Impresión de Esténcil para Tener Éxito en el Montaje de SMT Parte 2: Impresión de Mediciones

Cuando se discute el éxito en la impresión de esténcil de soldadura en pasta para el montaje de Tecnología de Montaje en Superficie (SMT), una de las herramientas más importantes en el “cinto” de un ingeniero es su equipo de inspección de soldadura en pasta (SPI, por sus siglas en inglés). En particular es importante para las aperturas de esténcil/depósitos de pasta más pequeños que son difíciles de ver a simple vista, al menos para un señor mayor como yo. Saber que hay soldadura en pasta en la almohadilla es importante, pero la consistencia de una almohadilla a otra es fundamental. Hay dos criterios de medición importantes a considerar en la medición del éxito de un proceso de impresión. La proporción del área y la eficiencia de transferencia. La proporción del área determina el potencial de éxito; la eficiencia de transferencia cuantifica el éxito mediante la comparación del volumen de la apertura para llenar con el relleno real de la apertura, según lo medido por la SPI.

Figura 1

La proporción del área (AR) es una medición fundamental para la impresión exitosa de esténcil; es el área de apertura del esténcil dividida por el área de las paredes laterales de la apertura. La figura 1 muestra un esquema de una apertura circular. Un cálculo sencillo muestra que la proporción del área (AR) es el diámetro (D) del círculo dividido 4 veces el espesor del esténcil (t): AR = D/4t. La misma fórmula es utilizada para las aperturas cuadradas, con D ahora igual al lado del cuadrado. Para la AR de una apertura rectangular, la fórmula es un poco más complicada: ab/2(a+b)t, donde a y b son los lados del rectángulo. La industria acepta ampliamente eso, para obtener buena impresión de esténcil, la AR debe ser 0.66. La experiencia ha demostrado que, si AR <0.66, la eficiencia de transferencia será baja y errática.

La eficiencia de transferencia, otra medición importante de impresión de esténcil, se define como el volumen real medido del depósito de la soldadura en pasta dividido por el volumen de la apertura. Como ya se ha dicho, la herramienta más importante para medir la eficiencia del proceso de impresión del esténcil es una máquina SPI. El equipo SPI puede utilizarse para detectar depósitos de soldadura en pasta insuficientes o excesivos y para determinar si el depósito de la soldadura en pasta esté ubicado en forma pareja sobre la almohadilla de soldar del PWB.

Por lo tanto, SPI posibilita las decisiones precisas acerca del volumen y la posición de los depósitos de la soldadura en pasta. Tales datos pueden eliminar las decisiones subjetivas y, quizás, erróneas a partir del proceso de la toma de decisión. Los datos de la SPI también pueden alertar al ingeniero de proceso acerca de los temas de impresión de esténcil que de lo contrario podrían ser ignorados.

Figura 2

Puede verse un ejemplo de los resultados de impresión de esténcil en la Figura 2. Se evaluaron tres soldaduras en pasta diferentes (pasta A, B y C) sobre varios tamaños de apertura. La Figura 2 se focaliza en los depósitos de impresión de la soldadura en pasta 0402. La eficiencia de la transferencia medida en el eje y está en volumen en porcentaje, dando una proporción que compara el volumen de la soldadura en pasta depositada dividida por el volumen real de la apertura del esténcil. Obviamente, el 100% es el objetivo ya que esto significa que la soldadura en pasta llenó la apertura de manera completa y el 100% fue liberado sobre la almohadilla del PCB.

Si alguien debiera tomar sencillamente el promedio de los datos anteriores, podrían quizás elegir la Pasta C como el material de elección. Aunque el volumen es realmente importante, también la consistencia de una almohadilla a otra es fundamental y algunas veces ignorada. Hay dos gráficos delineados; el gráfico inferior reporta la desviación estándar de los datos en el gráfico por encima de él. Los expertos han sugerido que así como cumplir con el objetivo (100% de eficiencia de transferencia en este caso), la consistencia también es vital para el éxito. Una desviación estándar del 10% o menos se equipara con un proceso consistente. Por supuesto, un proceso puede ser malo sistemáticamente (aún tener menos del 10% de la desviación estándar) pero tiene muy baja eficiencia de transferencia, por lo tanto ambos gráficos son imprescindibles. Por si usted se está preguntando, la Pasta A sería el material de elección en este caso ya que está cerca del objetivo (100% de eficiencia de transferencia) y consistente (cerca al 5% de la desviación estándar en la mayoría de los casos).

¿Por qué es importante la consistencia? Un par de ejemplos pueden ayudar a explicarlo. Primero, para los componentes discontinuos, la soldadura irregular ocurre cuando existe un desequilibrio de fuerza en ambos extremos del componente. Existen muchos motivos por los cuales puede ocurrir este desequilibrio de fuerza, incluso, en este caso, cuando se deposita más soldadura en pasta sobre una almohadilla que en la otra. En dicha situación, se crea un empuje desigual cuando la soldadura se funde, con fuerza mayor en un extremo del componente.

El segundo ejemplo involucra un componente tipo Matriz de Malla de Bolas (BGA). Considere la situación donde existan tres almohadillas consecutivas en una fila. Si las dos almohadillas en los extremos tienen significativamente más soldadura en pasta depositada sobre ellas que la almohadilla central, el potencial de un defecto abierto aumentará de manera importante la conexión central.

El equipo de inspección de la soldadura en pasta tiene una función grandísima en el diseño y proceso de evaluación de la soldadura en pasta de nuestra compañía. Debe tener una función significativa en su proceso de montaje de SMT, también.

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