En soldadura, entender la causa y cura para NWO (Aperturas no humedecidas)

Hace varios años Intel Corporation resaltó un defecto que se llamó convenientemente Apertura no Humedecida (NWO). Otros se han referido a esto como "bola colgante". Es un defecto de soldadura asociado con componentes abultados, específicamente componentes abultados fabricados a partir de sustratos orgánicos delgados, como los procesadores Haswell e Ivy Bridge de Intel. Mi colega Derrick Herron escribió recientemente sobre este defecto aquí.

NWO es muy simple en naturaleza. La pasta de soldadura se imprime mediante una plantilla sobre una placa de circuito delgada e impresa FR4. El componente abultado se coloca, junto con otros dispositivos SMT y el conjunto se envía a través de un horno de reflujo para efectuar la soldadura de los componentes SMT a la PCB. Debido a la naturaleza delgada de los sustratos utilizados en la construcción del componente abultado, además de, a menudo, múltiples matrices de silicio ubicadas asimétricamente sobre la superficie del sustrato orgánico, el componente abultado presenta una cierta cantidad de deformación desde el momento inicial.  Además, de nuevo debido a la naturaleza delgada del sustrato componente abultado con múltiples matrices de silicio situadas asimétricamente y placas de circuito impreso a menudo muy delgadas, durante el ciclo de reflujo se produce una cantidad considerable de deformación del componente abultado y de la placa de circuito impreso.  A medida que las esquinas y bordes del componente abultado se deforman lejos de la superficie del PCB, los depósitos de pasta de soldadura se adhieren a los abultamientos periféricos y se levantan de las almohadillas. Durante esta separación, la pasta de soldadura vuelve a fluir y se combina con el abultado de soldadura sobre el componente. La pasta de soldadura nunca humedece con éxito la almohadilla y se crean NWO.

Este fenómeno es más relevante con almohadillas de cobre recubiertas de OSP. Puede ocurrir con otros acabados de almohadilla como ENIG, Sn de inmersión y Ag de inmersión, pero rara vez sucede. Esto sucede puesto que el recubrimiento OPS sobre la almohadilla es orgánico y no metálico. Preferentemente, la pasta de soldadura se adhiere a y humedece una superficie metálica como el abultamiento de soldadura sobre el componente opuesto a este recubrimiento orgánico.

Las pastas de soldadura que están diseñadas para mitigar NWO presentan una composición química de fundente que penetra a través del recubrimiento OSP, lo que permite que el estaño en las partículas de aleación de soldadura se difunda dentro del cobre y que se inicie la unión con el cobre, de modo que se queda pegada a la almohadilla y no se levanta cuando el componente se comba. Es posible que esto termine creando otro defecto llamado HIP (Cabeza en la almohada), donde la pasta de soldadura depositada en la almohadilla PCB se queda pegada a la almohadilla y la protuberancia se separa de ella a medida que el componente se comba hacia arriba y lejos. Pero, por regla general, esto se puede remediar con bastante facilidad mediante la ampliación del tamaño de la abertura para crear un depósito de pasta más grande.