Apa itu bintik hitam pada sambungan solder bebas timbal ini?

Saya baru saja berubah menjadi solder bebas timah (saya sekarang menggunakan "SMDSWLF.031 Chip Quik, sebuah solder Sn96.5 / Ag3.0 / Cu0.5 dengan fluks tidak bersih 2,2%) tapi saya tidak yakin apa Saya melihat ketika memeriksa papan saya.

Gambar-gambar berikut menunjukkan contoh: yang pertama diambil setelah penyolderan dan saya pikir residu kuning di sekitar sambungan adalah fluks tapi saya tidak tahu apa itu bintik hitam pada solder; yang kedua diambil setelah membersihkan papan dengan alkohol isopropil dan residu kuning hilang tetapi bintik hitam masih ada.

Stasiun solder saya biasanya diatur antara 350 dan 375 Celcius (biasanya yang terakhir sejak perubahan menjadi solder bebas timbal) tetapi tampaknya pengaturan suhu tidak membuat perbedaan pada penampilan bintik hitam.

Apa yang saya lihat adalah bahwa bintik hitam lebih sering muncul pada bantalan yang lebih besar. Saya bertanya-tanya apakah itu karena saya meninggalkan besi solder lebih banyak waktu memanaskan solder dan itu membakar fluks.

Ketika digunakan solder bertimbal tidak pernah melihat bintik-bintik hitam (dan sendi tampak lebih bagus). Namun, saya tidak dapat kembali menggunakan solder bertimbal (persyaratan peraturan).

Jadi, pertanyaan saya adalah apa residu hitam itu? Dan sebagai pertanyaan sekunder: apakah itu tanda sambungan yang buruk atau teknik solder yang buruk?

Informasi tambahan: sebagian besar komponen yang saya gunakan memiliki timahnya yang sudah jadi. Bantalan PCB telah selesai HASL (bebas timah).

Pembaruan : Saya menguji dengan PCB dari penyedia yang berbeda (mencurigai sesuatu di HASL selesai bantalan PCB) dan bahkan mencoba papan prototipe tembaga telanjang tetapi bintik-bintik hitam masih ada. Saya juga mencoba membersihkan kawat solder sebelum menyolder, karena saya tidak menggunakan kawat solder dari gulungan asli, tetapi itu dikemas kembali dengan tangan dalam tabung plastik yang lebih kecil (mencurigai residu dari tangan orang yang melakukan pengemasan ulang). Saya juga mencoba menggunakan suhu yang lebih rendah, turun ke 275 Celcius (terima kasih kepada @metacollin untuk menyarankan itu), dan mengubah ujung besi solder. Namun bintik hitam itu masih ada.

Kemudian saya telah memeriksa ulang sambungan solder dengan sumber cahaya berbeda. Sekarang terbukti bahwa bintik-bintik hitam itu bukan residu, tetapi depresi kecil atau lubang di permukaan solder. Jadi sekarang saya memeriksa papan dengan lampu yang berbeda, karena yang saya gunakan sebelumnya melemparkan bayangan keras itu.

Sebagai catatan, menurunkan suhu ke 275-300 Celcius benar-benar meningkatkan solder. Saya terkejut menggunakan suhu yang lebih tinggi benar-benar membuat peleburan solder bebas timah lebih lambat. Saya kira fluks dibakar terlalu cepat dan itu membuatnya lebih buruk dengan suhu yang lebih tinggi.

Saya juga menghubungi pabrikan solder, mereka yang menyarankan untuk menguji dengan PCB yang berbeda untuk menyingkirkan sesuatu di lapisan pad.

Sn96.5 / Ag3.0 / Cu0.5 liquidus solder adalah 217 ° C, dan titik eutektik 63/37 tua yang baik adalah 189 ° C. Jadi ya, suhu Anda berubah terlalu panas. Sebagian besar suku cadang diberi peringkat 260 ° C selama maksimal 10 detik. Menyolder pada suhu yang telah Anda gunakan dapat berpotensi merusak komponen, telah melemahkan lem di bawah setiap bantalan yang Anda solder (tembaga terpaku pada FR4), menghasilkan asap yang jauh lebih berbahaya, sesuatu yang sudah lebih berbahaya dengan solder bebas timah , dan umumnya tidak ada gunanya.

Saya rasa saya tahu mengapa setrika Anda dinaikkan setinggi itu. Jika itu, dan tidak ada pelanggaran yang dimaksudkan, besi jelek atau bahkan besi bagus dengan ujung jelek, Anda perlu mengubahnya ke suhu yang jauh lebih tinggi dari biasanya untuk mengatasi hambatan termal jelek ujung jelek itu untuk memulai sambungan. Namun, begitu sambungan membasahi ujung dengan kuat, hambatan termal turun secara signifikan, dan sambungan akan mengalami suhu yang terlalu tinggi dengan kekuatan penuh. Jadi, bahkan jika sepertinya itu adalah suhu yang diperlukan untuk mulai melelehkan solder dalam jumlah waktu yang wajar, setelah meleleh, itu mungkin menjadi terlalu panas.

Bahkan, saya memiliki besi Hakko dengan ujung palsu yang jelek dan saya terus-menerus menyetelnya pada kisaran suhu yang tepat yang Anda gunakan untuk menyolder bebas timah, setidaknya sampai saya menyadari apa yang sedang terjadi. Kadang-kadang saya bahkan menabraknya hingga 400 ° C. Yang sekarang saya tahu adalah ide yang buruk.

Ada cara yang sangat sederhana untuk mengetahui apakah ujung besi Anda bagus atau tidak, Anda seharusnya tidak menggunakannya untuk pekerjaan elektronik nyata. Lepaskan dari setrika dan gunakan magnet untuk mengetahui seberapa magnetiknya. Seharusnya tidak sama sekali magnetik, atau mungkin sangat sangat lemah. Tip yang baik memiliki inti tembaga, dan mungkin jaket baja tipis atau shim di dalam, tetapi selain itu tidak ada jumlah bahan feromagnetik yang signifikan. Tip buruk akan menggunakan baja / besi, karena jauh lebih murah. Sayangnya, itu juga akan menghasilkan tip dengan urutan 6 kali hambatan termal, yang benar-benar tidak OK.

Oke, sekarang saya akhirnya bisa menjawab pertanyaan Anda!

Bintik-bintik gelap itu adalah sisa dari fluks berbasis resin. Fluks yang tidak bersih sering dibuat dari resin yang larut dalam air (vs rosin) dan selama pemanasan, sebagian besar akan menguap. Biasanya, ada beberapa padatan inert yang tersisa, dan suhu tinggi akan menyebabkan mereka teroksidasi (atau sesuatu) dan berubah menjadi cokelat menjadi hitam. Padatan-padatan ini sangat bertolak belakang dengan apa yang diinginkan solder untuk dibasahi, sehingga akan menggumpal dan didorong ke permukaan sambungan solder cair. Seharusnya lepas tetapi mungkin hanya dengan beberapa goresan kasar, seperti dengan sikat kawat. Sejauh yang saya tahu, itu seharusnya tidak memiliki dampak yang berarti pada sambungan, tetapi jika Anda ingin menghindari ini, saya sarankan menurunkan suhu besi Anda (dan mungkin mendapatkan tip baru dan / atau besi tergantung, sehingga penyolderan efektif pada kata suhu lebih rendah), meskipun ini mungkin tidak sepenuhnya menyelesaikan masalah. Kadang-kadang, hanya ada beberapa kotoran lembam dalam batch tertentu fluks solder. Tidak apa-apa asalkan didorong keluar dari sambungan ke permukaan, yang hampir selalu demikian.

Oh, satu hal lagi: tidak ada fluks bersih. Seharusnya disebut "tidak ada pembersihan mendesak", tetapi sebagian besar fluks yang dibiarkan tidak bersih pasti akan meninggalkan film atau residu, dan sementara mereka tidak akan benar-benar menggerogoti tembaga jejak jika dibiarkan di papan selama beberapa hari atau lebih, saya telah mendengar bahwa mereka tidak selalu lembam seperti yang orang pikirkan. Itu masih bisa menyebabkan masalah, meskipun pada skala waktu yang lebih lama (bulan). Tetapi, sebagian besar dari apa yang ada dalam paragraf ini hanyalah hal-hal yang saya dengar dari insinyur lain yang saya percayai, tetapi saya tidak memiliki data aktual untuk mendukungnya, jadi bawalah satu tas garam dll.