Loddepastahåndtering bestemmer SMT-samlingsudbyttet mere, end de fleste ingeniører vil indrømme. Selve materialet-en suspension af metalpulver i fluxmedium-opfører sig uforudsigeligt, når parametrene for opbevaring, udskrivning og reflow glider uden for acceptable vinduer. At få dette rigtigt kræver forståelse af metallurgien, rheologien og den termiske dynamik, der er i spil.
Hvad er der faktisk inde i krukken
Sammensætningen har betydning. Du arbejder med 85-92 vægtprocent metalpulver, typisk SAC305 (96,5Sn/3,0Ag/0,5Cu) til blyfri applikationer, suspenderet i et fluxsystem, der indeholder aktivatorer, rheologimodifikatorer og opløsningsmidler.
Partikelstørrelsesklassificering følger IPC J-STD-005:
Type 3: 25-45μm (standard pitch)
Type 4: 20-38μm (fin pitch ned til 0,4 mm)
Type 5: 15-25μm (ultrafin, 0201 komponenter)
Type 6 og derover for 01005
Her er, hvad ingen fortæller dig i databladene: finere pulver oxiderer hurtigere. Den type 5-pasta, der står på din hylde, mister arbejdslivet hurtigere end type 3. Forholdet mellem overflade-areal-til-volumen virker imod dig.
Opbevaring-Hvor de fleste problemer rent faktisk starter
Jeg har set produktionslinjer lukket ned, fordi nogen lod pasta ud natten over. Skaden er ikke altid synlig.
Kølekrav:
Hold det mellem 0-10 grader. Ikke frosset-frysning forårsager flux-separation, der aldrig genoprettes helt, selv efter blanding. Metalpulveret sætter sig, de flygtige stoffer omfordeles ujævnt, og dine første print af dagen vil vise det.
Opvarmning- før brug tager længere tid, end folk planlægger. En 500 g krukke har brug for mindst 4 timer ved stuetemperatur, stadig forseglet. Åbning af kold pasta introducerer kondens direkte på pulverpartiklerne. Oxideret pulver bliver ikke vådt ordentligt. Periode.
Holdbarheden på 6-måneders trykt på beholdere forudsætter perfekte forhold. Køleskabe i den virkelige verden skifter temperaturer. Dørene bliver åbnet. Den pasta, du købte i januar, udskrives måske fint i marts, men giver dig tilfældige loddekugler inden april.
Stenciludskrivningsparametre
Det er her, håndværket kommer ind.
Squeegee trykkører typisk 3-8 kg, men det faktiske antal afhænger af pastaens viskositet, stenciltykkelse, blændetæthed - for mange variabler til at give en universel indstilling. Start ved 5 kg og juster ud fra, hvad SPI fortæller dig.
Printhastighedskaber en afvejning, som ingen nævner i træningsmaterialer: hurtigere hastigheder (60-80 mm/s) forbedrer gennemløbet, men reducerer blændeudfyldning på fine-pitch-designs. Sæt farten ned til 25-40 mm/s for 0,4 mm pitch og derunder. Pastaen har brug for tid til at rulle ind i åbninger, og rullende handling - den cylinder af pasta, der bevæger sig foran gummiskraberen - bestemmer fyldningskvaliteten.
Adskillelseshastighedefter udskrivning bør køre 1-3 mm/s for standardarbejde. Fald til 0,5 mm/s for ultrafin pitch. Hurtig adskillelse forårsager peaking, hvor pasta trækker op i peaks i stedet for at frigive rent. Disse toppe sænker sig sidelæns og slår bro over tilstødende puder.
Stencildesign påvirker alt nedstrøms:
| Blænde-regel | Formel | Hvorfor det betyder noget |
|---|---|---|
| Arealforhold | Blændeareal ÷ vægareal Større end eller lig med 0,66 | Under dette klæber pasta til vægge |
| Størrelsesforhold | Bredde ÷ tykkelse Større end eller lig med 1,5 | Sikrer frigivelse |
For en 0,12 mm tyk stenciludskrivning med 0,25 mm åbninger virker matematikken knap nok. Dette er grunden til, at 0201-samling ofte kræver 0,08 mm eller endda 0,06 mm stencils med Type 5-pasta. Tolerancesammensætningen.
On the Line: Tidsgrænser, ingen følger
Når pastaen rammer stencilen, begynder oxidationen. Uret starter.
Maksimal stencillevetid: 8 timer (selvom 4-6 er sikrere)
Maksimal tid før reflow efter udskrivning: 4 timer
Æltningsinterval ved længere løb: hvert 30.-60. minut
Det sidste punkt bliver konstant ignoreret. Pasta fortyndes med forskydning (thixotropic adfærd), og genvinder derefter langsomt viskositeten i hvile. Men efter 20-30 printcyklusser ændres rheologien. Æltning med en spatel - 30 sekunder, foldningsbevægelse nulstiller strukturen.
Stencilrensningsfrekvens afhænger af din fejltilstand. Start med hver 10 udskrifter med tør aftørring, våd aftørring for hver 30. Støvsugning retter op på ophobning af pasta i åbninger, men løser ikke tørrede rester. Hvis du ser brodannelse vises efter 15-20 udskrifter, når den ikke var der ved opstart, er dit rengøringsinterval forkert.
Reflow profiludvikling
Profilen laver eller bryder sammenføjningen.
Forvarmningszone(omgivende til ~150 grader)
: Rampe ved 1-2 grader /s maksimum. Hurtigere ramper forårsager loddekugler fra eksplosiv fordampning. Fluxsystemet har brug for tid til at aktivere og reducere oxider på både pudder- og pudeoverflader.
01
Opblødningszone(150-200 grader)
: Hold 60-90 sekunder. Det er her flux gør sit arbejde. For kort, du får tømning og dårlig befugtning. For lang, flux udstøder før reflow og samlinger oxiderer.
02
Reflow zone:
SAC305 smelter ved 217 grader. Tid over liquidus (TAL) bør løbe 45-75 sekunder med toptemperatur 235-245 grader. Overskridelse af 250 grader risikerer pudeløft på billige laminater og accelererer intermetallisk vækst.
03
Køling:
2-4 grader/s maksimum. Hurtigere afkøling skaber sprøde fugemikrostrukturer. Langsommere afkøling-især med store termiske masseplader - gør det muligt for intermetalliske lag at vokse sig tykke.
04
Den beskidte hemmelighed om profiludvikling: Start med pastaproducentens anbefaling, og juster derefter til din faktiske samling. Termisk masse varierer efter pladedesign. Komponentblanding har betydning. En profil perfekt til ét produkt fejler på et andet.
Defekter, du faktisk vil se
- Lodde kuglerspredt rundt om chipkomponenter: Ni ud af ti gange er det enten trykfejl (nedgang før placering) eller forvarmningsrampe for aggressiv. Tjek din stencils blændestørrelse i forhold til pudestørrelsen-pasta, der strækker sig ud over pudegrænserne, falder og kugler under reflow.
- Gravstøbningpå små passiver: Ulige opvarmning af komponentafslutninger. Den side, der når liquidus, trækker først delen oprejst, da overfladespændingen kun virker på den smeltede side. Rettelser inkluderer justering af placering (centrering), pudedesign (termisk balance) og nogle gange profilændringer-men ærligt talt er pudens geometri normalt den grundlæggende årsag.
- Gå-i-pudenpå BGA'er: Indsæt på puden reflows, men smelter ikke sammen med kuglen på komponenten. Forårsaget af plade- eller komponentforvridning under reflow. Bolden og pastaen smelter begge, men det fysiske mellemrum forhindrer sammensmeltning. Stigende toptemperatur hjælper nogle gange. Det samme gør reduktion af TAL for at minimere forvridning. Vakuum reflow løser det, men koster penge.
- Ugyldighed: En vis mængde er uundgåelig med SAC-legeringer-typisk 10-25 % tomrumsareal i BGA-samlinger anses for acceptabelt for forbrugerelektronik. Bilspecifikationer kræver under 10 %. Reduktion af hulrum kræver forlænget gennemvædning, kontrolleret rampe-til-top og nogle gange specielle pastaformuleringer med lavt hulrum, der koster betydeligt mere.
Inspektionsmetoder
SPI (loddepasta-inspektion) efter tryk fanger 70%+ af fejlene, før de bliver dyre. Mål højde, areal og volumen. Indstil stramme grænser for kritiske komponenter-±35 % volumen for 0201, ±50 % for større passiver.
Post-reflow AOI fanger placeringsproblemer og leddannelsesdefekter. Røntgenstråler bliver nødvendige for BGA'er, QFN'er og alt med skjulte led. Hvis du kører BGA'er uden røntgenfunktion, flyver du blind på ~30 % af dine led.
Proceskapacitet (Cpk) på pastaaflejringsvolumen bør overstige 1,33 for stabil produktion. Under 1.0 betyder, at din proces er ude af kontrol. Ret udskrivningsparametre, før du tilføjer produktionskapacitet.
Miljø- og sikkerhedshensyn
Blyfri-pasta dominerer kommerciel elektronik på grund af RoHS-krav. Hvis du stadig kører SnPb til rumfarts- eller medicinske undtagelser, skal du holde det fysisk adskilt fra blyfrie-linjer. Kryds-forurening forårsager fælles pålidelighedsfejl.
Arbejdsområdets ventilation har betydning-fluxdampe irriterer åndedrætsorganerne ved langvarig eksponering. Handsker forhindrer både forurening af pasta og hudoptagelse af fluxkemikalier. Bortskaf udløbet pasta og rengøringsmaterialer som farligt affald i henhold til lokale regler.
Der er ingen -rene fluxrester på brættet permanent. De er designet til at være godartede, men miljøer med høj-fugtighed kan stadig forårsage problemer med visse formuleringer. Vand-opløseligt flusmiddel skal renses inden for 24 timer efter reflow-rester bliver gradvist sværere at fjerne og korroderer til sidst kobber.
Virkeligheden ved brug af loddepasta er, at den 60 % følger etablerede regler og 40 % forstår dine specifikke materialer, udstyr og produkt godt nok til at bryde disse regler intelligent. Pasta fra forskellige producenter opfører sig forskelligt selv med identiske legeringsspecifikationer. Din printer har særheder, som manualen ikke dækker. Lær dem.
