AVOID THE VOID™ (LÖTEN OHNE LUNKER): Voidbildung auf großen Grundflächen in der Elektronikmontage: Schablonendesign
In einem früheren Beitrag sprach ich über die Voidbildung auf großen Grundflächen in der Elektronikmontage und verwies auf ein statistisches Tool namens Ishikawa -Diagramm. Dieses Tool hilft Ihnen, einen Prozess zu entwerfen, und bietet ein exzellentes visuelles Hilfsmittel, das dabei hilft, die möglichen Fehlerursachen und die Auswirkungen, die die Prozessvariablen haben können, aufzuzeigen. Dieses besondere Ishikawa-Diagramm zeigt, dass das Schablonendesign eine große Auswirkung auf die Voidbildung haben kann. Heute will ich in diesem Bereich ein bisschen weiter graben und darüber sprechen, wie wir die Lotvoidbildung auf große Grundflächen in der Elektronikmontage mit Unterschieden im Schablonendesign verringern können.
Das Schablonendesign kann eine enorme Auswirkung auf den Grad der Voidbildung unter den Bottom-Terminated-Components (BTC) haben. Die Menge der auf der Platte aufgebrachten Lotpaste und der Stelle, an der sie aufgebracht wird, kann den Unterschied zwischen einer Voidbildung von 5-10% und einer von 40-60% ausmachen. Es ist wichtig, diese Effekte zu überlegen, bevor Sie Ihre Schablonen und Maschenöffnungen entwerfen.
Einer der besonders kritischen Aspekte, der zu berücksichtigen ist, ist die Schablonenstärke. Wir haben viele Studien hier bei Indium Corporation zusammen mit unzähligen Versuchen bei unseren Kunden gesehen, die alle zeigen, dass die Schablonenstärke eine erhebliche Rolle spielt. Normalerweise führt eine stärkere Schablone zu einer geringeren Voidbildung. Wenn der Abstand einer bestimmten Komponente größer ist (aufgrund eines dickeren Lotpastendepots durch eine stärkere Schablone), haben die flüchtigen Substanzen im Flussmittel mehr Platz zum Ausgasen und entgehen dem Einschluss unter der Komponente. Studien wurden durchgeführt, die einen statistischen Unterschied zwischen einer 4 mm starken Schablone und einer 5 mm dicken Schablone zeigten und in allen Fällen hatte die 5 mm Schablone bessere Voidbildungseigenschaften. Aber was würde passieren, wenn eine 6 mm oder 7 mm Schablone verwendet würde? Gut, in der Regel resultiert eine 6 oder 7 mm Schablone in einem zu hohen Flächenverhältnis für die Paste enden, um richtig durch die Öffnungen zu drucken. Aus diesem Grund und ein paar anderen, ist es oft nicht möglich, eine stärkere Schablone zu verwenden. Allerdings gibt es einen Punkt, an dem eine stärkere Schablone tatsächlich eine schlechtere Voidbildung erbringt, daher können wir nicht annehmen, dass dieser Annahme für alle Modelle gilt.
Die Maximierung des Lotpastenvolumens/der Stärke kann durch andere Wege als die Verstärkung der Schablone erfolgen. Die Verbesserung der Übertragungseffizienz der Lotpaste, durch die Schablone auf die Platine, kann auch auf das Volumen/Stärke der Lotpastenaufbringung Einfluss haben und könnte das Voidbildungsverhalten der Lotpaste unter den QFN-Komponenten verbessern. Die Schablonenqualität, Metallzusammensetzung der Schablone, Alter, Abnutzung, und falls eine Schablone mit Materialien wie der NANO-Beschichtung beschichtet ist, können alle einen enormen Einfluss auf die Übertragungseffizienz der Lotpaste haben. Nicht alle Anbieter haben die gleiche Schablonenqualität. Einige Schablonen haben möglicherweise Probleme mit Öffnungen in der falschen Größe, an der falschen Stelle geschnitten, oder in Theta verzerrt. Wenn die Öffnungen nicht richtig zu den Pads passen, dann überträgt die Lotpaste nicht ordnungsgemäß auf die Platine mit maximalem Volumen und minimaler Variation. Die Metallgewebe, aus der die Schablone geschnitten ist, könnte ebenfalls eine Rolle bei der Übertragungseffizienz der Lotpaste auf die Platine spielen. Einige Metalle haben eine niedrigere Oberflächenspannung als andere, was es einfacher für die Lotpaste bei der Übertragung durch und von der Schablone macht. Das gleiche kann durch den Einsatz von Nano-Beschichtungsmaterialien realisiert werden. Das Alter der Schablone hat typischerweise eine direkte Korrelation zum Verschleiß der Schablone. Wenn die Schablone abgenutzt oder beschädigt ist, können die Öffnungen geprägt oder abgerundet sein, was beeinflusst, wie die Paste durch die Schablone übertragen wird.
Das Design der Öffnungen ist ein weiterer Bereich, den Sie bedenken sollten, um die Voidbildung unter den Bottom-Terminated- Components zu reduzieren. Viele Zulieferer geben Empfehlungen zu den Öffnungen im Datenblatt der Komponente ab. Diese sind in der Regel ein guter Ausgangspunkt, aber Änderungen in der Größe der Scheibe, Form, Anzahl der Scheibengitter und die Größe und Form der Scheibengitter können die Lotvoids potenziell weiter verringern. Jede Komponente ist anders und daher gibt es keine einheitliche Lösung für das Design der Öffnungen. Mehr Scheibenöffnungen sind in der Regel besser als weniger. Dünnere Scheibengitter sind normalerweise besser als dickere. Aber ähnlich wie bei der Stärke der Schablone gibt es einen Punkt, an dem zu viele und zu dünne Scheiben dazu führen, dass die Voidbildung zunimmt. Ist eine rechteckige Form besser als ein Quadrat oder ein Kreis oder ein Oval? Jede Komponente wird etwas anders reagieren, so ist es wichtig, etwas zu forschen und, möglicherweise, einige Versuche durchzuführen, bevor die Produktion beginnt, um zu sehen, was in Ihrem Prozess am besten funktioniert.
Bleiben Sie dran für meine nächste Diskussion über wie die PCB -Oberflächen die Voidbildung unter den Bottom-Terminated- Components beeinflussen können.
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