Per a què serveix la pasta de soldadura?

Què fa realment la pasta de soldadura

dientpasta de soldadura"s'utilitza per soldar" és tècnicament correcte però no us diu res. Després de 15 anys en aquesta indústria, m'he adonat que la majoria de la gent encara té una comprensió bastant superficial-del que fan realment aquestes coses. Deixa'm desglossar-ho.

La pasta de soldadura existeix per una raó fonamental-per la qual s'estableixen connexions entre components electrònics i PCB. Aquestes connexions han de fer dues coses alhora: conduir l'electricitat i mantenir les peces al seu lloc. Perdre qualsevol d'ells i tens un problema.

El procés de la línia SMT és senzill: imprimiu pasta de soldadura a coixinets, recolliu-i-col·loqueu els components de les gotes de la màquina a la part superior, la placa sencera passa per un forn de reflux. Quan la temperatura arriba als 230 graus, les partícules metàl·liques de la pasta es fonen, flueixen, mullen els coixinets i els cables, i després es solidifiquen en juntes de soldadura.

Sona prou senzill. Però penseu-hi-una placa base de telèfon intel·ligent té milers d'unions de soldadura i totes han de funcionar. Una mala articulació i tot el dispositiu està mort. Vam tenir un lot una vegada en què un BGA tenia una humitat pobra en una sola junta a sota. La taxa de retorn es va disparar fins al 3%. Aquell mes va anar el bonus de tothom.

La gent s'oblida d'aquest.

Les màquines de-recollida-i{2}}ubicació d'alta velocitat poden muntar desenes de milers de components per hora. Després de la col·locació, abans que el tauler arribi al forn-què impedeix que totes aquestes peces petites llisquin? L'adherència de la pasta.

No subestimeu això. Les hores poden passar entre la impressió i el reflux. Els taulers es transporten, es manipulen, de vegades s'emmagatzemen temporalment. Si la pasta perd la seva adherència massa ràpid, els components es desplacen o cauen completament. La indústria utilitza "tack life" per mesurar-ho. Diferents marques, diferents models-gran variació. Heu de fer-ho coincidir amb el temps de cicle de la vostra línia.

La pasta de soldadura no és una pols de metall pura. Una part important és el flux. Sense flux, la soldadura simplement no funciona.

Els coixinets de coure s'oxiden quan s'exposen a l'aire. No podeu veure la capa d'òxid, però evita que la soldadura es mulli correctament. El flux s'activa quan s'escalfa, reacciona amb els òxids, neteja la superfície metàl·lica. També redueix la tensió superficial de la soldadura fosa, ajudant-la a propagar-se.

Hi ha uns quants tipus: a base de colofonia-, soluble en aigua-, no-net. Ara no hi predomina cap-neteja, ja que ometeu el pas de rentat després de soldar. Però si després apliqueu un recobriment conforme o necessiteu que el tauler tingui un aspecte impecable, encara heu de netejar-lo.

El perfil de temperatura de reflux té quatre etapes. La pasta es comporta de manera diferent en cadascun:

Preescalfeu(temperatura ambient a ~ 150 graus): els dissolvents comencen a evaporar-se. Rampeu massa ràpid i el dissolvent s'esvaeix violentament-obtenu boles de soldadura per tot arreu. Mantingueu-lo a 1-3 graus per segon.
Remull(~ 150 graus a 190 graus): el flux activa i ataca els òxids en pastilles i cables. Aquesta etapa també ajuda a igualar les temperatures a tot el tauler perquè els vostres components grans i petits no estiguin a temperatures molt diferents.
Refluix(pic al voltant de 235-245 graus sense plom-): les partícules metàl·liques es fonen i s'uneixen en soldadura líquida, mullant i omplint els buits entre pastilles i cables. El líquid reacciona amb el metall base per formar una capa composta intermetàl·lica. Aquesta part només dura 30-60 segons més i l'IMC es fa massa gruixut, cosa que perjudica la fiabilitat.
Refrigeració: La soldadura es solidifica. Normalment 3-4 graus per segon. Massa lent i obteniu estructura de gra gruixut, articulacions més febles. Massa ràpid i corre el risc d'estrès tèrmic.

Molta gent assumeix que la pasta de soldadura és només per a grans línies SMT. No és cert.

Prototipatge i lots petits:

Els enginyers que fan mostres utilitzen plantilles senzilles per a la impressió manual, després un forn de refluig de taula o una pistola d'aire calent. Menys eficient, però la qualitat pot apropar-se als nivells de producció. Vaig fer molt d'això quan estava començant. Una mà tremolosa i tot el tauler està arruïnat.

Retreball:

Taulers defectuosos de la línia, devolucions del client-sempre que substituïu components, necessiteu pasta de soldadura. Procés estàndard: eliminar la part dolenta, netejar els coixinets, tornar a aplicar la pasta, col·locar un nou component, escalfar localitzat.

-Forat de refluig

Components de-perforats que s'utilitzen per significar soldadura per ona. Ara hi ha més fàbriques que posen-forats i peces SMT al mateix tauler i ho passen tot junts mitjançant el reflux. Dissenyeu obertures especials a la plantilla, imprimiu pasta addicional a les ubicacions dels-forats passants, inseriu components i torneu a fluir. Elimina un pas de soldadura per ona, redueix costos.

BGA, CSP, QFN:

Articulacions amagades sota el xip. No els pots tocar amb una planxa. La pasta de soldadura més el reflux és l'única manera. A mesura que els paquets es redueixen i el to s'estreny, els requisits de mida de partícules i precisió d'impressió segueixen augmentant.

Mateix material, enfocament totalment diferent segons la indústria

Electrònica de consum

Electrònica de consumes tracta de velocitat i cost. Els telèfons intel·ligents i les tauletes s'envien desenes de milions a l'any, les línies funcionen ràpidament, la imprimibilitat i la finestra de procés són els més importants. El cost són les millores-marginals de fiabilitat que costen més? Ningú compra.

Automoció

Automocióés un pas endavant. Les ECU del compartiment del motor poden arribar a 125 graus, de vegades 150 graus. Afegiu vibració constant. La resistència a la temperatura alta-i la resistència a la fatiga esdevenen crítiques. Dissenys d'automoció per a 15 anys de vida. Una junta de soldadura fallada pot provocar incidents de seguretat. El control de qualitat a través de tota la cadena de subministrament és molt més estricte que el del consumidor.

Mèdic

Mèdicvoreja l'obsessiu per la fiabilitat. Els marcapassos, els dispositius implantables-la fallada de les articulacions de soldadura posen en perill la vida directament. Normalment significa 100% de proves, traçabilitat de lots, auditories brutals de proveïdors.

Aeroespacial i militar

Aeroespacial i militarés el seu propi món. Encara utilitzant tones de pasta de soldadura amb plom (exempcions reglamentàries). Dècades de dades de fiabilitat-a llarg termini sobre el plom-d'estany. El-sense plom avança, però no s'ha validat en la mateixa mesura en entorns extrems.

Electrònica industrial i de potència

Electrònica industrial i de potènciaes preocupa per l'alta corrent i la dissipació de calor. Els dispositius d'alimentació dels inversors, les juntes dels inversors solars-han de conduir la calor, no només l'electricitat. Les baixes taxes de buit són clau. Algunes aplicacions van amb processos d'alta-pasta de plata o plata sinteritzada.

Il·luminació LED

Il·luminació LEDté problemes de substrat. Els LED solen anar sobre substrats d'alumini o ceràmica. Els coeficients d'expansió tèrmica són totalment diferents dels del coure. La pasta necessita una forta resistència al cicle tèrmic.

L'electrònica cada cop és més petita i més potent. Nous reptes per a la pasta de soldadura.

El to s'està reduint. L'electrònica de consum principal ja té 0,3 mm o menys. Requereix partícules de tipus 5 (15-25 μm) o tipus 6 (5-15 μm). Les partícules més fines signifiquen més superfície d'òxid, requisits d'emmagatzematge i manipulació més estrictes.

Lliure{0}}de plom segueix evolucionant. Han passat gairebé dues dècades des que el lliure-plom es va popularitzar, però la substitució d'aplicacions d'alta-fiabilitat encara està en curs. Les formulacions baixes-sense plata-plata són àrees de recerca candides-redueixen el cost i el risc de bigotis.

Enganxa-de baixa temperatura per trobar nous usos. Tradicionalment per a peces sensibles a la calor-(aliatges d'estany-bismut, punt de fusió de ~138 graus). Amb l'enlairament de l'electrònica flexible i els wearables, la demanda creix perquè els substrats flexibles no poden suportar les temperatures normals de reflux.

Els vehicles elèctrics i les energies renovables generen necessitats de soldadura d'alta{0}}potència. Els sistemes de gestió de bateries, els controladors de motor-connexions d'alta-intensitat necessiten juntes amb capacitat de transport-de corrent i dissipació-de calor greu. Impulsant el desenvolupament de pastes d'alta-fiabilitat i materials de sinterització.

Totes aquestes aplicacions, però la pasta de soldadura no és màgica. Les condicions han de ser adequades.

La selecció importa.-Sense plom o amb plom, grau de mida de partícules, tipus de flux, rang de viscositat-elecció segons la vostra aplicació específica. Una elecció equivocada significa caigudes de rendiment, o pitjor, lots sencers descartats.
El control de processos ho és tot.El gruix de la plantilla i el disseny de l'obertura defineixen el volum d'impressió. La pressió i la velocitat de la rasqueta afecten la consistència. Tots els paràmetres del vostre perfil de reflux estan vinculats a la qualitat de la soldadura. Massa pasta, tens ponts i calçotets. Massa poc, articulacions fredes. Temperatura massa alta, components danyats. Massa baix, poca humitat.
L'emmagatzematge ha de ser adequat.La pasta de soldadura té una vida útil-normalment de 6 mesos a un any refrigerada. Un cop obert, utilitzeu-lo ràpidament. L'exposició prolongada a l'aire significa absorció d'humitat, oxidació i canvis de viscositat. Detalls com ara el temps d'escalfament-i el mètode d'agitació afecten els resultats d'impressió.
La inspecció no es pot saltar.SPI després de la impressió per confirmar la qualitat. AOI o raigs X-després del reflux per comprovar les articulacions. BGA i altres articulacions amagades? Només els-raigs X poden revelar buits i ponts a sota.

Conclusió: el treball més bàsic de la pasta de soldadura és la connexió elèctrica i mecànica entre components i plaques. En el procés, també s'encarrega de la fixació temporal i la neteja de superfícies. Les aplicacions van des de la producció en massa fins a prototips i reelaboració. Les diferents indústries es preocupen pels diferents aspectes de rendiment.

Al final del dia, la pasta de soldadura és el que fa possible la tecnologia de muntatge superficial. Des dels telèfons i ordinadors que fem servir cada dia fins a satèl·lits i equips mèdics-les plaques de circuits interiors estan gairebé totes soldades amb pasta de soldadura. Coses modestes, però absolutament essencials per a la fabricació d'electrònica.