Як правильно використовувати паяльну пасту?

Паяльна пастаповодження визначає продуктивність збірки SMT більше, ніж більшість інженерів хочуть визнати. Сам матеріал-суспензія металевого порошку в розплавляючому середовищі-поводиться непередбачувано, коли параметри зберігання, друку та оплавлення виходять за межі прийнятних вікон. Щоб отримати це право, потрібно розуміти металургію, реологію та термічну динаміку.

Склад має значення. Ви працюєте з 85-92% металевим порошком за вагою, як правило, SAC305 (96,5Sn/3,0Ag/0,5Cu) для безсвинцевих застосувань, суспендованих у системі флюсу, що містить активатори, модифікатори реології та розчинники.

Класифікація за розміром часток відповідає IPC J-STD-005:

Тип 3: 25-45 мкм (стандартний крок)

Тип 4: 20-38 мкм (тонкий крок до 0,4 мм)

Тип 5: 15-25 мкм (надтонкі, 0201 компоненти)

Тип 6 і далі для 01005

Ось те, про що ніхто не розповідає в техніці: дрібніший порошок окислюється швидше. Паста типу 5, яка стоїть на вашій полиці, втрачає термін служби швидше, ніж паста типу 3. Співвідношення-площі-до-об’єму працює проти вас.

Я бачив, як зупиняли виробничі лінії, тому що хтось залишив пасту на ніч. Пошкодження не завжди видно.

Вимоги до охолодження:
Тримайте її між 0-10 градусами. Незаморожене заморожування спричиняє поділ флюсу, який ніколи не відновлюється повністю, навіть після змішування. Металевий порошок осідає, летючі речовини перерозподіляються нерівномірно, і ваші перші відбитки дня це покажуть.

Прогрівання-перед використанням займає більше часу, ніж люди це планують. 500-грамова банка потребує мінімум 4 години при кімнатній температурі, все ще закрита. Відкриття холодної пасти вводить конденсат безпосередньо на частинки порошку. Окислена пудра погано змочується. Крапка.

Термін придатності 6- місяців, надрукований на контейнерах, передбачає ідеальні умови. У реальних холодильниках змінюються температури. Двері відчиняються. Та паста, яку ви купили в січні, може добре друкувати в березні, але дасть вам випадкові кульки припою до квітня.

Use Solder Paste

Ось тут і з’являється ремесло.

Тиск ракелязазвичай виходить 3-8 кг, але фактична кількість залежить від в’язкості пасти, товщини трафарету, щільності отворів — надто багато змінних, щоб дати універсальне налаштування. Почніть з 5 кг і регулюйте залежно від того, що вам повідомляє SPI.

Швидкість друкустворює компроміс, про який ніхто не згадує в навчальних матеріалах: вищі швидкості (60-80 мм/с) покращують пропускну здатність, але зменшують заповнення апертури на малих-дистанціях. Знизьте швидкість до 25-40 мм/с для кроку 0,4 мм і нижче. Пасті потрібен час, щоб скочуватися в отвори, а рух котячого циліндра пасти, що рухається попереду ракеля, визначає якість заповнення.

Швидкість відокремленняпісля друку має працювати 1-3 мм/с для стандартної роботи. Зменшення до 0,5 мм/с для надтонкого кроку. Швидке відокремлення спричиняє піки, коли паста підтягується до піків, а не вивільняється чисто. Ці вершини опускаються вбік і перекривають сусідні подушечки.

Трафаретний дизайн впливає на все, що йде далі:

Правило діафрагми	Формула	Чому це важливо
Коефіцієнт площі	Площа отвору ÷ площа стіни Більше або дорівнює 0,66	Нижче клейстер наклеюється на стіни
Співвідношення сторін	Ширина ÷ товщина Більше або дорівнює 1,5	Забезпечує випуск

Для трафарету товщиною 0,12 мм із отворами 0,25 мм математика ледве працює. Ось чому для складання 0201 часто потрібні трафарети 0,08 мм або навіть 0,06 мм із пастою типу 5. Складні допуски.

Як тільки паста потрапляє на трафарет, починається окислення. Годинник запускається.

Максимальний термін служби трафарету: 8 годин (хоча 4-6 безпечніше)

Максимальний час до оплавлення після друку: 4 години

Інтервал замісу під час тривалих циклів: кожні 30-60 хвилин

Цей останній пункт постійно ігнорується. Паста розріджується при зсуві (тиксотропна поведінка), потім повільно відновлює в'язкість у стані спокою. Але після 20-30 циклів друку реологія змінюється. Вимішування лопаткою-30 секунд, складні рухи-відновлює структуру.

Частота очищення трафарету залежить від вашого типу помилки. Почніть із кожних 10 роздруківок, використовуючи суху серветку, вологу – кожні 30. Вакуумне чищення усуває накопичення пасти в отворах, але не усуває засохлі залишки. Якщо після 15-20 відбитків ви бачите перемичку, коли її не було під час запуску, ваш інтервал очищення неправильний.

Профіль створює або розриває стик.

Зона попереднього нагріву(навколишнє середовище до ~150 градусів)

: Максимум 1-2 градуси/с. Швидші зміни викликають вибухове випаровування кульок припою. Системі флюсу потрібен час, щоб активувати та зменшити оксиди на поверхні як порошку, так і подушечки.

Зона замочування(150-200 градусів)

: Затримайтеся на 60-90 секунд. Ось де flux робить свою роботу. Занадто короткий, ви отримаєте сечовипускання та погане змочування. Занадто довго, флюс вичерпується перед оплавленням і з’єднання окислюються.

Зона оплавлення:

SAC305 плавиться при 217 градусах. Час над ліквідусом (TAL) повинен складати 45-75 секунд з максимальною температурою 235-245 градусів. Перевищення 250 градусів загрожує підняттям накладки на дешевих ламінатах і прискорює ріст інтерметалів.

Охолодження:

2-4 градуси/с максимум. Швидше охолодження створює крихку мікроструктуру шва. Повільніше охолодження-особливо з платами з великою термічною масою дозволяє інтерметалічним шарам зростати.

Жорстокий секрет розробки профілю: почніть з рекомендацій виробника пасти, а потім налаштуйте для фактичної збірки. Теплова маса залежить від конструкції плати. Суміш компонентів має значення. Профіль, ідеальний для одного продукту, не підходить для іншого.

Use Solder Paste

Припійні кулькирозкидані навколо компонентів мікросхеми: у дев’яти випадках із десяти це або дефект друку (осадження перед розміщенням), або надто агресивний нагрів. Перевірте розмір отвору трафарету порівняно з розміром подушечки-паста, що виходить за межі підкладки, провисає та кульки під час оплавлення.
Встановлення надгробківна малих пасивах: Нерівномірний нагрів кінців компонентів. Сторона, яка досягає ліквідусу, спочатку тягне деталь вертикально, оскільки поверхневий натяг діє лише на розплавлену сторону. Виправлення включають коригування розташування (центрування), конструкції колодки (термічний баланс) і інколи модифікацію профілю-але, чесно кажучи, основною причиною зазвичай є геометрія пластини.
Голова-в-подушкуна BGA: вставте на колодку, але не зливається з кулькою на компоненті. Викликано деформацією плати або компонента під час оплавлення. Кулька та паста плавляться, але фізичний зазор перешкоджає зливанню. Іноді допомагає підвищення максимальної температури. Як і зменшення TAL для мінімізації викривлення. Вакуумне оплавлення вирішує проблему, але коштує грошей.
сечовипускання: Певна кількість є неминучою для сплавів SAC-зазвичай 10-25% пустот у з’єднаннях BGA вважається прийнятним для побутової електроніки. Попит на автомобільні характеристики менше 10%. Зменшення порожнеч вимагає тривалого замочування, контрольованого наростання-до-піку, а іноді й спеціальних паст із низьким вмістом сечовипускань, які коштують значно дорожче.

SPI (перевірка паяльної пасти) після друку виявляє понад 70% дефектів, перш ніж вони стануть дорогими. Виміряйте висоту, площу та об’єм. Встановіть жорсткі обмеження для критичних компонентів-±35% обсягу для 0201, ±50% для більших пасивів.

AOI після-оплавлення виявляє проблеми розміщення та дефекти формування суглобів. Рентгенівське випромінювання стає необхідним для BGA, QFN та будь-чого, що має приховані з’єднання. Якщо ви використовуєте BGA без рентгенівського випромінювання, ви літаєте наосліп на ~30% своїх суглобів.

Технологічна здатність (Cpk) для об’єму відкладення пасти повинна перевищувати 1,33 для стабільного виробництва. Нижче 1,0 означає, що ваш процес вийшов з-під контролю. Виправте параметри друку перед додаванням виробничих потужностей.

Безсвинцева{0}}паста домінує в комерційній електроніці через вимоги RoHS. Якщо ви все ще використовуєте SnPb для аерокосмічних або медичних винятків, тримайте його фізично окремо від-безсвинцевих ліній. Перехресне-забруднення спричиняє порушення надійності з’єднання.

Вентиляція робочої зони має значення-пари флюсу подразнюють дихальні системи під час тривалого впливу. Рукавички запобігають як забрудненню пасти, так і поглинанню шкірою хімікатів флюсу. Утилізуйте прострочену пасту та чистячі матеріали як небезпечні відходи згідно з місцевими правилами.

На платі-залишки чистого флюсу не залишаються назавжди. Вони розроблені як доброякісні, але висока{2}}вологість все одно може спричинити проблеми з певними складами. Водорозчинний-флюс має бути очищений протягом 24 годин після оплавлення-залишки стає дедалі важче видалити та, зрештою, роз’їдають мідь.

Реальність використання паяльної пасти полягає в тому, що на 60% слід дотримуватися встановлених правил і на 40% розуміти ваші конкретні матеріали, обладнання та продукт достатньо добре, щоб розумно порушувати ці правила. Паста різних виробників поводиться по-різному навіть при однакових характеристиках сплаву. Ваш принтер має особливості, які не розглядаються в посібнику. Вивчіть їх.