Шарики припоя (solder ball) — это дефект пайки (solder defect), представляющий собой отдельные, обычно сферические частицы припоя (solder alloy), несмачиваемо прилипшие к непредназначенным для пайки поверхностям. В соответствии со стандартом IPC-A-610, данный дефект классифицируется как нежелательный, так как шарики могут вызывать короткие замыкания (Short circuits), нарушать электрическую изоляцию и снижать общую надёжность электронной сборки (electronic assembly). Чаще всего шарики припоя наблюдаются после процессов групповой пайки, таких как пайка оплавлением (reflow soldering) или пайка волной (wave soldering).
Механизм образования и причины
Образование шариков припоя связано с процессами окисления (oxidation), разбрызгивания (splattering) и разделения фаз (phase separation) во время плавления и отверждения паяльной пасты (solder paste) или припоя. Основными причинами являются:
-
Низкое качество или неправильное хранение паяльной пасты, приводящее к высыханию флюса (flux) или окислению порошка припоя (solder powder).
-
Избыточное количество паяльной пасты на контактных площадках, что способствует её вытеканию за пределы зоны смачивания.
-
Некорректный температурный профиль (thermal profile) оплавления, особенно слишком быстрый нагрев, вызывающий «вскипание» летучих компонентов флюса.
-
Загрязнение поверхности платы остатками, препятствующими равномерному смачиванию, или использование материалов с неподходящей паяемостью (solderability).
Контроль и профилактика в контрактном производстве
Для предотвращения дефекта контрактный производитель должен строго контролировать параметры технологического процесса. Это включает валидацию температурных профилей в соответствии с рекомендациями стандарта IPC-7530, контроль качества и условий хранения паяльной пасты по IPC J-STD-005, а также обеспечение чистоты поверхности плат перед пайкой. Автоматический оптический контроль (Automated Optical Inspection, AOI) после оплавления позволяет выявить наличие шариков. Согласно IPC-A-610, критерии приемлемости (acceptability criteria) для шариков припоя зависят от их размера, количества и расстояния до ближайших проводников. Например, для изделий класса 3 не допускаются шарики вблизи непокрытых проводников. Аналогичные принципы классификации дефектов изложены в ГОСТ Р 56251-2014.
Источники: IPC-A-610 (Acceptability of Electronic Assemblies), IPC J-STD-005 (Requirements for Solder Pastes), IPC-7530 (Guidelines for Temperature Profiling for Mass Soldering Processes), ГОСТ Р 56251-2014 (Платы печатные. Классификация дефектов).