Carga metálica en pasta de soldadura - Una revisión (Parte 1)

Como se mencionó en una publicación anterior del blog, el tipo de aleación de una pasta de soldadura, la distribución del tamaño de las partículas del polvo (PSD) y la carga metálica (peso del metal expresado como porcentaje o "%w/w") afectan la reología y por lo tanto el desempeño en el uso de la pasta de soldadura. Se utilizan tres métodos de prueba IPC para garantizar que los clientes reciban un producto consistente (dentro de las tolerancias acordadas).

En esta publicación, la prueba que estaremos discutiendo se enfocará en la prueba de carga metálica %w/w, que no ha cambiado en décadas y casi siempre produce la respuesta equivocada. Esa es una declaración muy fuerte de hacer; así que le mostraré la evidencia en esta serie corta de publicaciones, además, les presentaré una propuesta de mejora. Tenga en cuenta que la prueba de carga metálica %w/w es la única que evalúa las mercancías terminadas. La conformidad de la aleación y la PSD se determinan para el polvo, antes de mezclar la pasta.

Comencemos con la parte de la "respuesta equivocada", puesto que será la más polémica.

La esencia del método estándar de prueba %w/w, (IPC-TM-650 2.2.20 "Contenido metálico por peso de la pasta de soldadura") consiste en que la muestra pesada de 50 gramos de pasta de soldadura se hace pasar por reflujo, se lava el residuo de fundente, se seca y el botón final de soldadura después de reflujo se pesa para hacer posible el cálculo del peso de metal de soldadura presente en la pasta de soldadura original.

Entonces, ¿por qué está equivocado? Porque la respuesta está casi siempre por debajo de lo esperado, y con frecuencia es mucho menor que la cantidad controlable que podemos llamar "Porcentaje metálico objetivo de fabricación" (MTPM). Hablaremos sobre MTPM en un minuto, pero solo tenga en cuenta por ahora el J-STD-005A actual (Tabla de contenidos aquí), la sección 3.4 (Porcentaje metálico) permite "+/- 1,0% del valor nominal especificado en la orden de compra del usuario", lo que es un rango lo suficientemente amplio como para causar potencialmente que la pasta de soldadura varíe ampliamente durante el uso: por ejemplo, desde precipitación -1%) hasta acortamiento de la vida de la plantilla (+1%) para pasta de impresión.

El MTPM está extremadamente bien caracterizado puesto que se usa para mezclar pasta de soldadura para pedidos de clientes, mediante el uso de equipo para pesar calibrado con una precisión mucho mayor que dos cifras decimales (mejor que el 0,01%) en muchos casos. En la práctica, se implementan fácilmente controles de fabricación que permiten una reproductibilidad de carga metálica mucho mejor que el +/-0,10% de lote a lote, y estos datos de peso están documentados en los datos asociados al lote junto con otros detalles críticos. Por esta razón, el MTPM de un fabricante de pasta de soldadura con reputación es la carga metálica de la pasta de soldadura %w/w declarada en la etiqueta del producto y en la documentación de calidad asociada, y se considera como idéntica al "valor nominal" al que se hizo referencia anteriormente.

Entonces, ¿qué resultados obtenemos cuando realizamos pruebas de carga metálica IPC en una pasta estándar de soldadura? Se cotejaron los datos para pasta de soldadura estándar libre de Pb y de larga ejecución para demostrar lo que sucede. En primer lugar, puesto que hablaremos de distribuciones de población en términos de desviaciones estándar, la suposición inherente es que los datos están distribuidos normalmente, pero es necesario someter la suposición a prueba. Incluso con un conjunto limitado de datos (121 puntos de datos), existe cierta evidencia de que, aunque los datos están distribuidos simétricamente alrededor de un valor medio, no concuerdan bien con una distribución Gausiana estándar, siendo posiblemente una superposición de dos distribuciones sobre casi la misma media. Sin embargo, podemos hacer una suposición de primer orden con respecto a que los datos concuerdan con una curva estándar en forma de campana para propósitos de discusión.

¿Qué hay del efecto del fundente? Estudiamos unos cuantos puntos más de datos de pastas seleccionadas no limpias (NC) y pastas solubles en agua que se pueden limpiar con agua (WS), y obtuvimos ciertos resultados interesantes.  Consulte a continuación:

Las pérdidas consistentemente bajas de peso para pastas solubles en agua se discutirán en la publicación siguiente.

La tolerancia estándar IPC +/- 1%  significa que incluso con una definición 3-Sigma de la tolerancia permisible, el resultado de la prueba será admisible. El hecho de que los resultados sean consistentes en el lado inferior es oscurecido por la gran amplitud de la tolerancia %w/w.

En resumen, tomar el resultado de la prueba IPC TM-650 2.2.20 como una medición definitiva de la carga metálica es por lo tanto equivalente a usar un reloj solar con su gnomon orientado en la dirección equivocada para determinar la hora, en vez de un reloj inteligente. Solo es útil si se le olvida cargar su reloj.

En la próxima publicación hablaré más sobre las razones para los resultados consistentemente bajos de carga metálica, efectos del fundente y los efectos del tamaño de las partículas.

Saludos,

Andy