La Mayor Contrapartida al Imprimir Pastas para Soldar Ultradelgadas está en el Reflujo

En una serie de seis entregas sobre montaje de la tecnología de montaje de superficies (SMT), discutimos las ventajas del uso de las pastas para soldar polvo fino para mejorar los rendimientos del proceso para la impresión en esténcil, en especial en áreas donde el porcentaje del área está por debajo de 0.66.

Dado que ~60% de los defectos de soldadura normalmente ocurren en la impresora, es fundamental tener éxito en el enfoque de la impresión en esténcil. Si se deposita una cantidad insuficiente de pasta, como ocurre generalmente cuando se observan estas aperturas pequeñas, el proceso ha fallado en el paso inicial del montaje de SMT, y el retrabajo es inevitable.

Las pastas para soldar en polvo más finas pueden ayudar a superar la restricción de 0.66. Sin embargo, como con la mayoría de los cambios, hay una contrapartida del reflujo de estos materiales que se convierte en un desafío mayor.

Figura 1

Cuando investigamos, los motivos son comprensibles. Primero, como el tamaño de la partícula disminuye, el área total de la superficie (área de superficie expuesta) para el mismo volumen de pasta para soldar aumenta. Este aumento en el área total de superficie también significa un aumento en el óxido total de la superficie y la demanda de flux para retirar esos óxidos aumenta. Segundo, como se muestra en la Figura 1, el motivo para elegir una pasta para soldar en polvo más fina es imprimir aperturas más pequeñas con proporciones de áreas más desafiantes. Cuando leemos el gráfico de derecha a izquierda, puede observarse que la proporción de flux disponible al área de superficie expuesta disminuye cuando nos trasladamos desde una apertura de 18 mil a una de 6mil.

En otras palabras hay dos cuestiones que operan en nuestra contra en el reflujo de las pastas para soldar de polvo más fino. La primera es el mayor óxido de superficie dentro de la misma pasta. La segunda cuestión es el tamaño físico del depósito de la pasta para soldar, que es más pequeño con menor flux disponible y por lo tanto, es mucho más sensible al entorno del horno.

Debido a esto comenzamos a experimentar defectos de soldadura asociados con el agotamiento del flux. defecto tipo uva, head-in-pillow (cabeza en almohada), deshumedecimiento, bolas de soldadura, uniones opacas de soldadura, y/o filetes escasos.

Dicho esto, cualquier cosa que podamos hacer para disminuir el aporte total de calor aumentará nuestra ventana de proceso para el éxito. En otras palabras, cuando sea posible y dentro de lo razonable:

• reducir la temperatura pico
• acortar el tiempo por encima de líquido
• acortar el tiempo total en la parte de calentamiento del horno
• mover lo más cerca posible a una rampa hacia el perfil pico versus el perfil de inmersión.

Nuevamente, recuerde que estos depósitos de pasta muy pequeños son muy sensibles al entorno del horno.

Estos son algunos consejos básicos. La parte de precalentamiento del perfil condiciona la pasta para soldar antes de reducir los óxidos de la superficie y el reflujo real. Aumentar con demasiada rapidez mientras la pasta aún tiene mucho disolvente puede causar pequeñas "explosiones” y crear bolas/perlas de soldadura y salpicaduras de flux. Aumentar con mucha lentitud y usar inmersiones más prolongadas puede causar que la pasta se agote prematuramente. Una proporción de aumento (no pendiente max(+)), o debo decir, una proporción promedio desde el temperatura ambiente a la pico de 1°C/s es un medio feliz y facilita las matemáticas; el montaje comienza a una temperatura ambiente de 25°C y el reflujo en 245°C para la soldadura libre de plomo, un delta de 220 grados. Una proporción de aumento de 1°C/s significa que 220 grados es igual a 220s o 3 minutos y 40 segundos; 4 minutos es un buen objetivo. La proporción de aumento puede ser ajustada por la velocidad del transportador, que es la longitud total de la parte de calentamiento del horno dividido por 4 minutos, dándonos la velocidad de la correa. Afortunadamente, nuestro horno BTU es de 100 pulgadas y equivale a una velocidad de correa de 25ipm (pulgadas por minuto).

La mayoría de los fabricantes de hornos sugieren que la primera zona no debe ser menor a 100°C para reducir los vapores del flux (punto de condensación). Prefiero comenzar con menos de 120°C para reducir las “explosiones” de la pasta para soldar (los montajes grandes son una excepción). Me gusta utilizar el mismo delta entre las zonas del horno para crear un aumento gradual (también ayuda a reducir delta T entre los componentes). Un ejemplo es 110/130/150/170/190/210/230/250 y una velocidad de correa de 25ipm (para nuestro horno BTU sugerido anteriormente) para un tablero bastante simple que mide 8" x 10" x 0.062" con una temperatura pico de 235-245°C y tiempo por encima del liquidus de 45 a 70 segundos.

Por supuesto, hay configuraciones óptimas y sirven solo como pautas. Siempre hay desafíos tales como los tableros de circuito impreso (PCB) muy gruesos, componentes grandes y muy pequeños que requieren perfiles diferentes de inmersión, tiempo total en el horno más prolongado, etc.

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