Optimización Exitosa de SMT (Parte 6): El Efecto del Tamaño de la Partícula para Soldar sobre la Impresión con las Aperturas Ultradelgadas de Esténcil

Optimización Exitosa de SMT

Parte 6: El Tamaño de la Partícula para Soldar y su Efecto sobre los Depósitos Ultradelgados de Pasta para Soldar en la Impresión de Esténcil

Esta última publicación de la serie sobre el aspecto de la impresión de esténcil para la optimización de SMT con la pasta para soldar ultradelgada reúne todo lo discutido anteriormente cuando observamos el tamaño de la partícula para soldar. Presenté parte de la siguiente información en la Toronto SMTAI en el mes de Mayo de 2014. Estos descubrimientos están basados en un experimento de impresión de pasta para soldar diseñado para diferenciar la eficiencia de la transferencia y la consistencia entre los diferentes tipos de pasta para soldar en polvo. En un esfuerzo para disminuir la cantidad de variables, se utilizaron el mismo esténcil, hojas de escobilla y parámetros de la impresora.

Figura 1: Configuraciones de la impresora del experimento

Se utilizó un esténcil de corte con láser de 4 mil de espesor, escobillas de 250 mm con protectores de bordes, abrazaderas sin láminas y bloques de soporte para vacío. La figura 1 muestra las configuraciones de la impresora utilizadas para el experimento. Cada pasta para soldar fue impresa en 50 mm/s con una presión de hoja de 4.4 kg, 5 mm/s de velocidad de separación y una distancia de separación de 2 mm. El método de limpieza inferior del esténcil fue utilizado solo durante la pausa de 1 hora húmedo/seco/vacío (W/D/V, por sus iniciales en inglés).

Figura 2. Vehículo de prueba

Se seleccionó un vehículo de prueba (Figura 2) con enfoque sobre círculos y cuadrados de 6, 7, 8, 9, 10 y 12 mil, así como almohadillas 0201 en almohadillas con soldadura definidas por máscara (SMD) y sin soldadura definidas por máscara (NSMD). Se evaluaron cuatro tipos de polvos (3, 4, 5 y 6) en fórmulas no-clean y con fundente solubles en agua. Se midió la respuesta a la pausa mediante la impresión continua durante 20 veces, haciendo una pausa de 1 hora, luego se imprimió 6 veces más. La limpieza del esténcil W/D/V se incorporó de inmediato luego de imprimir los primeros 20 tableros de circuito impreso (PWB). Se utilizó un sistema de escaneo láser Koh Young KY-3020T para medir el volumen de los depósitos impresos del esténcil. Se reunieron 1.386.000 puntos de información (depósitos de pasta para soldar).

Figura 3: Etiquetas, descripción y porcentajes de área asociados con las almohadillas.

La figura 3 muestra la identificación de componente y el porcentaje de área asociado con él.

Figura 4: Un punto de vista amplio de los resultados de la prueba

La figura 4 representa un punto de vista amplio de la información resultante de la prueba. El eje y del gráfico superior indica la eficiencia de la transferencia en % de volumen. El gráfico inferior indica la desviación estándar del proceso. Nuestro objetivo es <10% de la desviación estándar y 100% de la eficiencia de transferencia.

En nuestro proceso de investigación eliminamos la información de la prueba para las almohadillas de prueba 0201 y paquete a escala chip de 12 mil (CSP): estas no se muestran en la figura 4. Los depósitos de pasta para soldar sobre estas almohadillas fueron bien impresos sin importar el tipo de polvo y fundente, y fueron, por lo tanto, excluidos de una posterior investigación. La información en la figura 4 revela que la apertura más pequeña de la prueba (6 mil) no se imprimió bien para todos los tipos de polvo o vehículos fundentes. El porcentaje de área es bastante pequeño (0.375) para la apertura de 6 mil y los resultados fueron irregulares, por decir lo menos.

Figura 5: Resultados del ejemplo de almohadilla con soldadura definida por máscara de cuadrado de 7 mil

La figura 4 reveló una mejora drástica con aperturas de 7 mil que merecían mayor investigación, de manera notoria entre las formulaciones solubles en agua y fundente no-clean. La figura 5 muestra la mejora con más detalle al ampliar la vista de la apertura de 7 mil y desglosando la información antes y después de la pausa de 1 hora. La comparación es muy común con las pastas para soldar no-clean y soluble en agua. Observe que se evidenció una desviación estándar de <10%, con excepción de algunos valores atípicos, en especial con la química del fundente no-clean (Indium8.9). El porcentaje de área para la apertura de 7 mil es 0.4375. La eficiencia de transferencia estuvo casi cerca del objetivo (100%) y mejoró cuando el tipo en polvo se acercó al tipo 6. El tipo 5 mostró los mejores resultados: una distribución estrecha en porcentaje de volumen y desviación estándar baja excepto después de la primera pausa. Es importante tener en cuenta que la caída importante en la eficiencia de transferencia luego de la pausa de 1 hora no fue irregular en los experimentos anteriores. Para todas las pastas para soldar probadas, a esta se le atribuyó una humedad muy baja (<10%) y tuvo un efecto drástico en la primera impresión luego de asentarse sobre el esténcil durante 1 hora.

El mejor porcentaje de área logrado en el experimento fue 0.4375 con todos los procesos/pautas de optimización cubiertos en las publicaciones anteriores. El polvo más fino, junto con las almohadillas con soldadura definidas por máscara, apertura cuadrada con aperturas de esténcil de esquinas redondeadas y, química de fundente no-clean, lograron un mejor porcentaje de área.

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