Pájecí pastamanipulace určuje výtěžnost sestavy SMT více, než se většina inženýrů snaží přiznat. Samotný materiál-suspenze kovového prášku v tekutém médiu-se chová nepředvídatelně, když se parametry skladování, tisku a přetavení posunou mimo přijatelná okna. Správné řešení vyžaduje pochopení metalurgie, reologie a tepelné dynamiky.
Co je vlastně uvnitř nádoby
Na složení záleží. Pracujete s 85-92 % hmotnostních kovového prášku, typicky SAC305 (96,5Sn/3,0Ag/0,5Cu) pro aplikace bez olova, suspendovaného v systému tavidel obsahujících aktivátory, modifikátory reologie a rozpouštědla.
Klasifikace velikosti částic se řídí IPC J-STD-005:
Typ 3: 25-45μm (standardní rozteč)
Typ 4: 20-38μm (jemná rozteč až 0,4 mm)
Typ 5: 15-25μm (ultrajemné, komponenty 0201)
Typ 6 a vyšší pro 01005
Zde je to, co vám nikdo neříká v technických listech: jemnější prášek oxiduje rychleji. Pasta typu 5, která vám leží na poličce, ztrácí životnost rychleji než pasta typu 3. Poměr-plochy-k-objemu pracuje proti vám.
Úložiště-Tam, kde většina problémů skutečně začíná
Viděl jsem, jak se výrobní linky zastavily, protože někdo nechal přes noc pastu. Poškození není vždy vidět.
Požadavky na chlazení:
Udržujte ji mezi 0-10 stupni. Nezmrazené-zmrazení způsobuje separaci tavidla, která se nikdy zcela neobnoví, dokonce ani po smíchání. Kovový prášek se usadí, těkavé látky se přerozdělí nerovnoměrně a vaše první otisky toho dne to ukážou.
Zahřátí-před použitím trvá déle, než si lidé naplánují. 500g sklenice potřebuje minimálně 4 hodiny při pokojové teplotě, stále uzavřená. Otevření studené pasty zavádí kondenzaci přímo na částice prášku. Oxidovaný prášek správně nesmáčí. Období.
6-měsíční trvanlivost vytištěná na nádobách předpokládá perfektní podmínky. Reálné chladničky cyklují teploty. Dveře se otevřou. Pasta, kterou jste si koupili v lednu, se může v březnu dobře vytisknout, ale do dubna vám dá náhodné pájecí kuličky.
Parametry tisku šablony
Tady přichází na řadu řemeslo.
Tlak stěrkyobvykle váží 3-8 kg, ale skutečné číslo závisí na viskozitě pasty, tloušťce šablony, hustotě apertury – příliš mnoho proměnných na to, aby bylo možné univerzální nastavení. Začněte na 5 kg a upravte podle toho, co vám říká SPI.
Rychlost tiskuvytváří kompromis, o kterém se ve školicích materiálech nikdo nezmiňuje: vyšší rychlosti (60-80 mm/s) zlepšují propustnost, ale snižují vyplnění otvoru u konstrukcí s jemným-roztečím. Zpomalte na 25-40 mm/s pro rozteč 0,4 mm a méně. Pasta potřebuje čas, aby se rozvinula do otvorů, a válcování – válec s pastou pohybující se před stěrkou – určuje kvalitu plnění.
Rychlost separacepo tisku by měl běžet 1-3 mm/s pro standardní práci. Pokles na 0,5 mm/s pro ultrajemnou rozteč. Rychlá separace způsobuje vytváření špiček, kdy se pasta spíše vytahuje do špiček, než aby se čistě uvolňovala. Tyto vrcholy klesají do stran a přemosťují sousední podložky.
Návrh šablony ovlivňuje vše následující:
| Pravidlo clony | Vzorec | Proč na tom záleží |
|---|---|---|
| Poměr plochy | Plocha otvoru ÷ plocha stěny Větší nebo rovna 0,66 | Pod tím se pasta přilepí na stěny |
| Poměr stran | Šířka ÷ tloušťka Větší nebo rovna 1,5 | Zajišťuje uvolnění |
Pro 0,12 mm silnou šablonu tisknoucí 0,25 mm otvory, matematika sotva funguje. To je důvod, proč montáž 0201 často vyžaduje 0,08 mm nebo dokonce 0,06 mm šablony s pastou typu 5. Složené tolerance.
Na lince: Časové limity, které nikdo nesleduje
Jakmile pasta narazí na šablonu, začne oxidace. Spustí se hodiny.
Maximální životnost šablony: 8 hodin (i když 4-6 je bezpečnější)
Maximální doba před přetavením po tisku: 4 hodiny
Interval hnětení při prodloužených jízdách: každých 30-60 minut
Ten poslední bod je neustále ignorován. Pasta se ztenčuje smykem (tixotropní chování), poté pomalu obnovuje viskozitu v klidu. Ale po 20-30 tiskových cyklech se reologie změní. Hnětení špachtlí - 30 sekund, pohyb skládání - resetuje strukturu.
Frekvence čištění šablon závisí na vašem režimu selhání. Začněte s každých 10 výtisků suchým ubrouskem, mokrým otřením každých 30. Vakuové čištění řeší usazování pasty v otvorech, ale nespraví zaschlé zbytky. Pokud se po 15-20 výtiscích objevuje přemostění, které při spuštění nebylo, je interval čištění nesprávný.
Vývoj profilu přeformátování
Profil vytváří nebo přerušuje spoj.
Předehřívací zóna(okolí do ~150 stupňů)
: Náběh maximálně 1-2 stupně/s. Rychlejší rampy způsobují pájecí kuličky z výbušného těkání. Systém tavidla potřebuje čas k aktivaci a redukci oxidů na povrchu prášku i polštářku.
01
Namáčecí zóna(150-200 stupňů)
: Podržte 60-90 sekund. To je místo, kde tok dělá svou práci. Příliš krátká, dochází k vyprazdňování a špatnému smáčení. Příliš dlouhé výfuky tavidla před přetavením a spoje oxidují.
02
Reflow zóna:
SAC305 taje při 217 stupních. Čas nad likvidem (TAL) by měl běžet 45-75 sekund s maximální teplotou 235-245 stupňů. Překročení 250 stupňů riskuje zvednutí podložky na levných laminátech a urychluje intermetalický růst.
03
Chlazení:
Maximálně 2-4 stupně/s. Rychlejší chlazení vytváří křehkou mikrostrukturu spoje. Pomalejší chlazení-zejména u desek s velkou tepelnou hmotností umožňuje intermetalickým vrstvám ztloustnout.
04
Špinavé tajemství vývoje profilu: začněte doporučením výrobce pasty a poté upravte pro vaši skutečnou montáž. Tepelná hmotnost se liší podle konstrukce desky. Na mixu komponent záleží. Profil ideální pro jeden produkt selže na jiném.
Vady, které skutečně uvidíte
- Pájecí kuličkyrozptýlené kolem součástí čipu: Devětkrát z deseti je buď tisková vada (propad před umístěním), nebo příliš agresivní rampa předehřívání. Porovnejte velikost apertury šablony s velikostí podložky-, pasta přesahující hranice podložky se během přetavování propadá a koulí.
- Náhrobní kamenyna malých pasivech: Nerovnoměrné zahřívání zakončení součástek. Strana, která dosáhne likvidu, nejprve vytáhne díl do vzpřímené polohy, protože povrchové napětí působí pouze na roztavenou stranu. Opravy zahrnují úpravu umístění (centrování), designu podložky (tepelné vyvážení) a někdy úpravu profilu-, ale upřímně řečeno, hlavní příčinou je obvykle geometrie podložky.
- Hlava-v-polštářina BGA: Pasta na podložce se přetaví, ale nesplyne s kuličkou na součástce. Způsobeno deformací desky nebo součásti během přetavení. Kulička i pasta se taví, ale fyzická mezera zabraňuje srůstání. Někdy pomůže zvýšení maximální teploty. Stejně tak snížení TAL pro minimalizaci warpage. Vakuové přetavení to řeší, ale stojí peníze.
- Vyprázdnění: Určité množství je u slitin SAC nevyhnutelné-typicky 10-25 % prázdné plochy v BGA spojích je považováno za přijatelné pro spotřební elektroniku. Požadavky na automobilové specifikace pod 10 %. Snížení pórovitosti vyžaduje delší namáčení, řízenou rampu-k-vrcholu a někdy i speciální pasty s nízkou tvorbou pórů, které jsou výrazně dražší.
Metody inspekce
SPI (kontrola pájecí pasty) po tisku zachytí více než 70 % vad, než se prodraží. Změřte výšku, plochu a objem. Nastavte přísné limity pro kritické komponenty-±35 % objemu pro 0201, ±50 % pro větší pasivy.
Post-reflow AOI zachycuje problémy s umístěním a defekty tvorby kloubů. Rentgenové záření se stává nezbytným pro BGA, QFN a vše se skrytými klouby. Pokud provozujete BGA bez schopnosti rentgenu, létáte naslepo na ~30 % vašich kloubů.
Procesní kapacita (Cpk) na objemu vkladu pasty by měla překročit 1,33 pro stabilní produkci. Pod 1,0 znamená, že váš proces je mimo kontrolu. Před přidáním výrobní kapacity opravte parametry tisku.
Ohledy na životní prostředí a bezpečnost
Pasta bez olova- dominuje komerční elektronice kvůli požadavkům směrnice RoHS. Pokud stále používáte SnPb pro letecké nebo lékařské výjimky, udržujte jej fyzicky oddělené od bezolovnatých-vedení. Křížová-kontaminace způsobuje selhání spolehlivosti spojů.
Na větrání pracovního prostoru záleží-výpary z toku dráždí dýchací systémy při dlouhé expozici. Rukavice zabraňují jak kontaminaci pasty, tak absorpci chemických tavidel kůží. Pastu a čisticí prostředky s prošlou dobou použitelnosti zlikvidujte jako nebezpečný odpad podle místních předpisů.
Žádné -zbytky čistého tavidla nezůstávají na desce trvale. Jsou navrženy tak, aby byly neškodné, ale prostředí s vysokou-vlhkostí může stále způsobovat problémy s určitými formulacemi. Vodou-rozpustné tavidlo musí být vyčištěno do 24 hodin po přetavení-zbytky se postupně hůře odstraňují a nakonec korodují měď.
Realita používání pájecí pasty je taková, že ze 60 % dodržuje zavedená pravidla a ze 40 % rozumí vašim konkrétním materiálům, vybavení a produktu natolik dobře, že tato pravidla inteligentně porušíte. Pasta od různých výrobců se chová odlišně i při stejných specifikacích slitiny. Vaše tiskárna má zvláštnosti, které návod nepokrývá. Naučte se je.
