I materiali per la saldatura selettiva

L’incessante sviluppo delle tecnologie ha portato alla progettazione di schede elettroniche sempre più piccole e complesse dove ai componenti con montaggio SMT si affiancano ancora quelli di tipo tradizionale ad inserzione.

Da questo nasce l’esigenza di utilizzare la saldatura selettiva.

L’impiego di queste nuove tecnologie ha obbligato i produttori di leghe saldanti e flussanti allo sviluppo di prodotti specifici per la saldatura selettiva.

Nelle saldatrici selettive la stazione di flussatura è di norma costituita da uno spray flux o da un flussatore drop jet. Il primo rilascia un cono di flussante ed è più indicato per aree discretamente estese, mentre il secondo delimita l’area di lavoro con estrema precisione poiché, rilascia il flussante in microsfere che vanno a colpire direttamente la zona interessata senza contaminare quanto non interessato alla saldatura.

Il flussante per la saldatura selettiva deve garantire buona capillarità per facilitare la propagazione nel foro THT e grande stabilità termica. I processi di preriscaldo e saldatura determinano infatti tempi di esposizione al calore molto più lunghi rispetto alla saldatura ad onda. Le temperature raggiunte dal pcb non sono più elevate rispetto ai processi tradizionali ma la durata stessa del processo è normalmente più lunga.

La qualità del prodotto può quindi essere fortemente influenzata dall’impiego di un flussante non adatto alla saldatura selettiva. Mancata risalita nei fori passanti, giunti non correttamente formati e opachi, formazione di solder ball e corti, presenza di residui sono solo alcune delle principali problematiche che possono presentarsi.

Anche l’affidabilità della scheda assemblata è fortemente influenzata dal flussante utilizzato. Le applicazioni sono sempre più soggette ad un aumento della domanda di SIR (Surface Insulation Resistance, resistenza d’isolamento superficiale) in legame con i bassi livelli di segnale usati nei circuiti. L’impiego di apparecchiature elettroniche in condizioni ambientali sempre più difficili può determinare l’aumento di formazioni dendritiche e quindi di corti circuiti soprattutto in presenza di dettagli minuti negli assemblati. L’impiego di flussanti a base acquosa con classificazione OR (organica) determinano una diminuzione sostanziale dell’affidabilità del prodotto poiché essendo igroscopici hanno maggiore capacità di assorbire molecole d’acqua presenti nell’ambiente circostante e quando non totalmente eliminati mostrano una maggiore tendenza alla formazione di dendriti.

Anche la lega saldante utilizzata in saldatura selettiva deve avere caratteristiche ben precise. La prossimità dei componenti Smt con i giunti da saldare impone l’impiego di nozzle sempre più piccoli. Nozzle da 6 e 8mm sono ormai una costante ed è sempre più comune l’utilizzo di diametri ancora inferiori. Ovviamente, è fondamentale che la lega sia estremamente fluida per poter fuoriuscire dai nozzle oltre che per risalire nei fori passanti. Inoltre è fondamentale che abbia una migliore tensione superficiale, determinante nelle varie fasi di contatto dell’onda sul nozzle.

Il bilanciamento della lega saldante Lead Free è soggetto a diverse variazioni soprattutto per quanto riguarda il contenuto di rame. Tempi di contatto sul punto di saldatura più lunghi rispetto al processo ad onda possono determinare una maggiore dissoluzione di rame dai PCB. La lega può quindi essere soggetta a variazioni significative nella composizione ancor più facilmente a causa delle limitate dimensioni dei pozzetti.

Altro aspetto fondamentale è la composizione stessa della lega. Diversi produttori hanno sollevato il problema legato alla presenza di fosforo nelle leghe impiegate nelle saldatrici selettive. Studi effettuati dalle stesse aziende hanno dimostrato che l'aggiunta di fosforo riduce drasticamente la durata degli ugelli arrivando in alcuni casi a sole 2 ore circa di vita utile.

Il fosforo provoca una forte crescita di particelle intermetalliche che, in determinate condizioni, sono esposte direttamente all'atmosfera di gas protettivo. Il contenuto di ossigeno residuo dell'atmosfera provoca la loro ossidazione, che riduce la bagnabilità dei nozzle.

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