SMT Optimierung für Erfolg - Teil 6: Die Auswirkung der Lotpartikelgröße auf den Druck unter Verwendung von ultrafeinen Schablonenaperturen

SMT Optimierung für Erfolg

Teil 6: Die Lotpastenpartikelgröße und ihre Auswirkung auf den Schablonendruck ultrafeiner Lotpastenablagerungen

Dieser letzte Beitrag in einer Reihe über den Aspekt des Schablonendrucks bei der SMT-Optimierung unter Verwendung ultrafeiner Lotpaste fasst alles zusammen, was wir zuvor diskutiert haben, als wir uns die Auswirkung der Lotpartikelgröße anschauten. Ich habe ein paar der folgenden Informationen auf der Toronto SMTAI im Mai 2014 präsentiert. Diese Ergebnisse basieren auf einem Lotpastendruckexperiment, das entwickelt wurde, um die Transfereffizienz und -Konsistenz zwischen unterschiedlichen Lotpulvertypen zu unterscheiden. Um die Anzahl der Variablen zu minimieren, wurde die gleiche Schablone, Rakelklingen und Druckparameter verwendet.

Abbildung 1. Druckereinstellungen des Experiments

Es wurden eine 4 mm dicke lasergeschnittene Schablone, ein 250 mm-Rakel mit Kantenschützern, folienlose Klammern und Vakuumauflageblöcke im Querformat verwendet. In Abbildung 1 sind die im Experiment verwendeten Druckereinstellungen dargestellt. Jede Lotpaste wurde mit 50 mm/s und einem Klingendruck von 4,5 kg, 5 mm/s Abzugsgeschwindigkeit und einem Trennungsabstand von 2 mm gedruckt. Die Methode „Abstreifen der Schablone auf der Unterseite“ wurde nur während der einstündigen Pause nass/trocken/Vakuum (N/T/V) verwendet.

 Abbildung 2. Testträger

Es wurde ein Testträger (Abbildung 2) mit Fokus auf 6, 7, 8, 9, 10 & 12 mm Kreise und Quadrate, sowie 0201 Pads bei lotmaskendefinierten (LMD) und nicht-lotmaskendefinierten (NLMD) Pads ausgewählt. Es wurden vier Pulvertypen (3, 4, 5 und 6) mit No-Clean- und wasserlöslichen Flussmittelrezepturen beurteilt.  Das Pausenverhalten wurde gemessen, indem kontinuierlich 20 Mal gedruckt, für 1 Stunde pausiert und dann weitere 6 Mal gedruckt wurde.  Eine N/T/V-Schablonenabstreifung wurde sofort nach dem Druck der ersten 20 PWBs angewendet. Es wurde ein Koh Young KY-3020T Laserscansystem verwendet, um das Volumen der auf die Schablone gedruckten Ablagerungen zu messen. Es wurden 1.386.500 Datenpunkte (Lotpastenablagerungen) gesammelt. 

Abbildung 3. Pad-Etiketten, Beschreibung und entsprechende Flächenverhältnisse

Abbildung 4. Eine großzügige Ansicht der Testergebnisse.

Abbildung 4 zeigt eine großzügige Ansicht der entstandenen Testergebnisse. Die y-Achse der oberen Grafik stellt die Transfereffizienz in Volumen-% dar. Die untere Grafik stellt die Standardabweichung des Verfahrens dar: < 10 % Standardabweichung und 100% Transfereffizienz ist unser Ziel.

Im Laufe unserer Untersuchung haben wir die Testdaten für 0201 und 12 mm-Chip-Scale-Package (CSP) Testpads gelöscht: Diese sind in Abbildung 4 nicht dargestellt. Die Lotpastenablagerungen auf beiden Pads wurden unabhängig vom Pulver- und Flussmitteltyp gut aufgedruckt und deshalb von der weiteren Untersuchung ausgeschlossen. Die Daten in Abbildung 4 zeigen, dass die kleinste Testapertur (6 mm) nicht bei allen Pulvertypen oder Flussmitteltransportmittel gut gedruckt wurde. Das Flächenverhältnis bei der 6 mm-Apertur ist ziemlich klein (0,375) und die Ergebnisse waren unbeständig, um es milde auszudrücken.

Abbildung 5. Beispielergebnisse eines quadratischen 7 mm lotmaskendefinierten Pads

Abbildung 4 zeigte eine drastische Verbesserungen bei 7 mm-Aperturen, die weitere Untersuchungen erforderten, insbesondere zwischen den wassserlöslichen und No-Clean-Flussmittelrezepturen. Abbildung 5 veranschaulicht die Verbesserung detaillierter, indem die Ansicht der 7 mm-Apertur vergrößert wurde und die Daten vor und nach der einstündigen Pause ausgelassen wurden. Der Vergleich ist ziemlich typisch, wenn man No-Clean und wasserlösliche Lotpasten miteinander vergleicht. Beachten Sie, dass mit Ausnahme von ein paar Ausreißern eine Standardabweichung von < 10 % bewiesen wurde, vor allem mit der No-Clean Flussmittelchemie (Indium8.9). Das Flächenverhältnis der 7 mm-Apertur ist 0,4375. Die Transfereffizienz entsprach beinahe dem Ziel (100 %) und wurde besser, als der Pulvertyp 6 verwendet wurde. Typ 5 ergab die besten Ergebnisse—eine enge Verteilung in Volumenprozent und eine niedrige Standardabweichung, außer nach der ersten Pause. Es ist wichtig anzumerken, dass der erhebliche Einbruch der Transfereffizienz nach der einstündigen Pause bei vorherigen Experimenten nicht beständig war. Bei allen getesteten Lotpasten wurde dies auf eine sehr geringe Feuchtigkeit (< 10 %) zurückgeführt und hatte eine drastische Auswirkung auf den ersten Druck nachdem sie eine Stunde lang auf der Schablone geruht hatte.

Das beste Flächenverhältnis, das erreicht wurde, war 0,4375, wobei alle Optimierungsverfahren/-richtlinien befolgt wurden, die in den vorherigen Beiträgen behandelt wurden. Das feinere Pulver zusammen mit lotmaskendefinierten Pads, quadratischen Aperturen mit abgerundeten Eckschablonenaperturen und eine No-Clean Flussmittelchemie erzielten ein verbessertes Flächenverhältnis.

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