V technologii povrchové montáže je rozdíl mezitokapájecí pastadefinuje základní procesní rozhodnutí, která ovlivňují výnos, spolehlivost a propustnost výroby. Flux-chemický čisticí prostředek složený z aktivátorů, vehikul a rozpouštědel-odstraňuje oxidy kovů z povrchů substrátů a podporuje smáčení během teplotních výkyvů. Pájecí pasta integruje tuto chemii tavidla s kulovitým práškem slitiny (typicky 85-90 % hmotnosti kovu) suspendovaným ve viskózním médiu a vytváří materiál pro jednu aplikaci pro připevnění součástí. Obě látky fungují na stejných metalurgických principech, ale slouží výrazně odlišným výrobním kontextům.
Co Flux vlastně dělá
Tady je ta věc o toku, o které se dost nemluví: je to v podstatě obětní materiál. Aktivátory,-ať už z kalafuny-kyselina abietová, organické halogenidy nebo syntetické sloučeniny-existují k chemické redukci oxidů mědi (Cu₂O a CuO) zpět na základní kov během zahřívání. Tato reakce probíhá rychle. Opravdu rychle. A jakmile jsou tyto aktivátory spotřebovány, máte možná 90-180 sekund, než reoxidace začne zhoršovat vaše smáčecí okno.
Klasifikační systém IPC J-STD-004 to rozděluje pomocí čtyř-znakového kódu. ROL0 znamená na bázi kalafuny, nízká aktivita, nula halogenidů. ORM1 označuje organický tok se střední aktivitou a obsahem halogenidů. Většina inženýrů si zapamatuje několik běžných označení a nazývá to den.
Nosiče na bázi -kalafuny, syntetické pryskyřice nebo glykolu-součástí vozidla-slouží ke dvěma účelům. Rozpouští kovové soli vzniklé při redukci oxidů a fyzicky pokrývá spoj během pájení, aby se zabránilo atmosférické re-oxidaci. Vodou-rozpustná tavidla používají deriváty polyethylenglykolu, které se opláchnou, ale absorbují vlhkost jako šílená, pokud zůstanou na desce. Kalafuna tuhne na jantarový zbytek, který je za normálních podmínek elektricky inertní. Žádné -čisté složení nezanechává minimální zbytky, ačkoliv „ne{10}}čisté“ je poněkud zavádějící-v drsných provozních podmínkách nebo s určitými povrchovými úpravami, dokonce i tyto zbytky mohou způsobit problémy.
Pájecí pasta: Vymyšlená kombinace
Pájecí pasta zcela eliminuje samostatný krok aplikace tavidla. Slitinový prášek-eutektikum Sn63/Pb37 pro starší aplikace, SAC305 (Sn96,5/Ag3,0/Cu0,5) pro shodu s RoHS- je suspendován v tavivovém médiu v kontrolovaných poměrech. Pasta se chová jako tixotropní tekutina: sedí stabilně na šabloně, ale vytéká pod smykovým napětím ze stěrky.
Na velikosti částic záleží více, než si většina lidí uvědomuje. Prášek typu 3 (průměr 25-45 μm) funguje dobře pro součásti s roztečí 0,5 mm. Snižte na 0,3 mm rozteč a díváte se na Type 4 (20-38μm) nebo Type 5 (15-25μm). Jemnější prášek znamená větší plochu, což znamená rychlejší oxidaci během skladování a vyšší spotřebu tavidla při přetavení. Vždy existuje kompromis.
Požadavky na skladování způsobují mnoho bolestí hlavy v dílně. Pájková pasta degraduje několika mechanismy: kovové částice oxidují, tavidlo se odděluje od nosiče, rozpouštědla se odpařují přes nedokonalé těsnění. Chlazení na 0-10 stupňů prodlužuje trvanlivost na 3–6 měsíců. Nechejte při pokojové teplotě a degradace se urychlí během týdnů. Každá nádoba na pastu se musí před použitím vyrovnat s okolní teplotou po dobu 4-8 hodin - otevřete ji za studena a kondenzace znečišťuje tavidlo.
Realita tisku šablon
Výběr tloušťky šablony se řídí pravidlem poměru plochy: otvor otvoru dělený plochou stěny by měl překročit 0,66 pro spolehlivé uvolňování pasty. Šablona o tloušťce 150 μm funguje pro většinu aplikací. BGA s jemným -roztečím mohou vyžadovat 100 μm nebo dokonce 80 μm. Šablony řezané laserem- poskytují čistší stěny otvoru než chemické leptání, což přímo znamená účinnost přenosu.
Celý proces vkládání-na-podložku závisí na porušení adhezivního spojení mezi pastou a stěnou šablony při zachování soudržného spojení v nánosu pasty. Nechte to špatně a uvidíte neúplné výplně, psí-uši, přemostění tiskových-defektů, které se šíří přetavením jako otevřené spoje nebo šortky.
Když používáte co
Rozhodovací strom není komplikovaný, jakmile pochopíte omezení procesu.
V sestavě SMT dominuje pájecí pasta.Pájení přetavením,-ať už konvekce, parní fáze nebo IR-vyžaduje, aby byl pájecí materiál předem-umístěn na podložky před umístěním součásti. Pro objemy výroby neexistuje žádná praktická alternativa. Výběr-a-umístění součástí stroje na lepivé pasty; přilnavost pasty drží vše na místě během přepravy do reflow pece.
Samostatné tavidlo slouží různým aplikacím.Vlnové pájení součástek s průchozími otvory{0}} používá sprejové nebo pěnové tavidla k potažení spodní strany desky předtím, než se dostane do kontaktu s vlnou roztavené pájky. Stanice oprav závisí na tekutém nebo gelovém tavidlu aplikovaném přímo na opravovaný spoj. Při ručním pájení se tradičně používá plněný drát-, i když doplňkové tavidlo zlepšuje výsledky na oxidovaných površích nebo obtížných slitinách.
Selektivní pájení-hybridní přístup pro desky se smíšenými-technologiemi-obvykle používá vyhrazené tavidlo, které nanáší materiál pouze tam, kde se selektivní tryska dotkne.
Problém s profilem přeformátování
To je místo, kde se chemie tavidel protíná s tepelným inženýrstvím a kde se věci skutečně komplikují.
Standardní profil přetavení má čtyři zóny. Předehřev se zrychlí z okolní teploty na přibližně 150 stupňů rychlostí 1-3 stupně za sekundu- dostatečně rychle pro propustnost, dostatečně pomalu, aby se zabránilo tepelnému šoku na keramických kondenzátorech a umožnilo rovnoměrné zahřívání v celé sestavě. Namáčecí zóna se udržuje mezi 150-180 stupni po dobu 60-120 sekund. Zde skutečně dochází k aktivaci toku. Rozpouštědla se vypařují, aktivátory začnou napadat oxidy a celá sestava se vyrovná na téměř stejnoměrnou teplotu.
Pak rampa na vrchol. Bezolovnaté-slitiny vyžadují špičkovou teplotu 240-250 stupňů s 30–60 sekundami nad likvidem (217 stupňů pro SAC305). Během tohoto okna se tvoří intermetalické sloučeniny-Cu₆Sn₅ na rozhraní mezi pájkou a měděnou podložkou. Příliš krátké a dochází k nedostatečnému zvlhčení. Příliš dlouhý a intermetalický růst oslabuje kloub; vrstva IMC zkřehne.
Rychlost ochlazování by měla dosáhnout 3-4 stupňů za sekundu díky tuhnutí. Při pomalejším ochlazování rostou větší struktury zrn s horší odolností proti únavě.
Tok ve vaší pastě nastavuje na tento profil tvrdá omezení. Žádné-čisté složení nemá nižší aktivitu,-pro začátek potřebují čistší povrchy a těsnější procesní okna. Vodou-rozpustné pasty nabízejí agresivní odstraňování oxidů, ale absolutně vyžadují čištění po-přetavení. Vynechejte krok čištění a během několika měsíců od nasazení v terénu uvidíte mezi vodiči dendritický růst.
Taxonomie defektů
Každý výrobní inženýr má mezi SMT defekty svého osobního nepřítele. Zde je vztah k výběru tavidla a pasty:
Náhrobní kameny(Manhattanův efekt): Jeden konec součásti čipu se během přetavení zvedne. Hlavní příčinou jsou nerovnoměrné smáčecí síly-pokud jedna podložka smáčí před druhou, povrchové napětí stahuje součást do svislé polohy. Zde záleží na aktivitě tavidla a vyvážení objemu pasty, ale také na geometrii podložky a tepelné symetrii.
Pájecí kuličkování: Ty drobné koule rozptýlené kolem komponent po přeformátování. Několik příčin-rozstřikování pájecí pasty z rychlého zahřívání při předehřívání, odplyňování tavidla během přetavování nebo vytlačování pasty-při umísťování součástek, které se neslučují s hlavním spojem. Nízké-zbytkové toky to někdy zhoršují, protože uniklou pájku obsahuje méně prostředku.
Přemostění: Přebytečná pájka spojující sousední plošky nebo vodiče. Může vzniknout při tisku (příliš mnoho pasty, nesprávná registrace šablony) nebo během přetavení (nedostatečná aktivita toku, nesouosost součástí). Části s jemným-roztečím na středech 0,4 mm jsou obzvláště zranitelné.
Vyprázdnění: Plynové kapsy zachycené v pájeném spoji. Obvyklým viníkem jsou těkavé látky, které neuniknou před tuhnutím. Spodní-komponenty zakončené-QFN, LGA-to ukazují nejhůře, protože plyn není kam odvětrat. Pomáhá vakuové přetavení. Stejně tak složení pasty s nižší tendencí k vyprazdňování. Některé aplikace se prostě naučí žít s 25-30 % prázdné plochy.
Studené spoje/nesmávající-: Pájka správně nesmočila jeden nebo oba povrchy. Nedostatečná aktivita toku, oxidované povrchy nebo nedostatečná doba nad likvidem. Zde na výběru tavidla opravdu záleží-silně oxidované desky nebo součástky se špatnou pájitelností potřebují vyšší-tok aktivity, tečka.
Typy toků: Rychlý přehled
Kalafuna (R): Přírodní kalafuna-z borovice v rozpouštědle. Velmi nízká aktivita. Funguje na před-pocínovaných površích a nic moc jiného. Zbytek je tvrdý a inertní. Nikdo to již nepoužívá k výrobě, ale přetrvává v hobby aplikacích.
RMA (kalafuna mírně aktivovaná): Kalafuna plus mírné aktivátory. Klasický typ tavidla po celá desetiletí. Stále užitečné pro ruční pájení s přiměřenými požadavky na čistotu.
RA (kalafuna aktivovaná): Agresivní aktivátory pro oxidované povrchy. Zbytky mohou být žíravé-povinné čištění. Klasifikace IPC jako ROM1 nebo ROH0.
Ne-Vyčistit: Navrženo pro zbytky ponechané na místě. Nízký obsah pevných látek, typicky 2-5 % oproti 15-30 % pro kalafunová tavidla. Vyžaduje čistší startovací plochy a přísnější kontrolu procesu.
Rozpustné ve vodě{{0}: Na bázi organické kyseliny-, extrémně aktivní, zcela žíravé, pokud nejsou odstraněny. Vynikající smáčecí výkon. Bezpodmínečně vyžaduje vodní čištění po-přetavení{4}}postřiku DI vodou nebo ponoření do povrchově aktivních látek. Oblíbené pro automobilové a-spolehlivé aplikace, kde je čištění již součástí procesu.
Detaily skladování a manipulace, na kterých skutečně záleží
Pájecí pasta chce být chlazena, ale vytažena 4 hodiny před použitím. Před vložením do tiskárny to chce promíchat nebo prohnět. Chce to vidět konzistentní tlak stírací lišty a rychlosti separace. První výtisky po vložení pasty často vykazují jiné přenosové charakteristiky než výtisky vytvořené po několika cyklech působení pasty.
Tavidlo v kapalné formě-pro pájení vlnou nebo selektivní pájení-má menší nároky na manipulaci, ale přesto degraduje. Alkoholové-tavidla se vypařují, pokud nádoby nejsou utěsněny. Přípravky na bázi vody- mohou v průběhu času podporovat mikrobiální růst.
Největší chybový režim, který jsem opakovaně viděl: použití pasty po uplynutí doby použitelnosti, protože „stále vypadá v pořádku“. Pasta se může tisknout jemně a ukládat přiměřené objemy. Chemické složení tavidla se však zhoršilo, takže získáte krásně-vypadající nánosy pasty, které se během přetavování správně nesmáčí. Klouby vypadají matně a zrnitě. Elektrický test zachytí některé poruchy; ostatní dodávají zákazníkům a selhávají v terénu.
Uskutečnění hovoru
Pro výrobu SMT: pájecí pasta, vždy. Přizpůsobte typ tavidla vašim požadavkům na čistotu a povrchovou úpravu. Desky OSP (ochranný prostředek pro organickou pájitelnost) ve většině případů netolerují-čistou pastu. ENIG (bezelektrické niklové imerzní zlato) je shovívavé. Povrchová úprava HASL (hot air solder leveling) již má pájecí povlak, takže nároky na aktivitu tavidla jsou nižší.
Pro montáž průchozích otvorů na vyhrazených linkách: pájení vlnou s tekutým tavidlem aplikovaným stříkacím tavidlem nebo pěnou. U desek se smíšenými-technologiemi eliminuje u mnoha návrhů vkládání-in{4}}vkládání (rušivé přeformátování).
Pro přepracování: lepkavé tavidlo nebo gelové tavidlo aplikované lokálně. Spoj vyžaduje čištění, ale nechcete, aby materiál migroval do sousedních oblastí.
Pro prototypovou práci nebo maloobjemovou ruční montáž: pájecí drát-plný pájecí drát zvládne většinu situací. Pro nepoddajné klouby mějte poblíž tavidlo.
Širší pointa spočívá v tom, že tavidlo a pájecí pasta nejsou ve většině kontextů navzájem alternativami-jsou to různé kategorie produktů, které mají překrývající se, ale odlišné funkce. Pájecí pasta je navržený systém, který zahrnuje tavidlo. Samostatné tavidlo je procesní spotřební materiál pro aplikace, kde pájecí materiál přichází odděleně. Pochopení, kdy a proč se každý hodí, je základní gramotnost pro každého, kdo se dotýká výroby elektroniky.
K dispozici je více nuancí-výběr slitin, bezolovnaté-přechodové výzvy, podrobná fyzika intermetalického formování, metodologie kontroly pro klasifikaci reziduí tavidla. Ale pro přijímání každodenních-{4}}denních procesních rozhodnutí se základní informace týkají většiny situací, se kterými se můžete setkat.
