Optimización Exitosa de SMT Parte 3: Química del Flux

Optimización Exitosa de SMT

Parte 3: Química del Flux

En la continuación de nuestra discusión sobre la optimización del proceso de la impresión en esténcil (consulte Parte 1, Parte 2), el tipo de química del flux, en especial el tipo soluble en agua versus el no-clean, también tiene una función importante. Las soldaduras en pasta son sensibles al entorno al cual están expuestas. Los químicos solubles en agua son, por su naturaleza, mucho más sensibles a la temperatura/humedad ya que son más higroscópicos que sus contrapartes en base a colofonia no-clean/a resina. La sensibilidad aumenta drásticamente ya que los depósitos de la soldadura en pasta necesarios para la impresión ultradelgada del esténcil continúan disminuyendo en tamaño para los componentes de paso fino.

Los químicos del flux sirven a muchas funciones complicadas, incluso:

QUÍMICAMENTE:

• Retirar los óxidos existentes de las superficies
• Promover el humedecimiento
• Transferir la energía térmica
• Proporcionar la barrera de oxidación (para controlar la reoxidación durante el reflujo)

FÍSICAMENTE:

• Actúan como un transportador, o un medio
• Suspender las partículas en polvo para soldar
• Proporcionar adhesión para sostener los componentes
• Permitir que la soldadura en pasta se deslice sobre el esténcil
• Retener la forma de la apertura luego de la impresión
• En el campo de las fórmulas no-clean, actúan como un encapsulado protector luego del reflujo

Para realizar estas funciones, los químicos del flux incorporan determinadas categorías de químicos: disolventes, activador(es) o activador de paquetes, aditivos reológicos y, en el caso de las fórmulas no-clean, colofonias/resinas. Ingrese aquí para más información detallada sobre química del flux

Para poder discutir la mejora del proceso de SMT, solo me enfocaré en la colofonía/resina, o la falta de (de aquí en adelante llamada como resina) una parte de la química del flux. Desde la fecha de fabricación, antes de abrir el pote o el cartucho, las fórmulas no-clean muestran un comportamiento superior. Las fórmulas basadas en resina proporcionan: un período de caducidad más prolongado cuando son almacenadas sin abrir y refrigeradas de manera apropiada; una vida de esténcil más prolongada; comportamiento más uniforme a través de los cambios estacionales; mejor rendimiento general de impresión (como se ve abajo); más adhesión a los componentes en el lugar; y proporcionan mejor resistencia de oxidación al polvo para soldar durante el proceso de reflujo.

Figura 1. Resultados de impresión en esténcil.

Como ingeniero de soporte técnico, he realizado muchas pruebas de impresión en esténcil. La figura 1 confirma los resultados de impresión en esténcil que he experimentado de manera uniforme, mostrando una comparación típica del rendimiento de impresión no-clean versus soluble en agua. Las resinas son sustancias pegajosas que aumentan las propiedades de adhesión (atractivos externos, soldadura en pasta a otras superficies) y cohesión (atractivos internos, soldadura en pasta a si misma). Al igual que con cualquier otra cosa, debe haber un equilibrio. Pero, aquí la cohesión ayuda a que la soldadura en pasta se libere de la apertura de esténcil, mantenga la forma y resista el “asentamiento”. La propiedad de adhesión de la soldadura en pasta está incorporada cuando la pasta es depositada sobre la almohadilla del tablero de circuito impreso (PCB). La adherencia de la soldadura en pasta a la almohadilla ayuda a que la pasta se deposite para tirar de la apertura del esténcil a medida que PWB es bajado del esténcil. Para la impresión ultradelgada del esténcil, estas fuerzas son fundamentales para garantizar el éxito porque hay poca área de superficie para que la soldadura en pasta se adhiera.

Figura 2. Soluble en agua, izquierda, no-clean, derecha.

Hasta este punto, creo que muchos estarían de acuerdo con lo que mencionado hasta ahora. Pero, mi siguiente afirmación podría tomarlos desprevenidos: Incluso argumentaría que en la mayoría de los casos, una soldadura en pasta no-clean proporcionará mejor resultados de reflujo que una fórmula soluble en agua. Esto es verdad, en especial, para los depósitos ultradelgados de soldadura en pasta, como se ve en la Figura 2.

Los materiales utilizados fueron soldaduras en pasta en polvo Tipo 6 y aperturas de esténcil de 6mil con un esténcil de 3mil de espesor, con un perfil de inmersión a alta temperatura. Estas condiciones representan un panorama de peor caso para un entorno de reflujo, pero significan una tendencia común en la comparación de las soldaduras en pasta no-clean y soluble en agua. Las imágenes muestran que la soldadura en pasta soluble en agua produce lo que parece ser una unión fría de soldadura cuando, en realidad, el activador estaba agotado. Con muy poca resistencia de oxidación, las partículas del polvo se oxidaron y no pudieron fusionarse, un fenómeno llamado “tipo uva”. La soldadura en pasta no-clean bajo el mismo perfil exacto de reflujo refluyeron y fusionaron bastante bien.

Sencillamente, las resinas proporcionan mejor resistencia de oxidación que sus contrapartes solubles en agua. Aunque al principio fueron más activas en quitar los óxidos existentes de la superficie las fórmulas solubles en agua no protegen tan bien de la reoxidación durante el proceso de reflujo.

En nuestra siguiente discusión, investigaremos la diferencia en la eficiencia de transferencia entre las aperturas circulares y cuadradas de la misma proporción de área.

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