Schablonendruck für Erfolg: Umgang mit und Lagerung von Lötpaste

SMT Optimierung für Erfolg beim Drucken ultrafeiner Lötpastenablagerungen

In der SMT Industrie ist weithin anerkannt, dass ~60% der Lötfehler beim Schablonendrucker entstehen. Abbildung 1 (unten) zeigt ein sehr dichtes Ishikawa Diagramm, das darstellt, warum dies so ist. Es gibt einfach eine große Vielzahl an Variablen, die das Ergebnis beeinflussen.

Abbildung 1.

Ich würde gerne eine Aussage verwenden, die häufig mit dem Sport in Verbindung gebracht wird: “zu den Grundlagen (oder Basis) zurückkehren.” Diese Aussage wird häufig von einem Trainer verwendet, wenn ein Einzelner oder ein Team eine schlechte Ausführung der fundamentalen Fähigkeiten aufzeigt. Diese Aussage kann auch sehr gut in der SMT Welt verwendet werden. Es muss nicht unbedingt sein, dass wir den Blick für die Grundlagen verloren haben und in unserem Spiel etwas nachlässig wurden, sondern die Spielregeln haben sich verändert, da wir uns auf dem Pfad der Miniaturisierung weiter fortbewegen. Ein SMT-Verfahren, das jahrelang ohne Fehler verlief, kann plötzlich ins Wanken geraten, wenn es bei Verfahren mit sehr kleinen Komponenten angewendet wird.

In den nächsten paar Blogbeiträgen werde ich verschiedene Variablen abdecken und Ratschläge anbieten, wie man Erfolgsraten, vor allem in Bezug auf präzise Lötablagerungen, verbessern kann.

Der Umgang mit und die Lagerung von Lötpaste ist der Erste in dieser Reihe.

Abbildung 2.

Häufig übersehen ist die Wichtigkeit der Lagerung und des Umgangs mit Lötpaste. Lötpaste besitzt ein Verfallsdatum und wird als vergängliches Material kategorisiert; Ich vergleiche das mit einer Packung Milch. Interessanterweise kann eine vergleichbare Analogie hergestellt werden. “Wie lange kann ich eine Packung Milch auf der Küchenablage stehen lassen, bevor sie verdirbt?” Es ist wichtig darauf hinzuweisen, dass auch wenn sie gekühlt wird, sowohl Milch als auch Lötpaste an einem gewissen Punkt “verdirbt” (jenseits des Verfallsdatums). Bei der Lötpaste "arbeitet" das Flussmittel immer, auch wenn sie gekühlt wird und entfernt Oberflächenoxide von den Lötpulverpartikeln in der Lötpaste selbst. Die Reaktion läuft viel langsamer ab, wenn sie gekühlt ist, findet aber dennoch statt. Das Nebenprodukt dieser Reaktion ist ein Schwermetallsalz, das zu einer erhöhten Viskosität der Lötpaste und einer Abnahme der verfügbaren Flussmittelaktivität führt. Das “Verderben” der Lötpaste führt zu einem schlechten Abrollen der Paste auf der Schablone und einer daraus folgenden schlechten Aperturausfüllung, sowie verminderter Flussmittelaktivität während des Reflows.

Kehren wir zu unserer Analogie mit der Milch zurück. Wie lange kann man sie auf der Küchenablage stehen lassen, wenn man sie aus dem Kühlschrank entnommen hat, bevor sie verdirbt? Dies kann man nicht pauschal beantworten. Es gibt mehrere Variablen, die man bedenken muss: wie nahe ist sie bereits am Verfallsdatum? (je näher sie sich dem Verfallsdatum befindet, desto schneller verdirbt sie); wie viel befindet sich im Behälter? (ein voller Behälter verdirbt langsamer als ein Behälter in dem nur wenig Milch ist); wie lange stand die Milch ohne Deckel dar, wodurch der Inhalt der Luft ausgesetzt wurde?; wie oft wurde der Deckel entfernt?; wurde sie mit fremden oder älteren Materialien kontaminiert? (zum Beispiel wenn man alte Paste in den gleichen Behälter zurückgibt, in dem sich auch unbenutzte, frische Paste befindet); Raumtemperatur?; und Luftfeuchtigkeit?; um nur ein paar zu nennen. Jede Kombination verursacht, dass der Inhalt noch schneller “verdirbt”.

Ich sollte erwähnen, dass die Analogie zur Milch in manchen Punkten hinkt. Das Entnehmen aus und wieder Hineinstellen in den Kühlschrank verlangsamt das Verderben der Milch, beschleunigt jedoch das “Verderben” der Lötpaste. Zweitens ist es unbedingt erforderlich, dass die Lötpaste vor der Verwendung auf Raumtemperatur aufgetaut wird. In beiden Fällen ist die Kondensation das Problem (siehe Abbildung 2 auf der Getränkedose). Wenn die Lötpaste nicht auf Raumtemperatur gebracht wird, bevor der Behälter geöffnet wird, wird Feuchtigkeit auf der Lötpaste kondensieren, wie wir es auch bei einem Milchbehälter oder einer Getränkedose beobachten können, die aus dem Kühlschrank entnommen wird. Die Feuchtigkeit beschleunigt das “Verderben” der Lötpaste. Falsches Auftauen, wie beispielsweise wenn man die Lötpaste auf einer Fensterbank in die Sonne oder auf einen Ofen stellt, beschleunigt das Verderben ebenfalls.

Zusammengefasst, der Umgang mit Lötpaste stellt eine recht gute Analogie zur Milch dar. Das Verderben der Lötpaste beeinflusst die Fähigkeit der Lötpaste sich auf die Schablone zu "rollen" (oder der Auftragefähigkeit bei Spritzauftrageanwendungen), wodurch die Fähigkeit der Lötpaste, die Schablonenaperturen auszufüllen, gehemmt wird, was zu einer ungenügenden Pastenablagerung auf den PWB-Pads führt. Das gegebenenfalls benötigte verfügbare Flussmittel wird ebenfalls verringert, da die Flussmittelaktivität bei dieser chemischen Reaktion "aufgebraucht" wird; es ist weniger Flussmittelaktivität verfügbar, um die Herausforderungen des Reflowprofils zu überstehen. Mit der geringeren Flussmittelmenge während des Reflows, wird die Lötpaste beim Überwinden von für Oxidierung anfällige Lötdefekten, wie dem Graping, Head-In-Pillow Defekten und Lötkugeln, noch mehr herausgefordert. Diese Herausforderung wird noch deutlicher, wenn die Lötpastenablagerung immer weniger wird.

Seien Sie gespannt auf meinen nächsten  Beitrag.

Ed Briggs

Translation powered by Avalon Professional Translation