VACÍOS A RAYA™: Formación de vacíos en grandes planos de tierra de montajes electrónicos: Diseño de plantillas

En una publicación anterior hablé sobre la formación de vacíos en grandes planos de tierra de dispositivos electrónicos e hice referencia a una herramienta estadística llamada el diagrama de Ishikawa.  Esta herramienta ayuda a trazar un proceso y proporciona una excelente ayuda visual que ayuda a mostrar las posibles causas de defectos y los efectos que puedan tener las variables de proceso.  Este diagrama de Ishikawa en particular muestra que el diseño de la plantilla puede tener un gran efecto en la formación de espacios vacíos.  Hoy profundizaré en esta área un poco más y hablaré sobre cómo se puede minimizar la formación de vacíos de soldadura en planos grandes de tierra en montajes electrónicos con diferencias en el diseño de plantilla.

El diseño de la plantilla puede tener un efecto tremendo sobre los niveles de formación de vacíos por debajo de los componentes terminados en la parte inferior (BTC)  La cantidad de pasta de soldadura depositada en la placa y el lugar donde se deposita la pasta de soldadura puede hacer la diferencia entre el 5-10% y el 40-60% de formación de espacios vacíos.  Es importante considerar tales efectos antes de diseñar la plantilla y los patrones de apertura.

Uno de los aspectos más críticos a considerar es el grosor de la plantilla.  Hemos visto en muchos estudios, aquí en Indium Corporation además de innumerables ensayos de nuestros clientes, que demuestran que el grosor de la plantilla juega un papel importante.  Típicamente, una plantilla más gruesa producirá menos formación de espacios vacíos.  Cuando el espaciado de un componente en particular es más grande (debido a un depósito más grueso de pasta de soldadora, debido a una plantilla más gruesa), los elementos volátiles del fundente tienen más espacio para evaporarse y escapar el confinamiento bajo el componente.  Se han realizado estudios que demuestran una diferencia estadística entre una plantilla con 4 milésimas de grosor y una plantilla con 5 milésimas de grosor y, en todos los casos, la plantilla de 5 milésimas de grosor produjo el mejor desempeño en formación de vacíos.  Pero, ¿qué pasaría si se utilizara una plantilla de 6 o 7 milésimas?  Bueno, típicamente una plantilla de 6 o 7 milésimas resultaría en una proporción de área demasiado alta como para que la pasta se imprima adecuadamente a través de las aperturas.  Por esta razón, y unas pocas más, con frecuencia no es factible utilizar una plantilla más gruesa.  Sin embargo, existe un punto en el que una plantilla más gruesa realmente empeoraría la formación de espacios vacíos, de manera que no podemos asumir que esta noción se aplique a todos los modelos.

Maximizar el volumen / altura de la pasta de soldadura se puede lograr mediante vías diferentes a incrementar el grosor de la plantilla.  Mejorar la eficiencia de la transferencia de la pasta de soldadura, mediante la aplicación de la plantilla a la placa, también puede afectar el volumen / altura de la deposición de pasta de soldadura y podría mejorar el desempeño de la formación de vacíos de pasta de soldadura bajo los componentes QFN.  La calidad de la plantilla, la composición, edad, desgaste del metal de la plantilla y si esta está recubierta con materiales como nanorecubrimiento, todo ello puede tener un gran efecto sobre la eficiencia de la transferencia de la pasta de soldadura.  No todos los proveedores de plantillas presentan la misma calidad de plantillas.  Algunas plantillas pueden presentar problemas con las aperturas de tamaño incorrecto, cortes en ubicaciones erradas o sesgadas en theta.  Si las aperturas no concuerdan de manera correcta con las almohadillas entonces la pasta de soldadura no se transferirá correctamente a la placa con el volumen máximo y la variación mínima.  El metal del cual se corta la plantilla también puede tener un papel importante en la eficiencia de la transferencia de la pasta de soldadura hacia la placa.  Algunos metales presentan una tensión superficial menor que otros, lo que hace que sea más fácil la transferencia de la pasta de soldadura a lo largo y fuera de la plantilla.  Lo mismo se puede realizar mediante el uso de algún material de nanorecubrimiento.  Normalmente, la edad de la plantilla se correlaciona directamente con el desgaste de ella.  Si la plantilla está desgastada o dañada, se pueden acuñar o redondear aperturas, lo que afecta la forma en que la pasta se transferirá a lo largo de la plantilla.       

El diseño de la apertura es una área más que se podría considerar para reducir la formación de vacíos por debajo de los componentes terminados por la parte inferior.  Muchos de los proveedores de componentes tienen recomendaciones para aperturas enumeradas en las fichas técnicas de los componentes.  Normalmente, son un buen punto de inicio pero los cambios en el tamaño y forma de la pantalla, cantidad de rejillas de la pantalla y el tamaño y forma de las rejillas de la pantalla pueden potencialmente reducir aún más los vacíos.  Cada componente es diferente y, por lo tanto, no existe una solución de un solo tamaño que cuadre con todo para el diseño de la apertura.  Normalmente, más aberturas de la pantalla son mejores que menos.  Normalmente, rejillas más delgadas de la pantalla son mejores que rejillas más gruesas.  Pero, de manera similar al grosor de la plantilla, habrá un punto donde demasiadas pantallas y rejillas de pantalla demasiado delgadas comenzarán a incrementar la formación de vacíos.  ¿Una forma rectangular es mejor que una cuadrada, circular u ovalada?  Cada componente reaccionará ligeramente diferente, así que es importante hacer algo de investigación y, posiblemente, algunos ensayos antes de la producción para encontrar lo que mejor se desempeña en su proceso.

Manténgase en contacto para mi próxima discusión sobre cómo los acabados PCB pueden afectar la formación de vacíos por debajo de los componentes acabados por la parte inferior.