei rivestimenti sui PCB

Visto che le direttive UE come EU2002/95/EC e EU2002/96/EC proibiscono il ricorso a piombo e altri metalli pesanti, i sistemi di rivestimento saldabili utilizzati sui circuiti stampati devono essere privi di piombo. Tuttavia, l'uso dello stagno ad immersione comporta il rischio che, a causa dei processi di diffusione, lo stagno utilizzabile residuo nella placcatura sia insufficiente a garantire il successo dei processi di saldatura e la qualità dei giunti di saldatura. Pertanto prima della saldatura occorre controllare lo spessore dello stagno puro nel rivestimento.

La diffusione del rame nello stagno inizia subito dopo la deposizione del rivestimento di stagno. A seconda della temperatura e del tempo, possono formarsi composti intermetallici che consumano lo stagno nella placcatura fino a quando lo stagno puro residuo diventa insufficiente per produrre giunti di saldatura idonei. La perdita di stagno puro è ulteriormente esacerbata dal calore del processo di saldatura. Per ottenere giunti di saldatura adeguati, prima dell'ultimo processo di saldatura lo spessore minimo dello stagno puro deve essere di 0,3 µm, quindi lo strato iniziale di stagno appena depositato deve essere di almeno 1-1,4 µm.

Per garantire la saldabilità, occorre misurare con precisione lo spessore dello stagno puro residuo della placcatura. Il metodo coulometrico (DIN EN ISO 2177) rappresenta la scelta migliore per questo scopo.

Per dimostrare il problema della diffusione nei risultati delle misure, sono stati temperati PCB con strati di ca. 0,5 e 1 μm di stagno ad immersione su diversi spessori di rivestimento in rame e, alla fine di ogni fase di riscaldamento, è stata eseguita una misurazione con FISCHER COULOSCOPE® CMS. Lo spessore del rivestimento in rame non ha influenzato lo spessore dello stagno residuo.

Valori medi in µm per una serie di 9 (0 h rinvenimento) e 3 misure (2, 4, 6 h di tempratura); (*) non misurabile in quanto lo strato residuo di stagno puro è troppo sottile.

Spessore del rivestimento Sn
iniziale
 
Durata della procedura di
Processo di tempratura
[h]
     
   
0

2

4

6

circa. 0,5 µm

Valore medio

0,52

0,12

0,04

(*)
 
Deviazione
standard

0,004

0,004

0,003

(*)

circa. 1 µm

Valore medio

1,01

0,60

0,50

0,43
 
Deviazione
standard

0,01

0,01

0,01

0,01

Il metodo coulometrico evidenzia la diminuzione dello spessore del rivestimento in stagno puro. La serie di misurazioni con campioni da 0,5 µm mostra chiaramente che, anche dopo solo due ore di tempratura, lo stagno residuo è insufficiente a garantire una corretta saldabilità.

Per verificare la saldabilità dei sistemi di rivestimento su PCB, è possibile misurare lo spessore dello stagno puro residuo senza influenze della lega SnCu utilizzando FISCHER ; COULOSCOPE® CMS. Per ulteriori informazioni, contatta il tuo rappresentante locale FISCHER.

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