Loddepastahåndtering bestemmer SMT-montering gir mer enn de fleste ingeniører bryr seg om å innrømme. Selve materialet-en suspensjon av metallpulver i flussmedium-oppfører seg uforutsigbart når lagrings-, utskrifts- og omstrømningsparametere driver utenfor akseptable vinduer. Å få dette riktig krever å forstå metallurgien, reologien og den termiske dynamikken som spiller inn.
Hva er faktisk inne i krukken
Sammensetningen betyr noe. Du jobber med 85-92 vektprosent metallpulver, typisk SAC305 (96,5Sn/3,0Ag/0,5Cu) for blyfrie applikasjoner, suspendert i et flukssystem som inneholder aktivatorer, reologimodifiserende midler og løsemidler.
Partikkelstørrelsesklassifisering følger IPC J-STD-005:
Type 3: 25-45μm (standard tonehøyde)
Type 4: 20-38μm (fin stigning ned til 0,4 mm)
Type 5: 15-25μm (ultrafin, 0201 komponenter)
Type 6 og utover for 01005
Her er hva ingen forteller deg i databladene: finere pulver oksiderer raskere. Den type 5-pastaen som ligger på hyllen din mister levetiden raskere enn type 3. Forholdet mellom overflate-areal-til-volum virker mot deg.
Lagring-der de fleste problemer faktisk starter
Jeg har sett produksjonslinjer stengt ned fordi noen lot lime ut over natten. Skaden er ikke alltid synlig.
Krav til kjøling:
Hold den mellom 0-10 grader. Ikke frosset frysing forårsaker flusseparasjon som aldri kommer seg helt tilbake, selv etter blanding. Metallpulveret legger seg, de flyktige stoffene omfordeles ujevnt, og dagens første utskrifter vil vise det.
Oppvarming- før bruk tar lengre tid enn folk planlegger for det. En 500 g krukke trenger minimum 4 timer ved romtemperatur, fortsatt forseglet. Åpning av kald pasta introduserer kondens direkte på pulverpartiklene. Oksidert pulver blir ikke våt ordentlig. Periode.
Holdbarheten på 6-måneders trykt på beholdere forutsetter perfekte forhold. Kjøleskap i den virkelige verden går gjennom temperaturene. Dørene åpnes. Den pastaen du kjøpte i januar kan skrives ut fint i mars, men gi deg tilfeldige loddekuler innen april.
Parametre for sjablongutskrift
Det er her håndverket kommer inn.
Naltrykkkjører vanligvis 3-8 kg, men det faktiske antallet avhenger av pastaens viskositet, sjablongtykkelse, blendertetthet - for mange variabler til å gi en universell innstilling. Start på 5 kg og juster basert på hva SPI forteller deg.
Utskriftshastighetskaper en avveining som ingen nevner i opplæringsmateriell: raskere hastigheter (60-80 mm/s) forbedrer gjennomstrømmingen, men reduserer blenderåpningen på fine-pitch-design. Sakte ned til 25-40 mm/s for 0,4 mm pitch og lavere. Pastaen trenger tid til å rulle inn i åpninger, og rullende handling - den sylinderen med pasta som beveger seg foran nalen - bestemmer fyllkvaliteten.
Separasjonshastighetetter utskrift bør kjøre 1-3 mm/s for standard arbeid. Gå ned til 0,5 mm/s for ultrafin tonehøyde. Rask separasjon forårsaker peaking, der pasta trekker opp i topper i stedet for å slippe rent. Disse toppene synker sidelengs og bygger bro over tilstøtende puter.
Sjablongdesign påvirker alt nedstrøms:
| Blenderåpningsregel | Formel | Hvorfor det betyr noe |
|---|---|---|
| Arealforhold | Blenderåpning ÷ veggareal Større enn eller lik 0,66 | Under dette fester lim seg til vegger |
| Sideforhold | Bredde ÷ tykkelse Større enn eller lik 1,5 | Sikrer frigjøring |
For en 0,12 mm tykk sjablongutskrift med 0,25 mm blenderåpninger, fungerer regnestykket knapt. Dette er grunnen til at 0201-montering ofte krever 0,08 mm eller til og med 0,06 mm sjablonger med Type 5-pasta. Toleransesammensetningen.
On the Line: Tidsbegrensninger ingen følger
Når pastaen treffer sjablongen, begynner oksidasjonen. Klokken starter.
Maksimal stensillevetid: 8 timer (selv om 4-6 er tryggere)
Maksimal tid før reflow etter utskrift: 4 timer
Elteintervall ved lengre løp: hvert 30.-60. minutt
Det siste punktet blir ignorert konstant. Lim tynnes med skjær (tiksotrop oppførsel), og gjenvinner deretter sakte viskositeten i hvile. Men etter 20-30 utskriftssykluser endres reologien. Elting med en slikkepott-30 sekunder, folding bevegelse-tilbakestiller strukturen.
Sjablongrengjøringsfrekvensen avhenger av feilmodusen din. Begynn med hver 10. utskrift med tørrserviett, våttørk hver 30. Støvsuging tar for seg opphopning av lim i åpninger, men vil ikke fikse tørkede rester. Hvis du ser brodannelse vises etter 15-20 utskrifter når den ikke var der ved oppstart, er rengjøringsintervallet feil.
Reflow Profilutvikling
Profilen lager eller bryter skjøten.
Forvarmingssone(omgivelsestemperatur til ~150 grader)
: Rampe ved 1-2 grader /s maksimum. Raskere ramper forårsaker loddekuler fra eksplosiv fordampning. Flusssystemet trenger tid for å aktivere og redusere oksider på både pudder- og puteoverflater.
01
Soak sone(150-200 grader)
: Hold 60-90 sekunder. Det er her flux gjør jobben sin. For kort, du får tømning og dårlig fukting. For lang, fluks kommer ut før reflow og skjøter oksiderer.
02
Reflow sone:
SAC305 smelter ved 217 grader. Tid over liquidus (TAL) skal løpe 45-75 sekunder med topptemperatur 235-245 grader. Overskridelse av 250 grader risikerer at puten løftes på billige laminater og akselererer intermetallisk vekst.
03
Avkjøling:
2-4 grader/s maksimum. Raskere avkjøling skaper sprø fugemikrostruktur. Langsommere avkjøling-spesielt med store termiske masseplater - lar intermetalliske lag vokse seg tykke.
04
Den skitne hemmeligheten om profilutvikling: start med pastaprodusentens anbefaling, og juster deretter for din faktiske montering. Termisk masse varierer etter borddesign. Komponentblanding betyr noe. En profil perfekt for ett produkt feiler på et annet.
Defekter du faktisk vil se
- Lodde kulerspredt rundt brikkekomponenter: Ni av ti ganger er det enten utskriftsfeil (nedgang før plassering) eller forvarmingsrampe for aggressiv. Sjekk sjablongåpningens størrelse mot putestørrelsen-pasta som strekker seg utover putegrensene, faller og kuler under reflow.
- Gravleggingpå små passiver: Ulik oppvarming av komponentavslutninger. Siden som når liquidus trekker først delen oppreist ettersom overflatespenningen kun virker på den smeltede siden. Rettelser inkluderer justering av plassering (sentrering), putedesign (termisk balanse), og noen ganger profilmodifikasjoner,-men ærlig talt, putegeometri er vanligvis grunnårsaken.
- Gå-i-putenpå BGAer: Lim inn på puten reflows, men smelter ikke sammen med kulen på komponenten. Forårsaket av vridning av brett eller komponent under reflow. Både kulen og pastaen smelter, men fysisk gap forhindrer sammensmelting. Økende topptemperatur hjelper noen ganger. Det samme gjør å redusere TAL for å minimere vridning. Vakuumreflow løser det, men koster penger.
- Voiding: En viss mengde er uunngåelig med SAC-legeringer-vanligvis 10-25 % tomt område i BGA-skjøter anses som akseptabelt for forbrukerelektronikk. Bilspesifikasjoner krever under 10 %. Å redusere tomrom krever utvidet bløtlegging, kontrollert rampe-til-topp, og noen ganger spesielle pastaformuleringer med lavt volum som koster betydelig mer.
Inspeksjonsmetoder
SPI (loddepasta-inspeksjon) etter utskrift fanger opp 70 %+ av feilene før de blir dyre. Mål høyde, areal og volum. Sett grenser for kritiske komponenter-±35 % volum for 0201, ±50 % for større passiver.
Post-reflow AOI fanger opp plasseringsproblemer og ledddannelsesfeil. Røntgenstråler blir nødvendig for BGA-er, QFN-er og alt med skjulte ledd. Hvis du kjører BGA-er uten røntgenfunksjon, flyr du blind på ~30 % av leddene dine.
Prosesskapasitet (Cpk) på pastaavsetningsvolum bør overstige 1,33 for stabil produksjon. Under 1.0 betyr at prosessen din er ute av kontroll. Fiks utskriftsparametere før du legger til produksjonskapasitet.
Miljø- og sikkerhetshensyn
Blyfri-pasta dominerer kommersiell elektronikk på grunn av RoHS-krav. Hvis du fortsatt kjører SnPb for romfarts- eller medisinske unntak, hold den fysisk adskilt fra blyfrie linjer. Kryss-forurensning forårsaker feil på felles pålitelighet.
Ventilasjon på arbeidsområdet er viktig-fluksdamp irriterer luftveiene ved langvarig eksponering. Hansker forhindrer både forurensning av pasta og hudabsorpsjon av flusskjemikalier. Kast utløpt pasta og rengjøringsmidler som farlig avfall i henhold til lokale forskrifter.
Ingen -rene flussrester forblir permanent på brettet. De er designet for å være godartede, men miljøer med høy-fuktighet kan fortsatt forårsake problemer med visse formuleringer. Vann-oppløselig flussmiddel må renses innen 24 timer etter reflow-rester blir stadig vanskeligere å fjerne og korroderer til slutt kobber.
Realiteten ved bruk av loddepasta er at 60 % følger etablerte regler og 40 % forstår dine spesifikke materialer, utstyr og produkt godt nok til å bryte disse reglene intelligent. Pasta fra forskjellige produsenter oppfører seg forskjellig selv med identiske legeringsspesifikasjoner. Skriveren din har særheter som håndboken ikke dekker. Lær dem.
