Impression de stencil pour un assemblage SMT réussi Partie 2 : Mesures d'impression

Lorsque nous parlons de réussite de l'impression de stencil de pâte de brasage pour l'assemblage SMT, un des outils les plus importants de la boîte à outils de l'ingénieur est un équipement d'inspection de pâte de brasage (IPB). C'est particulièrement important pour les ouvertures de stencil les plus petites/les dépôts de pâte qui sont difficiles à voir à l'oeil nu, tout du moins pour un vieil homme comme moi.  Savoir qu'il y a de la pâte de brasage sur le tampon est important mais la cohérence d'un tampon à l'autre est cruciale. Il faut prendre en compte deux mesures importantes lors de la mesure de la réussite de procédures d'impression : le ratio de surface et l'efficacité du transfert. Le ration de surface détermine le potentiel de réussite ; l'efficacité du transfert quantifie la réussite en comparant le volume de l'ouverture à combler au remplissage réel de l'ouverture, mesurée par une IPB.

Figure 1

Le ratio de surface (RS) est une mesure cruciale de la réussite de l'impression de stencil ; c'est la surface de l'ouverture du stencil divisée par la surface des parois latérales de l'ouverture. La Figure 1 montre un schéma d'ouverture circulaire. Un simple calcul montre que le ratio de surface (RA) est le diamètre (D) du cercle divisé par 4 fois l'épaisseur du stencil (e) : RS = D/4e La même formule est utilisée pour les ouvertures carrées, D étant maintenant égal au côté du carré. Pour le RS d'une ouverture rectangulaire, la formule est un peu plus compliquée :a/2(a+b)e, où a et b sont les côtés du rectangle. Le secteur accepte largement que, afin d'obtenir une bonne impression de stencil, le RS doit être de 0.66. L'expérience a montré que, si un RS < 0,66, l'efficacité de transfert sera faible et aléatoire.

L'efficacité du transfert, une autre mesure importante de l'impression de stencil, est définie comme le volume réel mesuré du dépôt de pâte de brasage divisé par le volume de l'ouverture. Comme cela a déjà été mentionné, l'outil le plus important pour mesurer l'efficacité de la procédure d'impression de stencil est une machine d'IPB. L'équipement d'IPB peut être utilisé pour détecter des dépôts de pâte de brasage insuffisants ou excessifs et pour déterminer si le dépôt de pâte de brasage est droit sur le tampon de brasage de la carte à circuit imprimé.

Par conséquent, l'IPB permet de prendre des décisions précises au sujet du volume et de la position des dépôts de pâte de brasage. Ces données peuvent éliminer des décisions subjectives et, peut être, erronées de la procédure de prise de décision. Les données IPB peuvent aussi alerter l'ingénieur de procédure sur des problèmes d'impression du stencil qui seraient autrement ignorés.

Figure 2

Un exemple de résultats d'impression de stencil peut être consulté en Figure 2. Trois pâtes de brasage différentes (Pâte A, B et C) ont été évaluées sur des tailles d'ouverture différentes. La Figure 2 est axée sur les dépôts d'impression de pâte de brasage 0402. L'efficacité du transfert mesurée sur l'axe y est un volume en pourcentage, ce qui donne un ratio de comparaison du volume de la pâte de brasage déposée divisé par le volume réel de l'ouverture du stencil. De toute évidence, 100% est l'objectif car cela signifie que la pâte de brasage a rempli entièrement l'ouverture et que 100% a été déposé sur le tampon de la carte à circuit imprimé.

Si l'on prenait simplement la moyenne des données ci-dessus, on pourrait choisir la Pâte C comme matériau de choix. Bien que le volume soit certainement important, la cohérence d'un tampon à l'autre est aussi cruciale et parfois ignorée. Deux graphiques sont présentés . le graphique du bas indique la déviation standard des données du graphique du haut. Les spécialistes ont suggéré qu'en plus d'atteindre l'objectif (efficacité de transfert de 100% dans ce cas), la cohérence était aussi vitale à la réussite. Une déviation standard de 10% ou moins est équivalente à une procédure cohérente. Bien sûr, une procédure peut être mauvaise de façon cohérente (et avoir moins de 10% de déviation) mais présenter une très facile efficacité de transfert, donc les deux graphiques sont impératifs. Si vous vous le demandez, la Pâte A sera le matériau de choix dans ce cas car elle est proche de l'objectif (efficacité de transfert de 100%) et cohérente (proche d'un écart standard de 5% dans la plupart des cas).

Pourquoi la cohérence est-elle importante ? Voici quelques exemples explicatifs. Tout d'abord, pour les composants discrets, l'effet de tombstoning se produit lorsqu'il y a un déséquilibre de forces de chaque côté du composant. Il y a de nombreuses raisons pour lesquelles se déséquilibre se produit, comme, dans ce cas, lorsque plus de pâte de brasage est déposée sur un tampon que sur l'autre. Dans cette situation, une poussée inégale est créée lorsque le brasage fusionne, avec une force plus importante à une extrémité du composant.

Le deuxième exemple implique un composant de type BGA. Imaginez une situation où il y trois tampons consécutifs alignés. Si les deux tampons externes ont beaucoup plus de pâte de brasage qui se dépose que sur le tampon du milieu, le potentiel d'un défaut d'ouverture augmentera beaucoup pour la connexion centrale.

L'équipement d'inspection de pâte de brasage joue un rôle énorme dans la conception de pâte de brasage de notre société et dans la procédure d'évaluation. Il devrait jouer un rôle important dans votre procédure d'assemblage SMT également.

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