Optimisation de SMT pour réussir Partie 6 : L'effet de la taille des particules de brasage sur l'impression utilisant des ouvertures de stencil ultrafines

Optimisation de SMT pour réussir

Partie 6 : La taille des particules de pâte de brasage et son effet sur l'impression de stencil de dépôts de pâte de brasage ultrafins

Ce dernier article d'une série sur l'aspect d'impression sur stencil de l'optimisation SMT en utilisant une pâte de brasage ultrafine rassemble tout ce dont nous avons parlé auparavant alors que nous observons l'effet de la taille des particules de brasage. J'ai présenté certaines des informations suivantes lors du SMTAI de Toronto en mai 2014. Ces conclusions se basent sur une expérience d'impression de pâte de brasage conçue pour différencier l'efficacité de transfert et la cohérence entre différents types de poudres de brasage. Dans un effort de réduction du nombre de variables, les mêmes stencil, lames de racloir et paramètres d'impression ont été utilisés.

Figure 1 Réglages de l'imprimante de l'expérience

Un stencil découpé au laser de 4 mm d'épaisseur, un racloir de 250 mm avec des protections des bords, des colliers de serrage sans feuille et des blocs de support d'entretien paysager ont été utilisés. La Figure 1 représente les réglages de l'imprimante utilisés pour l'expérience. Chaque pâte de brasage a été imprimée à 50mm/s avec une pression de lame de 4,4kg, une vitesse de séparation de 5mm/s et une distance de séparation de 2mm. La méthode de nettoyage du dessous du stencil a été utilisée uniquement pendant une pause de 1 heure humide/sec/aspiration (H/S/A).

 Figure 2 Véhicule du test

Un véhicule de test (Figure 2) a été sélectionné en se centrant sur des ronds et des carrés de 6, 7, 8, 9, 10 et 12mm ainsi que des coussinets 0201 pour les coussinets à masque défini par brasage (MDB) et les coussinets non définis par masque de brasage (MNDB). Quatre types de poudre ont été évalués (3, 4, 5 et 6) dans des formules sans nettoyage et soluble dans l'eau.  La réaction à la pause a été mesurée en imprimant 20 fois en continu, en faisant une pause de 1 heure puis en imprimant 6 autres fois.  Le nettoyage H/S/A du stencil a été inclus immédiatement après l'impression des 20 premières cartes à circuit imprimé. Un système de scan laser Koh Young KY-3020T  a été utilisé pour mesurer le volume des dépôts imprimés sur le stencil. 1 386 500 points de données (dépôts de pâte de brasage) ont été collectés. 

Figure 3 Étiquettes du coussinet, description et ratios des surfaces associées

La Figure 3 montre l'identification du composant et le ration de la surface associée à celui-ci.

Figure 4 Un large aperçu des résultats du test

La Figure 4 représente un large aperçu des données du test. L'axe des y du graphique supérieur indique l'efficacité de transfert en % du volume. Le graphique du bas indique l'écart standard de la procédure. Un écart standard de <10% et une efficacité de transfert de 100% est notre objectif.

Dans notre procédure de recherche, nous avons éliminé les données de test des coussinets de test d'enrobage à l'échelle de la puce (CSP) 0201 et de 12mm : celles-ci n'apparaissent pas dans la Figure 4. Les dépôts de pâte de brasage sur ces coussinets étaient bien imprimés quel que soit le type de poudre et de flux et étaient donc exclus de toute autre recherche. Les données de la Figure 4 révèlent que la plus petite ouverture de test (6mm) n'a pas bien imprimé pour tous les types de véhicules de flux. Le ration de surface est assez faible (0,375) pour l'ouverture de 6mm et les résultats étaient incohérents, pour ne pas en dire plus.

Figure 5. Résultats de l'exemple du coussinet de masque de brasage défini carré de 7mm

La Figure 4 a révélé une grande amélioration avec les ouvertures de 7mm qui méritent d'être plus étudiées, surtout entre les formules solubles dans l'air et les flux sans nettoyage. La Figure 5 montre l'amélioration de façon plus détaillée en élargissant l'aperçu de l'ouverture de 7mm et en détaillant les données avant et après une heure de pause. La comparaison est typique lorsque l'on compare des pâtes sans nettoyage à des pâtes solubles dans l'eau. Notez qu'un écart standard de <10%, à l'exception de quelques aberrations a été mis en évidence, surtout par la chimie du flux sans nettoyage (Indium8.9). Le ration de surface pour l'ouverture de 7mm est de 0,4375. L'efficacité de transfert était proche de la cible (100%) et s'est amélioré lorsque le type de poudre passe au type 6. Le type 5 a montré les meilleurs résultats : une distribution étroite en pourcentage de volume et un écart standard faible sauf après la première pause. Il est important de noter qu'une chute importante de l'efficacité du transfert après une pause de 1 heure n'était pas cohérente avec les expériences précédentes. Pour toutes les pâtes testées, cela a été attribué à une très faible humidité (<10%) et a eu un effet important sur la première impression après être resté sur le stencil pendant 1 heure.

Le meilleur ratio de surface obtenu dans l'expérience était de 0,4375 en utilisant toutes les procédures/directives d'optimisation abordées dans les articles précédents. La poudre fine, associée aux coussinets définis par masque de brasage, une ouverture carrée avec des ouvertures de stencil à coins arrondis, et une chimie de flux sans nettoyage, ont donné un ration de surface meilleur.

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