La selecció d'un tipus de pols de pasta de soldadura no és simplement una qüestió d'escollir la pols més fina disponible. Les partícules han de ser prou petites per a les obertures de plantilla més exigents, però la pasta completa també s'ha d'adaptar a l'aliatge, al sistema de flux, al gruix de la plantilla, a les condicions d'emmagatzematge, al procés de reflux i a l'estabilitat de producció requerida.
Resposta ràpida:utilitzeu la regla de cinc-boles com a pantalla inicial per a la dimensió estreta d'una obertura rectangular. Per a una obertura circular, utilitzeu una avaluació del recompte de partícules-més conservadora perquè l'àrea utilitzable s'allunya de la línia central. A continuació, calculeu la relació d'àrea i valideu el resultat amb impressió repetida i inspecció de pasta de soldadura.
Aquesta seqüència ajuda a eliminar mides de pols clarament inadequades. No substitueix la fitxa tècnica del producte, la revisió del disseny de la plantilla o la validació del procés.
Per què és important la mida de la pols a la impressió de plantilla
Pasta de soldaduracombina pols d'aliatge amb un vehicle que conté flux{0}}. Durant la impressió, la pasta s'ha de rodar davant de l'escala, omplir l'obertura i separar-se de les parets de la plantilla mentre roman al coixinet de PCB.
La mida de la pols afecta quantes partícules poden ocupar una petita obertura. Tanmateix, la mida de les partícules és només una part del procés. Elprincipi de funcionament de la pasta de soldaduratambé depèn de la química del flux, la reologia i el comportament de l'escalfament.
Per a la selecció de pols, manteniu tres termes separats:
- Mida de pols de pasta de soldaduraés el tema general de mida-de partícules.
- Tipus de polsés una classificació com el tipus 3, el tipus 4, el tipus 5 o el tipus 6.
- Límit de mida-superior de partículesés el valor utilitzat per al primer càlcul de cribratge geomètric.
No suposeu que tots els productes amb la mateixa designació de tipus tenen una distribució controlada idèntica. Utilitzeu l'especificació real del proveïdor per als càlculs finals.
Quines són les regles de cribratge d'obertura de cinc-bola i circular-?
Ambdós mètodes comparen les partícules de pols rellevants més grans amb l'obertura més petita de la plantilla. Responen una pregunta primerenca:
Són les partícules prou petites per a la geometria de l'obertura sense que la població de partícules utilitzable es restringeixi massa?
No mesuren directament l'alliberament de la pasta, l'eficiència de transferència o la qualitat final de la-junta de soldadura.
La regla de cinc-boles per a obertures rectangulars
La regla de cinc-boles s'aplica habitualment a la dimensió més estreta d'una obertura rectangular.
Amplada mínima de l'obertura ≈ 5 × límit superior de mida de partícules-
Per a una pasta amb una mida de partícula superior de 38 μm:
5 × 38 μm = 190 μm
Per tant, una obertura rectangular de 200 μm d'amplada passa per aquesta pantalla geomètrica.
La regla generalment es basa en l'extrem superior de la distribució controlada de partícules, no en el diàmetre mitjà de partícules. La literatura tècnica de l'IPC analitza aquesta relació de cinc-partícules com una directriu d'enginyeria en lloc d'un mètode complet de qualificació de processos.
Una pantalla conservadora per a obertures circulars
Una obertura circular crea un problema d'embalatge diferent. Cinc partícules poden cabre a través del diàmetre central, però l'amplada disponible disminueix lluny de la línia central. Per tant, una pasta que només superi el càlcul de cinc-boles rectangulars pot proporcionar una població limitada de partícules a tota l'àrea circular.
Una pantalla d'enginyeria conservadora que es parla habitualment és:
Diàmetre mínim d'obertura circular ≈ 8 × límit superior de mida de partícula-
Per a una mida de partícula superior de 38 μm:
8 × 38 μm = 304 μm
Una obertura circular de 275 μm no compleix aquest valor conservador, tot i que aproximadament set partícules de mida superior-poden abastar el seu diàmetre. La combinació encara pot imprimir-se en condicions -ben controlades, però té menys marge geomètric que una pasta amb partícules més petites.
Aquest càlcul d'obertura circular-s'ha de tractar com una heurística de cribratge, no com un requisit IPC o una regla universal d'aprovació/falla.
Tipus comuns de pols de pasta de soldadura
Els intervals següents s'utilitzen habitualment per a la comparació d'enginyeria. Confirmeu la distribució exacta de partícules, el mètode de prova i les especificacions amb la fitxa de dades actual del producte abans de comprar o aprovar un procés.
| Tipus de pols | Interval de partícules comuns | Mida superior utilitzada per al cribratge | Llindar-de cinc boles | Llindar circular de vuit-partícules |
|---|---|---|---|---|
| Tipus 3 | 25–45 μm | 45 μm | 225 μm | 360 μm |
| Tipus 4 | 20–38 μm | 38 μm | 190 μm | 304 μm |
| Tipus 5 | 15–25 μm | 25 μm | 125 μm | 200 μm |
| Tipus 6 | 5–15 μm | 15 μm | 75 μm | 120 μm |
Aquests valors expliquen per què el tipus 4 pot imprimir funcions que són difícils per al tipus 3 i per què el tipus 5 o el tipus 6 es poden considerar per a obertures més fines. No volen dir que cada muntatge s'ha de traslladar a la pols més petita disponible.
A mesura que la mida de les partícules disminueix, més partícules poden ocupar una obertura petita i la definició-de característiques fina pot millorar. Al mateix temps, augmenta la superfície total de les partícules, de manera que el control de l'oxidació, l'emmagatzematge, la formulació del flux i el comportament de reflux poden ser més sensibles. El més ampliPropietats físiques de la pasta de soldaduraPer tant, s'hauria de revisar juntament amb el tipus de pols.
Exemple treballat 1: Una obertura rectangular de 0,20 mm
Considereu una obertura rectangular amb una amplada mínima de:
0,20 mm=200 μm
Pantalla tipus 3
5 × 45 μm = 225 μm
L'obertura de 200 μm és menor que el valor de cribratge de 225 μm.
Resultat de la projecció:El tipus 3 no passa la pantalla de cinc-boles convencionals.
Pantalla tipus 4
5 × 38 μm = 190 μm
L'obertura de 200 μm és una mica més gran que 190 μm.
Resultat de la projecció:Passades tipus 4, però amb marge geomètric limitat.
Pantalla tipus 5
5 × 25 μm = 125 μm
El tipus 5 proporciona un marge de mida-de partícules considerablement més gran.
Això no fa que el tipus 5 sigui el millor material automàticament. Quan el tipus 4 ja proporciona un alliberament estable, un reflux acceptable i un rendiment d'emmagatzematge adequat, el canvi a una pols més fina pot augmentar el cost o la sensibilitat del procés sense resoldre un problema definit.
La regla hauria d'eliminar opcions clarament inadequades. No hauria de seleccionar la pasta completa per si mateix.
Exemple 2 treballat: una obertura circular de 0,275 mm
Considereu ara una obertura circular amb un diàmetre de:
0,275 mm=275 μm
Pantalla tipus 3
8 × 45 μm = 360 μm
L'obertura està substancialment per sota del valor conservador de 360 μm.
Implicació pràctica:El tipus 3 té un marge geomètric limitat per a aquesta característica circular.
Pantalla tipus 4
8 × 38 μm = 304 μm
L'obertura de 275 μm es manté per sota del llindar conservador.
275 ÷ 38 ≈ 7.2
Aproximadament set partícules de mida-superior poden abastar el diàmetre. El tipus 4 encara pot imprimir-se correctament quan la pasta, la plantilla i la impressora estan ben controlades, però no satisfà completament la pantalla conservadora de vuit-partícules.
Pantalla tipus 5
8 × 25 μm = 200 μm
L'obertura de 275 μm supera aquest valor.
Implicació pràctica:El tipus 5 proporciona un marge de mida-de partícules més fort i mereix una consideració quan el tipus 4 no pot produir un volum de dipòsit o alliberament estable.
Per què les regles de recompte de boles-són només la primera pantalla
Una pasta pot passar per la pantalla de partícules geomètriques i encara imprimir malament. La comparació de pols-a-obertura no té en compte completament les forces que mantenen la pasta dins de la plantilla.
Relació d'àrea
La relació d'àrea compara l'àrea d'obertura de l'obertura amb l'àrea de l'obertura-paret. IPC-7525C defineix aquesta geometria a la seva guia de disseny de plantilla.
Per a una obertura rectangular:
Relació d'àrea=L × W ÷ [2 × T × (L + W)]
On L és la longitud de l'obertura, W és l'amplada de l'obertura i T és el gruix de la plantilla.
Per a una obertura circular:
Relació d'àrea=D ÷ 4T
On D és el diàmetre de l'obertura i T és el gruix de la plantilla.
Àrea treballada-Exemple de ràtio
Considereu una obertura rectangular amb:
- L=0.40 mm;
- A=0.20 mm;
- T=0.10 mm.
Relació d'àrea=0.40 × 0,20 ÷ [2 × 0,10 × (0.40 + 0.20)]
Relació d'àrea=0.08 ÷ 0,12 ≈ 0,67
Aquest valor és proper a la referència tradicional de 0,66 que s'utilitza sovint per a la impressió de plantilla convencional. Continua sent una referència d'enginyeria inicial més que un límit d'acceptació universal. La formulació de la pasta, l'obertura-la qualitat de la paret, el recobriment i el control del procés poden canviar la capacitat real.
Si el gruix de la plantilla augmenta mentre les dimensions de l'obertura es mantenen iguals, l'àrea de la paret augmenta i l'alliberament generalment es fa més difícil. El resultat del-recompte de boles no canvia, per això s'han de considerar per separat el cribratge de partícules i la relació d'àrea.
Eficiència de transferència
L'eficiència de transferència compara el volum de pasta dipositat a la PCB amb el volum d'obertura teòric:
Eficiència de transferència=Volum de pasta dipositada ÷ Volum d'obertura teòrica × 100%
El valor s'ha d'avaluar juntament amb la variació del volum i la coherència d'imprimir-a-imprimir. Un dipòsit acceptable no demostra que el procés sigui estable.
Altres factors que afecten l'alliberament de l'obertura
Qualitat i recobriment de paret de plantilla
La pasta s'ha de separar de les parets de l'obertura i romandre al coixinet del PCB. L'alliberament es pot veure afectat per la qualitat de tall-làser, la rugositat de la paret, el material de làmina, l'electropolit, el nanorevestiment, el desgast, la pasta seca i la contaminació a la part inferior de la plantilla.
Una obertura llisa i-ben mantinguda pot imprimir de manera més coherent que una obertura rugosa o contaminada amb les mateixes dimensions nominals.
Mida nominal en funció de la mida de l'obertura-construïda
Les dimensions del dibuix són útils per a la selecció primerenca, però l'obertura acabada pot diferir a causa de les toleràncies de tall, acabat i inspecció. Quan un disseny s'aproxima al límit de la-mida o l'àrea-de la proporció de partícules, utilitzeu mesures com a-dimensions d'obertura construïdes en comptes de confiar només en el valor CAD nominal.
Reologia de la pasta i condicions del procés
La pols de soldadura és només un component de la pasta. El vehicle de flux influeix en la viscositat, l'aprimament per cisalla, l'ompliment, la caiguda, el comportament de separació, la resistència a l'assecat i la recuperació després de les pauses de la impressora.
La impressió també pot canviar amb la velocitat i la pressió de la raspalla, la velocitat de separació, el suport de la pissarra, les juntes de plantilla{0}}a-, les condicions de l'habitació, l'edat de la pasta i la freqüència de neteja de la plantilla. L'article sobrecom afecta la química del flux al muntatge electrònicexplica per què no es pot ignorar el vehicle.
Quan l'ompliment sembla acceptable, però l'alliberament segueix sent inconsistent, primer reviseu les juntes, les condicions de l'obertura, el comportament de separació i les condicions de la pasta abans d'assumir que la mida de les partícules és l'única causa.
Flux de treball de selecció de tipus de pols de sis-passos
Pas 1: Trobeu l'obertura crítica més petita
Reviseu la plantilla completa en lloc de només el component més comú. Enregistreu l'amplada més petita, el diàmetre més petit, la longitud de l'obertura, les formes inusuals i el gruix de la plantilla de pas local-.
Pas 2: enregistreu la forma de l'obertura
Classifica cada característica crítica com a rectangular, quadrada, circular, quadrat arrodonida, placa d'inici, panell de finestres-o una altra geometria personalitzada. Apliqueu la pantalla de cinc-boles principalment a la dimensió estreta de les característiques rectangulars i utilitzeu una avaluació més conservadora per a les obertures circulars.
Pas 3: obteniu l'especificació real de la pols
Demaneu al proveïdor el tipus de pols, l'interval nominal, el límit superior de -mida de les partícules, les especificacions de la forma-de les partícules, el mètode de prova i la informació de control del lot-. No calculeu només a partir d'un diàmetre mitjà.
Pas 4: apliqueu la pantalla geomètrica
Calcula l'amplada mínima rectangular dividida pel diàmetre de partícula superior. Un valor inferior a cinc suggereix que s'hauria d'avaluar una pols més fina, una obertura més gran o un canvi de disseny.
Per a una obertura circular, un resultat per sota d'aproximadament vuit mereix una precaució addicional perquè l'amplada útil disminueix lluny de la línia central.
Pas 5: calculeu la relació d'àrea
Inclou el gruix real de la plantilla. Si el tauler conté dipòsits grans i molt petits, compareu el tipus de pols canviant amb alternatives com ara una làmina més fina, una plantilla de pas, una obertura modificada, un recobriment o un altre mètode de deposició. La guia deMètodes d'aplicació de pasta de soldaduraproporciona un context de procés més ampli.
Pas 6: valideu amb impressió repetida i SPI
Avalueu el volum dipositat, l'eficiència de la transferència, la variació del volum, la consistència de l'obertura-a-, la consistència d'impressió-a-, el comportament després d'una pausa, el comportament al llarg de la vida útil prevista de la plantilla, la contaminació de la part inferior, el rendiment de pont, la caiguda i el reflux.
Inspecció de pasta de soldaduraés especialment útil perquè mesura el dipòsit abans de la col·locació i el reflux pot amagar el problema d'impressió original. Mètodes més amplis peravaluar el rendiment de la soldadurapot donar suport al pla de qualificació final.
Errors habituals de selecció-de pols
Seleccioneu només el tipus de pols del nom del component
Una designació de component BGA o xip-no requereix automàticament un tipus de pols universal. El disseny del coixinet, les dimensions de l'obertura, el gruix de la plantilla, la forma de l'obertura, la formulació de la pasta i la capacitat de procés determinen el requisit real.
Mirant només la mida mitjana de partícules
L'extrem superior de la distribució controlada és més rellevant per al càlcul de cribratge geomètric. Dos productes etiquetats amb el mateix tipus encara poden tenir distribucions i comportament d'impressió diferents.
Suposant que una pols més fina és sempre millor
La pols més fina pot proporcionar més marge per a obertures petites, però pot crear diferents consideracions d'emmagatzematge, oxidació, reflux i costos. Seleccioneu la pols més gruixuda que proporcioni un procés validat estable.
Ignorant el gruix o la forma de la plantilla
Les regles de recompte de boles-no inclouen el gruix de la làmina, i les dimensions nominals iguals no fan que les obertures circulars i rectangulars siguin equivalents. La proporció d'àrea i la geometria s'han de revisar conjuntament.
Tractar una heurística d'enginyeria com a requisit estàndard
La regla de cinc-boles i la pantalla d'embalatge circular-conservadora admeten la selecció anticipada. L'aprovació s'ha de basar en dibuixos actuals, especificacions del proveïdor, estàndards aplicables i dades de procés reals.
Aprovació de l'enganxament d'una impressió
Un procés que funciona immediatament després de la configuració pot comportar-se de manera diferent després d'una pausa o diverses hores a la plantilla. La qualificació hauria d'utilitzar diverses impressions i la finestra de producció prevista.
Què incloure en una RFQ de pasta de soldadura
Proporcioneu prou informació de procés perquè el proveïdor recomani un sistema de pasta complet en lloc de només un tipus de pols:
- aliatge de soldadura i requisit-sense plom o amb plom;
- Tipus de pols requerit, si ja s'ha especificat;
- obertura rectangular més petita;
- obertura circular més petita;
- gruix nominal i mesurat de la plantilla;
- formes d'obertura crítiques;
- pas de component més petit;
- mètode d'impressió, dispensació o jet;
- classificació del flux i requisit de neteja;
- atmosfera de reflux;
- condicions d'emmagatzematge i vida esperada de la plantilla;
- problema actual de llançament,{0}}eficiència de transferència o defecte;
- mida del paquet i consum necessari.
Per a aplicacions de semiconductors i -funcions fines, reviseu les disponiblespasta de soldadura semiconductoraopcions. Quan el procés utilitza una deposició sense-contacte en lloc d'una plantilla convencional,jet-impressió de pasta de soldadurapot requerir un enfocament de selecció diferent.
La selecció d'aliatges segueix sent part de l'especificació completa. La guia dealiatges comuns de soldadura d'estany per al muntatge de PCBpot ajudar a definir les preguntes d'aliatge abans de sol·licitar una recomanació.
Preguntes freqüents
P: La regla de cinc-boles és un requisit IPC?
R: S'utilitza àmpliament com a directriu d'enginyeria, però no és un requisit de qualificació de material o procés complet. Els estàndards aplicables, els dibuixos, les especificacions del client i les dades de procés validades tenen prioritat.
P: La regla de vuit-boles és un requisit IPC per a obertures circulars?
R: S'ha de tractar com una heurística d'enginyeria conservadora per a l'embalatge circular, no com un requisit IPC universal. La capacitat real depèn del procés complet de la plantilla i la pasta.
P: El tipus 4 pot imprimir una obertura rectangular de 0,20 mm?
R: Utilitzant una mida de partícula superior de 38 μm, el llindar de cinc-boles és de 190 μm. Una obertura de 200 μm passa per estreta la pantalla geomètrica, però encara s'han de comprovar la relació d'àrea i les proves d'impressió repetides.
P: El tipus 5 sempre és millor que el tipus 4?
R: No. El tipus 5 proporciona més marge geomètric per a obertures petites, però l'elecció correcta també depèn de l'alliberament, el comportament de refluig, l'emmagatzematge, el cost i l'estabilitat de la producció.
P: Què és la pasta de soldadura tipus 4.5?
R: El tipus 4.5 és una designació de proveïdor o d'especificació utilitzada per a una distribució entre els rangs convencionals de tipus 4 i tipus 5. No assumeixis un rang universal; utilitzeu la fitxa de dades real del producte i el límit superior de mida-de partícules.
P: La relació d'àrea substitueix la regla de cinc-boles?
R: No. El recompte de partícules avalua la mida de la pols en relació amb l'obertura. La relació d'àrea avalua l'àrea d'obertura en relació amb l'obertura-àrea de la paret. Responen preguntes diferents i poden ser requerides totes dues.
P: Com s'ha de verificar l'elecció final?
R: Utilitzeu la impressió repetida, les dades SPI, les proves en pausa, les proves de vida útil de la plantilla i la inspecció de refluig en les condicions de producció previstes.
Conclusió
La regla de cinc-boles i una pantalla d'obertura circular-conservadora són maneres útils de comparar la mida de la pols de pasta de soldadura amb la geometria de la plantilla. Són filtres inicials, no garanties.
Comenceu amb l'obertura crítica més petita i el límit de mida superior real de partícules-del proveïdor. A continuació, reviseu el gruix de la plantilla, calculeu la relació d'àrea, inspeccioneu l'obertura acabada i valideu l'eficiència de la transferència amb impressió repetida i SPI.
L'objectiu no és especificar la millor pols disponible. Es tracta de seleccionar una formulació de pols i pasta que produeixi dipòsits estables i repetibles al llarg de la finestra de producció requerida.
Per obtenir una recomanació basada en l'aliatge, el tipus de pols, la geometria de l'obertura, el gruix de la plantilla i les condicions d'impressió, utilitzeu elFormulari de consulta YIHMAocontacteu amb l'equip de YIHMA.
