¿Cuáles son esos puntos negros en estas juntas de soldadura sin plomo?

Acabo de cambiar a soldadura sin plomo (ahora estoy usando "SMDSWLF.031 de Chip Quik", una soldadura Sn96.5 / Ag3.0 / Cu0.5 con un flujo no limpio de 2.2%) pero no estoy seguro de qué Estoy viendo al inspeccionar mis tablas.

Las siguientes imágenes muestran un ejemplo: la primera fue tomada después de soldar y creo que el residuo amarillo alrededor de la junta es fundente, pero no sé cuáles son esos puntos negros en la soldadura; la segunda se tomó después de limpiar la placa con alcohol isopropílico y el residuo amarillo desapareció pero las manchas negras todavía están allí.

Mi estación de soldadura generalmente se establece entre 350 y 375 grados Celsius (generalmente la última desde el cambio a la soldadura sin plomo), pero parece que la configuración de temperatura no hace ninguna diferencia en la apariencia de los puntos negros.

Lo que veo es que las manchas negras aparecen con mayor frecuencia en almohadillas más grandes. Me pregunto si es porque dejé el soldador más tiempo calentando la soldadura y eso quemó el fundente.

Cuando se usa soldadura con plomo, nunca se veían esos puntos negros (y las juntas se veían mejor). Sin embargo, no puedo volver a usar soldadura con plomo (requisito reglamentario).

Entonces, mi pregunta es ¿qué es ese residuo negro? Y como pregunta secundaria: ¿es un signo de una mala unión o quizás una mala técnica de soldadura?

Información adicional: la mayoría de los componentes que estoy usando tienen sus contactos terminados en estaño. Las almohadillas de PCB tienen acabado HASL (sin plomo).

Actualización : probé con PCB de un proveedor diferente (sospechando algo en el acabado HASL de las almohadillas de PCB) e incluso probé placas prototipo de cobre desnudo, pero los puntos negros todavía estaban allí. También intenté limpiar el cable de soldadura antes de soldar, porque no uso el cable de soldadura del rollo original, pero fue reenvasado a mano en tubos de plástico más pequeños (sospechando residuos de las manos de la persona que realiza el reenvasado). También intenté usar una temperatura más baja, hasta 275 Celcius (gracias a @metacollin 's por sugerir eso), y cambié la punta del soldador. Sin embargo, los puntos negros todavía estaban allí.

Luego volví a comprobar las uniones de soldadura con una fuente de luz diferente. Ahora es evidente que esos puntos negros no son residuos, sino pequeñas depresiones o hoyos en la superficie de la soldadura. Así que ahora estoy inspeccionando los tableros con una lámpara diferente, porque la que usé anteriormente proyecta esas sombras duras.

Como nota al margen, bajar la temperatura a 275-300 Celsius realmente mejoró la soldadura. Estoy sorprendido de que usar una temperatura más alta en realidad haya hecho que la fusión de la soldadura sin plomo sea más lenta. Supongo que el flujo se estaba quemando demasiado rápido y eso empeoró con la temperatura más alta.

También me puse en contacto con el fabricante de la soldadura, que sugirió probar con diferentes PCB para descartar algo en el acabado de la almohadilla.

El líquido de la soldadura Sn96.5 / Ag3.0 / Cu0.5 es de 217 ° C, y el viejo punto eutéctico de 63/37 es de 189 ° C. Entonces sí, la temperatura ha subido demasiado. La mayoría de las piezas están clasificadas para 260 ° C durante 10 segundos máx. Soldar a las temperaturas que ha estado utilizando puede dañar los componentes, ha debilitado el pegamento debajo de cada almohadilla que suelda (el cobre está pegado al FR4), produciendo humos significativamente más peligrosos, algo que ya es más peligroso con soldaduras sin plomo , y generalmente no hace nada bueno.

Creo que sé por qué tienes tu hierro tan alto. Si es, y sin intención de ofender, una plancha de mierda o incluso una buena plancha con una punta de mierda, necesitará subirla a una temperatura mucho más alta de lo normal para superar la resistencia térmica de la punta de mierda para comenzar una junta. Sin embargo, una vez que la junta humedece firmemente la punta, la resistencia térmica disminuye significativamente y la junta experimentará esas temperaturas demasiado altas con toda su fuerza. Entonces, incluso si parece que esa es la temperatura que se necesita para comenzar a derretir la soldadura en un período de tiempo razonable, una vez que se está derritiendo, puede calentarse demasiado.

De hecho, tenía una plancha Hakko con una punta falsa y estaba constantemente configurada en el rango exacto de temperatura que está utilizando para soldar sin plomo, al menos hasta que me di cuenta de lo que estaba sucediendo. A veces incluso lo subí a 400 ° C. Lo que ahora sé que fue una mala idea.

Hay una manera muy simple de saber si la punta de su plancha es buena o no debe usarla para trabajos electrónicos reales. Sácalo de la plancha y usa un imán para ver qué tan magnético es. No debe ser magnético en absoluto, o tal vez muy, muy débilmente magnético. Las buenas puntas tienen núcleos de cobre, y tal vez una delgada chaqueta de acero o cuña en el interior, pero por lo demás no hay una cantidad significativa de material ferromagnético. Las puntas malas usarán acero / hierro, ya que es mucho menos costoso. Desafortunadamente, también dará como resultado una punta del orden de 6 veces la resistencia térmica, lo que realmente no está bien.

OK, ¡ahora finalmente puedo responder a tu pregunta!

Esas manchas oscuras son restos del fundente a base de resina. Los fundentes sin limpieza a menudo están hechos de resinas solubles en agua (frente a la colofonia) y durante el calentamiento, la mayor parte se evaporará. Sin embargo, generalmente quedan algunos sólidos inertes, y las altas temperaturas harán que se oxiden (o algo así) y se vuelvan de color marrón a negro. Estos sólidos son muy opuestos a lo que la soldadura quiere humedecer, por lo que se agrupará y empujará a la superficie de la junta de soldadura fundida. Debería salir pero probablemente solo con un poco de raspado áspero, como con un cepillo de alambre. Hasta donde sé, no debería tener un impacto significativo en la articulación, pero si desea evitar esto, le sugiero que baje la temperatura del hierro (y posiblemente obtenga una nueva punta y / o hierro dependiendo, por lo que la soldadura es efectiva) temperatura más baja), aunque esto puede no resolver totalmente el problema. A veces, solo hay algunas impurezas inertes en un lote particular de flujo de soldadura. Está bien siempre que se empuje fuera de la unión hacia la superficie, lo que casi siempre es.

Oh, una última cosa: no hay flujo limpio no lo es. Debería llamarse "sin limpieza urgente", pero la mayoría de los fundentes etiquetados sin limpieza ciertamente dejarán una película o residuo, y si bien no van a comer completamente el cobre de un rastro si se deja en el tablero durante unos días. o más, he oído que no siempre son tan inertes como parece pensar la gente. Todavía podría causar problemas, aunque en una escala de tiempo mucho más larga (meses). Pero, la mayor parte de lo que está en este párrafo es simplemente cosas que he escuchado de otros ingenieros en los que confío, pero no tengo ningún dato real que lo respalde, así que traiga una bolsa de sal, etc.