Solder Powder: IPC "Type" and Surface Area

Polvo para Soldar: “Tipo” Plasma Acoplado Inductivamente (IPC por sus siglas en inglés) y Área de Superficie

Monday, October 3, 2011

Lunes, 3 de Octubre de 2011 por Andy Mackie [ver biografía]

El tamaño y la forma de la partícula de polvo para soldar impactan en la funcionalidad de la pasta para soldar de muchas formas: impresión/eliminación/inmersión; soldadura de bola; apelmazamiento; vacío; adhesión y más.

Por este motivo, acabo de pasar un par de meses interesantes liderando un grupo interprofesional (dos proveedores de soldadura en pasta y dos usuarios de soldadura en pasta) para ayudar a mi viejo amigo Brian Toleno, presidente de IPC 5-24b (Grupo de Tarea para Soldadura en Pasta) a hacer los últimos toques a la versión final del J-STD-005A. Las inquietudes estuvieron con las definiciones del tamaño del polvo en pasta: tanto en la distribución como en el “tamaño máximo permitido de partícula”. Nosotros logramos un buen consenso dentro de la industria, que debe permitir que el J-STD-005A vea la luz del día según un documento publicado en el año 2012. Yo también vi algunos trabajos recientes realizados por colegas acerca del efecto del tamaño de partícula en el área de superficie. No vi en qué derivó este trabajo, así que quiero mostrarles a ustedes cómo calcular el área de superficie de polvo de soldadura en una pasta.

Imaginemos la soldadura en pasta en un peso de carga de x%. [Tenga en cuenta que: Como el tamaño del polvo para soldadura (diámetro) disminuye, la carga del metal normalmente también está disminuida en un 0.5% o más para compensar la capa límite del flux tixotropico que se adhiere a superficie de la partícula, sin embargo hagamos la primer asunción de orden de que x es independiente del tamaño de la partícula]. Así 1 gramo de soldadura en pasta contiene (x/100) gramos de soldadura en metal.

Si el metal tiene una densidad de r (rho), entonces el volumen del metal (v) por gramo de soldadura en pasta:

v = x / (r * 100)

Asumamos que las partículas de metal están monodispersas (es decir: todo el mismo diámetro (d)), así la cantidad de partículas por gramo de pasta (n) es entonces simplemente v (volumen total de metal por gramo) dividido por el volumen de una partícula (v_p).

n = v / v_p = x / (r * 100 * (4/3) * pi * (d/2)³ )

Ahora también podemos calcular el área de superficie de soldadura en polvo (s) por gramo de pasta a partir de nuestro conocimiento de n y el área de superficie por partícula de soldadura en polvo (s_p):

s = n * s_p = n *4 * pi * (d/2)²

Es un simple asunto de álgebra para mostrar que la relación del área de superficie al volumen es apenas una inversa del radio de partícula o diámetro (dejaré eso como una tarea para usted):

Carga de metal =	90	90	90	90	%
Densidad del metal =	8.4	8.4	8.4	8.4	*g/cm3*
Diámetro de partícula de polvo =	60	40	20	10	*micrones*
v(p) =	0.000107	0.000107	0.000107	0.000107	*m^3*
.: en 1 gramo de pasta, n =	9.47E+08	3.20E+09	2.56E+10	2.05E+11	*partículas*
área de superficie =	10.71	16.07	32.14	64.29	*m^2*

Hace un tiempo , hice un poco de integración numérica en Excel para mostrar el efecto del tipo de polvo en la distribución de la población, y así como el polvo "tipo" (2, 3, 4, 5 y más) afecta el área de superficie, con las mismas asunciones pensadas acerca del ancho de la distribución. Los resultados están mostrados más abajo, y son muy parecidos a los que usted esperaría. A medida que usted vaya del tipo 3 al tipo 6, usted verá un aumento de casi 10 veces en el área de superficie.