Pasta de soldadura-una suspensió homogènia de partícules d'aliatge metàl·lic dins d'un vehicle de flux-representa un dels materials químicament més inestables de la cadena de muntatge SMT. La seva vida útil, regida per la cinètica d'oxidació, els mecanismes de degradació del flux i els llindars d'estabilitat reològica, requereix una gestió rigorosa del temps-des del punt de fabricació fins a la deposició final. La interacció entre la reactivitat de la superfície de les partícules i la química del flux crea una finestra operativa estreta; la desviació dels paràmetres d'emmagatzematge especificats inicia canvis irreversibles en la viscositat, l'adherència i el rendiment de la humectació que es propaguen a través del reflux com a defectes latents.
El mite dels sis-mesos
La majoria de fulls de dades diuen sis mesos a 0-10 graus. Aquest nombre es tracta com una escriptura als departaments de contractació. No hauria de ser.
Aquí teniu el que passa realment. Un fabricant realitza proves d'envelliment accelerat, aplica un marge de seguretat, imprimeix "6 mesos" al TDS perquè això és el que espera la indústria i segueix endavant. Si la vostra pasta específica a les vostres condicions específiques d'emmagatzematge-aquella nevera a prop del moll de càrrega que s'obre quaranta vegades al dia, la que té el segell de la porta malament no soluciona ningú-si aquesta pasta realment manté les especificacions durant sis mesos és una qüestió completament diferent.
He provat la pasta als cinc mesos que s'imprimia molt bé. He provat una pasta als tres mesos que ja havia quedat granulosa. La diferència normalment es remunta a les condicions d'emmagatzematge que ningú no supervisava.
Alguns proveïdors ofereixen ara formulacions de 12-mesos. Alfa, Indi, uns quants més. La química és diferent-sistemes de flux més estables, pols tractades en superfície. Si ho necessiteu depèn de la velocitat de l'inventari. Si esteu preparant la pasta cada poques setmanes, pagueu una prima per l'estabilitat que mai no utilitzareu.
Què s'està degradant realment allà dins
El flux està fent la major part de la mort.
Activadors-els àcids orgànics que netegen les capes d'òxid durant el reflux-són reactius per disseny. Aquesta reactivitat no s'atura perquè poseu el pot a la nevera. S'alenteix, substancialment, però les molècules segueixen trobant-se. Polimerització lenta. Neutralització gradual. Les coses que fan que la pasta funcioni s'estan consumint en silenci.
Els dissolvents s'evaporen. Fins i tot a través d'envasos "tancats". Sobretot a través dels pots de plàstic que utilitzen alguns fabricants. He pesat pots amb el temps. Perds un gram o dos durant sis mesos. No sembla gaire fins que no t'adones que és majoritàriament dissolvent, i la pèrdua de dissolvent significa un augment de la viscositat.
La pols metàl·lica s'oxida. Les partícules SAC305 tenen una àrea superficial enorme en relació al volum-això és deliberat, per a l'eficiència de fusió-, però l'àrea superficial significa llocs d'oxidació. La capa d'òxid s'espesseix. Pren més activitat de flux per reduir-lo durant el reflux. Finalment, més activitat de la que pot proporcionar el flux degradat.
Res d'això passa de manera lineal. La temperatura és l'accelerador. S'aplica la cinètica d'Arrhenius: aproximadament, les velocitats de reacció es duplican per cada augment de 10 graus. La pasta emmagatzemada a 25 graus no envelleix el doble de ràpid que la pasta a 0 graus. Està envellint entre quatre i sis vegades més ràpid, depenent del mecanisme de degradació que seguiu.
La situació de la nevera
Tothom té una nevera de pasta. Gairebé ningú en té un de bo.
Les especificacions solen requerir 0-10 graus . Això és un ampli rang, i els 10 graus ja comprometen la longevitat en comparació amb els 2 graus. Però el veritable problema no és la consigna, sinó l'estabilitat. Cicle frigorífic domèstic. El compressor s'encén, la temperatura baixa a 2 graus. El compressor s'apaga, puja fins a 8 graus. La porta s'obre, puntes a 15 graus prop de la part davantera. La porta es tanca. Repetiu.
Aquests cicles tèrmics estressen la pasta. El vehicle de flux s'expandeix i es contrau de manera diferent que les partícules metàl·liques. Es produeix una micro-separació. No visible, no immediatament, però l'homogeneïtat es degrada.
Els frigorífics de grau-medical o de laboratori amb circulació d'aire forçada-i un control tèrmic estricte existeixen per un motiu. Si la vostra operació justifica el cost depèn dels requisits de volum i qualitat. Muntatges d'alta-fiabilitat per a sistemes aeroespacials, de seguretat per a automòbils, implants mèdics? Gastar els diners. Electrònica de consum amb cicles de producte de 18 mesos? Probablement bé amb una unitat comercial decent i una mica de seguiment.
Poseu-hi un termòmetre min-màxim. Els barats digitals funcionen. Comproveu-ho setmanalment. Registra'l. Aprendràs coses sobre les teves condicions d'emmagatzematge que no coneixies.
A la descongelació
Aquí és on he vist més errors en la disciplina del procés.
Pasta freda, directament de refrigeració, exposada a l'aire ambient: es forma condensació. Aigua a l'exterior del pot, bé, netegeu-lo. L'aigua migra a una pasta parcialment-segellada, interactua amb la química del flux, hidrolitza els activadors-és una contaminació que no pots desfer. La pasta encara pot imprimir-se. Fins i tot podria tornar a fluir. Però heu introduït humitat en un sistema dissenyat per ser anhidre, i més tard ho veureu com a boles de soldadura, esquitxades, esquitxades per humitat desigual.
Pràctica estàndard: 4-8 hores a temperatura ambient, sense obrir. Alguns fabricants especifiquen més temps per als envasos de pots més grans de . 500g que triguen més de 200 g a equilibrar-se.
He vist com els operadors treuen pasta de la nevera a les 7 del matí, obren la tapa a les 7:15 perquè la producció està esperant. Ningú vol saber parlar del temps d'espera quan la línia està baixa. Així, la pasta contaminada va a la plantilla i, tres hores més tard, el control de qualitat està marcant una punta a les boles de soldadura de mig-xip i comença l'apunt-del dit.
Si teniu pressa, demaneu pots més petits. L'envàs de 100 g o 200 g arriba a temperatura ambient més ràpidament. O escenifica la pasta de demà aquesta nit. Però no us salteu el desglaç.
Mai-Vull subratllar això-mai utilitzeu una font de calor per accelerar l'escalfament. Sense plaques calents, sense pistoles de calor, sense col·locar el pot a prop de l'escapament de l'equip. El xoc de temperatura crea els mateixos problemes de separació que el cicle tèrmic a l'emmagatzematge, però més ràpid.
La vida de la plantilla s'ignora
El full de dades diu "8 hores de vida útil de la plantilla" o "impressió contínua durant un torn". Això és en condicions controlades: temperatura específica, humitat específica, plantilla esborrada cada N impressions.
A la pràctica:
El sòl de la fàbrica és de 28 graus i un 70% d'HR perquè és juliol i l'HVAC no pot mantenir-se al dia. La vida útil de la plantilla es va escurçar substancialment i ningú va ajustar les expectatives.
La línia va baixar durant dues hores per un embús d'alimentació. La pasta es va asseure a la plantilla, el dissolvent s'evaporava, el flux s'escorria. S'hauria d'haver pastat o substituït. No ho era.
La producció va acabar divendres a la tarda. Algú va cobrir la plantilla amb embolcall de plàstic i va pensar que estaria bé fins dilluns. No ho era. Aquesta pasta està morta. Tira-ho fora.
Els dissolvents s'evaporen a velocitats determinades per la pressió de vapor i el flux d'aire. La superfície exposada d'una plantilla és enorme en comparació amb un pot. Quatre hores a la plantilla poden degradar la pasta més de quatre setmanes en un emmagatzematge en fred adequat.
La qüestió de la reutilització
Algunes operacions sí. Barrejar-ho amb pasta fresca, tornar a la nevera, utilitzar-lo demà. Això és prou comú perquè determinades formulacions de pastes estiguin dissenyades específicament per a la reciclabilitat-Kester's R276, uns quants productes d'indi.
La meva opinió: si esteu executant assemblatges d'alta-fiabilitat, no ho feu. El càlcul del risc-recompensa no l'afavoreix. Estalvieu potser 50 dòlars en pasta per introduir variabilitat en un producte que costa milers si falla al camp.
Per a productes de qualitat-comercial amb requisits menys estrictes, el reciclatge controlat pot funcionar. Paraula clau: controlat. Relació específica entre fresc i reciclat (és comú 3:1). No es recicla material reciclat-només d'una generació. Re-homogeneïtzació adequada, el que significa barrejar realment, no només remenar amb una espàtula.
El flux s'ha degradat. La reologia ha canviat. No estàs obtenint un rendiment verge. Que el rendiment degradat es mantingui dins de la finestra del procés depèn del marge que tingueu.
El tipus de pols importa més del que la gent pensa
El tipus 3 (25-45μm de mida de partícula) és el cavall de batalla. Domina l'assemblea general de SMT. Relativament indulgent en l'emmagatzematge i la manipulació, perquè les partícules més grans signifiquen una relació de superfície-àrea-a volum més baixa, la qual cosa significa una oxidació més lenta per unitat de massa.
El tipus 4 (20-38μm) és cada cop més comú per als components de pas fi: CSP de pas de 0,4 mm, passius 01005. Més superfície, degradació més ràpida. Si el vostre TDS diu sis mesos, penseu-ne cinc per al tipus 4.
Tipus 5 (15-25μm) i més fines-Tipus 6, tipus 7 per a aplicacions ultra-fines-són realment difícils de mantenir actualitzats. La cinètica d'oxidació és agressiva. Alguns fabricants recomanen una vida útil de 3 mesos per al tipus 5 i més curta per als graus més fins. He treballat amb pasta de tipus 6 que s'havia d'utilitzar dins de les 72 hores posteriors a la fabricació per obtenir resultats consistents en envasos a nivell d'hòsties.
Si la vostra operació utilitza diversos tipus de pols, necessiten protocols de gestió separats. Tractar el tipus 5 com el tipus 3 és demanar problemes.
Inspecció d'entrada: Fes-ho
La data de fabricació del vostre proveïdor es troba al pot. La vostra data de recepció pot ser setmanes més tard-la distribució, l'enviament, a l'agost en un moll de càrrega a Phoenix. Aquella pasta no va envellir en pausa.
QC d'entrada bàsic:
Primer inspecció visual. Separació? Decoloració? Textura granulosa visible a través del pot? Rebutja-ho.
Si teniu un viscosímetre-una unitat Brookfield o Malcom-comproveu la viscositat amb les especificacions. La pasta fresca ha de tenir les especificacions mitjanes-, no el límit superior.
Prova d'impressió. Executeu un cupó durant el vostre procés. Comproveu el volum de dipòsit, l'eficiència de la transferència, la caiguda. Compareu amb les vostres dades de referència.
Per a aplicacions crítiques, les proves d'equilibri d'humectació quantifiquen directament l'activitat del flux. No tothom té l'equip. Però si esteu construint qualsevol cosa amb requisits de fiabilitat, val la pena la inversió.
Documentar-ho tot. Quan moltes coses van malament a la línia, voleu rastrejar si el control de qualitat entrant ha perdut alguna cosa o si l'emmagatzematge/manipulació ha degradat el bon material.
Com sembla el fracàs
La pasta no anuncia la seva caducitat. Simplement deixa de funcionar bé i es diagnostica cap enrere.
Fase d'impressió: Alliberament pobre de les obertures de la plantilla. Dipòsits que s'enfonsen o s'estenen. Orelles de gos-a les cantonades. Volum insuficient. Totes aquestes poden tenir altres causes-el desgast de la plantilla, la pressió de l'escletxa, la distància-desplaçada-però la pasta antiga les agreuja i, de vegades, les imita.
Publica-redistribució: Soldeu boles al voltant dels components. Raïm (coalescència incompleta). Buits a les juntes BTC. Cap-en-coixí als BGA de les barreres d'òxid que impedeixen la humitat. Poca formació de filet.
La part insidiosa: la pasta marginal pot superar els vostres criteris d'inspecció alhora que incorpora riscos latents de fiabilitat. L'articulació sembla acceptable. La capa intermetàl·lica es va formar de manera incompleta. Tres anys després del servei de camp, l'articulació es trenca.
No rastrejareu aquest error fins a la pasta que heu utilitzat. Però la pasta podria ser el motiu pel qual va passar.
Variabilitat del venedor
No es tracta d'un-venidor-tothom fa una bona pasta i de tant en tant tothom n'envia molt mal-però les formulacions són diferents.
Els proveïdors japonesos (Senju, Tamura) tendeixen a especificacions conservadores. Si diuen sis mesos, ho diuen en serio. Les proves sovint confirmen que el material es manté en especificacions molt més enllà.
Alguns fabricants xinesos han millorat dràsticament; d'altres encara lluiten amb la coherència. La inspecció entrant és més important quan les pressions dels costos de la cadena de subministrament es dirigeixen cap a proveïdors-de nivell inferior.
Indium Corporation publica dades tècniques extenses. Les seves afirmacions-de vida útil són en general fiables i el seu suport tècnic respon quan tens preguntes.
Els fulls de dades són documents de màrqueting tant com especificacions tècniques. Llegeix-les críticament. Demaneu dades reals de la prova si esteu qualificant un material nou.
La vida útil no és un número en una etiqueta. És una propietat que es degrada contínuament des del moment en què es fabriquen la pasta, a uns ritmes determinats per com l'emmagatzemeu i la manipuleu. Gestiona la realitat, no l'abstracció.
