Quels sont ces points noirs dans ces joints de soudure sans plomb?

Je viens de passer à une soudure sans plomb (j'utilise maintenant "SMDSWLF.031 de Chip Quik, une soudure Sn96.5 / Ag3.0 / Cu0.5 avec un flux sans nettoyage de 2,2%) mais je ne sais pas quoi Je vois en inspectant mes planches.

Les images suivantes montrent un exemple: la première a été prise après le soudage et je pense que le résidu jaune autour du joint est un flux mais je ne sais pas quels sont ces points noirs sur la soudure; la deuxième a été prise après avoir nettoyé la planche avec de l'alcool isopropylique et le résidu jaune a disparu mais les taches noires sont toujours là.

Ma station de soudage est généralement réglée entre 350 et 375 degrés Celsius (généralement la dernière depuis le passage à une soudure sans plomb), mais il semble que les réglages de température ne font aucune différence sur l'apparence des points noirs.

Ce que je vois, c'est que les taches noires apparaissent plus fréquemment dans les plus grands pads. Je me demande si c'est parce que j'ai laissé plus longtemps le fer à souder chauffer la soudure et que le flux a brûlé.

Lorsqu'elle est utilisée, la soudure au plomb n'a jamais vu ces taches noires (et les joints étaient plus beaux). Cependant, je ne peux pas revenir en arrière pour utiliser de la soudure au plomb (exigence réglementaire).

Alors, ma question est quel est ce résidu noir? Et comme question secondaire: est-ce le signe d'un mauvais joint ou peut-être d'une mauvaise technique de soudage?

Informations supplémentaires: la plupart des composants que j'utilise ont leurs fils étamés. Les plots PCB sont finis HASL (sans plomb).

Mise à jour : j'ai testé avec des PCB d'un autre fournisseur (soupçonnant quelque chose dans la finition HASL des plaquettes de PCB) et j'ai même essayé des cartes prototypes en cuivre nu mais les points noirs étaient toujours là. J'ai également essayé de nettoyer le fil de soudure avant de souder, car je n'utilise pas le fil de soudure du rouleau d'origine, mais il a été reconditionné à la main dans des tubes en plastique plus petits (soupçonnant des résidus des mains de la personne effectuant le reconditionnement). J'ai également essayé d'utiliser une température plus basse, jusqu'à 275 Celcius (merci à @metacollin pour l'avoir suggéré), et j'ai changé la pointe du fer à souder. Pourtant, les points noirs étaient toujours là.

Ensuite, j'ai revérifié les joints de soudure avec une source de lumière différente. Il est maintenant évident que ces taches noires ne sont pas des résidus mais de petites dépressions ou piqûres à la surface de la soudure. Alors maintenant, j'inspecte les planches avec une lampe différente, car celle que j'ai utilisée précédemment projette ces ombres dures.

En remarque, l'abaissement de la température à 275-300 Celsius a vraiment amélioré le soudage. Je suis surpris qu'une température plus élevée ait ralenti la fusion de la soudure sans plomb. Je suppose que le flux était brûlé trop rapidement et cela a empiré avec une température plus élevée.

J'ai également contacté le fabricant de la soudure, c'est lui qui a suggéré de tester avec différents PCB pour exclure quelque chose dans la finition du tampon.

Le liquidus de la soudure Sn96.5 / Ag3.0 / Cu0.5 est de 217 ° C, et le bon point eutectique du vieux 63/37 est de 189 ° C. Alors oui, la température est beaucoup trop élevée. La plupart des pièces sont conçues pour 260 ° C pendant 10 secondes max. Le soudage aux températures que vous avez utilisées peut potentiellement endommager les composants, a affaibli la colle sous chaque tampon que vous soudez (le cuivre est collé au FR4), produisant des fumées beaucoup plus dangereuses, ce qui est déjà plus dangereux avec les soudures sans plomb , et ne fait généralement rien de bon.

Je pense que je sais pourquoi votre fer est monté si haut. S'il s'agit d'un fer à repasser ou même d'un bon fer à pointe merdique, et aucune infraction prévue, vous devrez le monter à une température beaucoup plus élevée que la normale pour surmonter la résistance thermique merdique de la pointe merde pour démarrer un joint. Cependant, une fois que le joint mouille solidement la pointe, la résistance thermique chute considérablement et le joint subira ces températures trop élevées en pleine force. Donc, même s'il semble que c'est la température qui est nécessaire pour commencer à fondre la soudure dans un délai raisonnable, une fois qu'elle fond, elle peut devenir beaucoup trop chaude.

En fait, j'avais un fer à repasser Hakko avec une fausse pointe de merde et je l'avais constamment réglé sur la plage de température exacte que vous utilisez pour le soudage sans plomb, au moins jusqu'à ce que je réalise ce qui se passait. Parfois, je l'ai même fait grimper jusqu'à 400 ° C. Ce que je sais maintenant était une mauvaise idée.

Il existe un moyen très simple de savoir si la pointe de votre fer est bonne ou que vous ne devriez pas utiliser pour de vrais travaux d'électronique. Retirez-le du fer et utilisez un aimant pour voir à quel point il est magnétique. Il ne doit pas du tout être magnétique, ou peut-être très très faiblement magnétique. Les bons conseils ont des noyaux en cuivre et peut-être une mince veste en acier ou une cale à l'intérieur, mais sinon aucune quantité significative de matériau ferromagnétique. Les mauvais conseils utiliseront de l'acier / du fer, car ils sont beaucoup moins chers. Malheureusement, cela entraînera également une pointe avec de l'ordre de 6 fois la résistance thermique, ce qui n'est vraiment pas correct.

OK, maintenant je peux enfin répondre à votre question!

Ces taches sombres sont des restes du flux à base de résine. Les flux non propres sont souvent fabriqués à partir de résines hydrosolubles (par rapport à la colophane) et pendant le chauffage, la plupart s'évaporent. Habituellement, il reste des solides inertes, et des températures élevées les feront s'oxyder (ou quelque chose) et brunir au noir. Ces solides sont à l'opposé de ce que la soudure veut mouiller, elle sera donc agglomérée et poussée à la surface du joint de soudure fondu. Il devrait se détacher, mais probablement seulement avec un grattage rugueux, comme avec une brosse métallique. Pour autant que je sache, cela ne devrait pas avoir un impact significatif sur l'articulation, mais si vous voulez éviter cela, je suggère d'abaisser la température de votre fer (et éventuellement d'obtenir une nouvelle pointe et / ou du fer en fonction, donc le soudage est efficace à ladite température plus basse), même si cela ne résout pas totalement le problème. Parfois, il y a juste quelques impuretés inertes dans un lot particulier de flux de soudure. C'est ok tant qu'il est poussé hors du joint vers la surface, ce qui est presque toujours le cas.

Oh, une dernière chose: aucun flux propre ne l'est pas. Cela devrait être appelé "pas de nettoyage urgent", mais la plupart des flux étiquetés pas de nettoyage laisseront certainement un film ou des résidus, et bien qu'ils ne rongent pas complètement le cuivre d'une trace s'ils sont laissés sur la carte pendant quelques jours ou plus, j'ai entendu dire qu'ils ne sont pas toujours aussi inertes que les gens semblent le penser. Cela pourrait encore poser des problèmes, bien que sur une échelle de temps beaucoup plus longue (mois). Mais, la plupart de ce qui est dans ce paragraphe est simplement des choses que j'ai entendu d'autres ingénieurs en qui j'ai confiance, mais je n'ai pas de données réelles pour les sauvegarder, alors apportez un sac de sel, etc.