stringtranslate.com

Паяльная паста

Паяльная паста

Паяльная паста используется при производстве печатных плат для соединения компонентов поверхностного монтажа с контактными площадками на плате. Также можно припаять штифт со сквозным отверстием в компонентах пасты, нанеся паяльную пасту на отверстия и поверх них. Липкая паста временно удерживает компоненты на месте; Затем плата нагревается, расплавляя пасту и образуя механическую связь, а также электрическое соединение. Паста наносится на плату методом струйной печати , трафаретной печати или шприца ; затем компоненты устанавливаются на место с помощью подъемно-транспортного станка или вручную.

Использовать

Большинство дефектов при сборке печатных плат возникают из-за проблем в процессе печати паяльной пасты или из-за дефектов паяльной пасты. Возможны различные типы дефектов, например, слишком много припоя или припой плавится и соединяет слишком много проводов (перемычка), что приводит к короткому замыканию. Недостаточное количество пасты приводит к неполным контурам. Дефекты «голова в подушке» или неполное слияние сферы шариковой решетки (BGA) и отложений паяльной пасты — это тип отказа, частота которого увеличилась после перехода на бессвинцовую пайку. Дефект «голова в подушке» (HIP), который часто не замечают при проверке, проявляется в виде положения головы на подушке с видимым расслоением в паяном соединении на границе сферы BGA и отложениями оплавленной пасты. [1] Производителю электроники необходим опыт работы с процессом печати, особенно с характеристиками пасты, чтобы избежать дорогостоящей повторной обработки узлов. Физические характеристики пасты, такие как вязкость и уровень текучести, необходимо периодически контролировать, проводя собственные испытания.

При изготовлении печатных плат производители часто проверяют отложения паяльной пасты с помощью SPI (проверка паяльной пасты). Системы SPI измеряют объем паяльной площадки перед нанесением компонентов и расплавлением припоя. Системы SPI могут снизить количество дефектов, связанных с пайкой, до статистически незначительного уровня. Линейные системы производятся различными компаниями, такими как Delvitech (Швейцария), Sinic-Tek (Китай), Koh Young (Корея), GOEPEL Electronic (Германия), CyberOptics (США), Parmi (Корея) и Test Research, Inc. (Тайвань). ). [2] Автономные системы производятся различными компаниями, такими как VisionMaster, Inc. (США) и Sinic-Tek (Китай).

Состав

Паяльная паста под микроскопом.

Паяльная паста по существу представляет собой порошкообразный припой, суспендированный во флюсовой пасте. Липкость флюса удерживает компоненты на месте до тех пор, пока в процессе пайки оплавлением припой не расплавится. В соответствии с экологическим законодательством большинство припоев сегодня, включая паяльные пасты, изготавливаются из сплавов , не содержащих свинца .

Классификация

По размеру

Размер и форма металлических частиц в паяльной пасте определяют, насколько хорошо паста будет «печатать». Шарик припоя имеет сферическую форму; это помогает уменьшить окисление поверхности и обеспечивает хорошее образование соединений с прилегающими частицами. Частицы нестандартного размера не используются, так как они имеют тенденцию засорять трафарет, вызывая дефекты печати. Для получения качественного паяного соединения очень важно, чтобы металлические сферы были одинакового размера и имели низкий уровень окисления .

Паяльные пасты классифицируются по размеру частиц в соответствии со стандартом IPC J-STD 005. [3] В таблице ниже показан тип классификации пасты в сравнении с размером ячеек и размером частиц. [4] Некоторые поставщики используют соответствующие описания размеров частиц. Описания Henkel/Loctite приведены для сравнения. [5]

По потоку

Согласно стандарту IPC J-STD-004 «Требования к паяльным флюсам» паяльные пасты подразделяются на три типа в зависимости от типа флюса:

Флюсы на основе канифоли изготавливаются из канифоли , натурального экстракта сосен. При необходимости эти флюсы можно очистить после процесса пайки с помощью растворителя (возможно, включая хлорфторуглероды ) или омыляющего средства для удаления флюса.

Водорастворимые флюсы состоят из органических материалов и гликолевых основ. Для этих флюсов существует широкий выбор чистящих средств.

Флюс , не требующий очистки, предназначен для того, чтобы оставлять лишь небольшое количество инертных остатков флюса. Пасты No-clean экономят не только затраты на уборку, но также капитальные затраты и площадь помещения. Однако для этих паст требуется очень чистая среда сборки, а также может потребоваться инертная среда оплавления.

Свойства паяльной пасты

При использовании паяльной пасты для сборок схем необходимо протестировать и понять различные реологические свойства паяльной пасты.

Вязкость
Степень, в которой материал сопротивляется тенденции к течению. Вязкость конкретной пасты можно узнать из каталога производителя; Иногда необходимо провести внутреннее тестирование, чтобы оценить остаточную пригодность паяльной пасты после определенного периода использования.
Тиксотропный индекс
Паяльная паста тиксотропна , что означает, что ее вязкость изменяется в зависимости от приложенной силы сдвига (например, при перемешивании или растекании). Индекс тиксотропии является мерой вязкости паяльной пасты в состоянии покоя по сравнению с вязкостью «обработанной» пасты. В зависимости от состава пасты может быть очень важно перемешать пасту перед использованием, чтобы обеспечить достаточную вязкость для правильного применения. Когда паяльная паста перемещается ракелем по трафарету, физическое напряжение, приложенное к пасте, вызывает падение ее вязкости, что позволяет пасте легко течь через отверстия на трафарете. Когда нагрузка на пасту снимается, она восстанавливает свою вязкость, предотвращая ее растекание по печатной плате.
спад
Характеристика склонности материала к растеканию после нанесения. Теоретически, после нанесения пасты на плату боковые стенки пасты становятся идеально прямыми и останутся такими до момента установки детали. Если паста имеет высокий показатель осадки, ее поведение может отклоняться от ожидаемого, поскольку теперь боковые стенки пасты не являются идеально прямыми. Осадка пасты должна быть сведена к минимуму, так как осадка создает риск образования мостиков припоя между двумя соседними контактами, что приводит к короткому замыканию.
Срок годности
Время, в течение которого паяльная паста может оставаться на трафарете, не влияя на его печатные свойства. Производитель пасты указывает это значение.
Такс
Липкость — это свойство паяльной пасты удерживать компонент после того, как компонент был установлен на установочной машине. Следовательно, долговечность прилипания является важнейшим свойством паяльной пасты. Он определяется как время, в течение которого паяльная паста может оставаться под воздействием атмосферы без существенного изменения липкости. Паяльная паста с длительным сроком службы с большей вероятностью обеспечит пользователю стабильный и надежный процесс печати.
Реакция на паузу
Отклик на паузу (RTP) измеряется разницей в объеме нанесенной паяльной пасты в зависимости от количества отпечатков и времени паузы. Большие изменения объема печати после паузы недопустимы, поскольку это приводит к дефектам конца строки, например замыканиям или разрывам. Хорошая паяльная паста показывает меньшие изменения объема отпечатков после паузы. Однако другой может демонстрировать большие различия, а также общую тенденцию к снижению объема.

Использовать

Паяльная паста, напечатанная на печатной плате

Паяльная паста обычно используется в процессе трафаретной печати принтером для паяльной пасты, [6] при котором паста наносится на маску из нержавеющей стали или полиэстера для создания желаемого рисунка на печатной плате . Пасту можно наносить пневматически , путем переноса контактов (когда сетка контактов погружается в паяльную пасту, а затем наносится на плату) или методом струйной печати (когда паста выбрасывается на площадки через сопла, как в струйном принтере ). .

Помимо формирования самого паяного соединения, носитель пасты/флюс должен обладать достаточной липкостью, чтобы удерживать компоненты, пока сборка проходит через различные производственные процессы, возможно, при перемещении по заводу.

За печатью следует полный процесс пайки оплавлением .

Производитель пасты предложит подходящий профиль температуры оплавления, соответствующий индивидуальной пасте. Основное требование — плавное повышение температуры, чтобы предотвратить взрывное расширение (которое может вызвать «слипание припоя») и при этом активировать флюс. После этого припой плавится. Время в этой области известно как Время Над Ликвидусом . По истечении этого времени требуется достаточно быстрый период охлаждения.

Для хорошей пайки необходимо использовать необходимое количество паяльной пасты. Слишком много пасты может привести к короткому замыканию; слишком малое количество может привести к ухудшению электрического соединения или физической прочности. Хотя паяльная паста обычно содержит около 90% металла в твердом виде, объем паяного соединения составляет лишь около половины объема нанесенной паяльной пасты. [7] Это связано с наличием флюса и других неметаллических веществ в пасте, а также с более низкой плотностью металлических частиц во взвешенном состоянии в пасте по сравнению с конечным твердым сплавом.

Как и в случае со всеми флюсами, используемыми в электронике, оставшиеся остатки могут быть вредными для схемы, и существуют стандарты (например, J-std, JIS, IPC) для измерения безопасности оставшихся остатков.

В большинстве стран наиболее распространены паяльные пасты, не требующие очистки; в США распространены водорастворимые пасты (которые требуют обязательной очистки).

Хранилище

Паяльную пасту при транспортировке следует хранить в холодильнике и хранить в герметичном контейнере при температуре 0–10 °C. Для использования его следует нагреть до комнатной температуры.

Недавно были представлены новые паяльные пасты, которые остаются стабильными при температуре 26,5 °C в течение одного года и при 40 °C в течение одного месяца. [8]

Воздействие воздуха на частицы припоя в виде сырого порошка приводит к их окислению , поэтому воздействие следует свести к минимуму.

Оценка

Основная причина, по которой необходима оценка паяльной пасты, заключается в том, что 50-90% всех дефектов возникают из-за проблем с печатью. Следовательно, оценка пасты имеет решающее значение.

Эта процедура довольно тщательная, но сводит к минимуму объем испытаний, необходимых для различения хороших и плохих паяльных паст. Если оцениваются несколько паяльных паст, эту процедуру можно использовать для исключения плохих паст из-за плохого качества печати. Затем над финалистами паяльной пасты можно провести дальнейшие испытания, такие как характеристики оплавления припоя, качество паяных соединений и испытания на надежность.

Обеспокоенность

Основные проблемы, связанные с паяльной пастой:

  1. Если держать его слишком долго, он может засохнуть на трафарете.
  2. Это может быть токсичным.
  3. Это дорого, и отходы необходимо минимизировать.

Эти три проблемы помогли создать три закрытые системы для печати.

  1. ДЭК ПроФлоу
  2. Реометрическая головка насоса MPM
  3. Фудзи с поперечным потоком

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Альфа (15 марта 2010 г.) [сентябрь 2009 г.]. «Уменьшение дефектов головы в подушке - Дефекты головы в подушке: причины и возможные решения». 3. Архивировано из оригинала 3 декабря 2013 г. Проверено 18 июня 2018 г.
  2. ^ Роблес Консе, Мариса (2015). «Marktübersicht SPI-Systeme - DenOptimal Lotpasten-Druckprozess im Visier» (PDF) . Продуктроник (на немецком языке). 2015 (7): 42–45. 450пр0715. Архивировано (PDF) из оригинала 18 июня 2018 г. Проверено 18 июня 2018 г.
  3. ^ Рабочая группа по паяльной пасте (январь 1995 г.). «Требования J-STD-005 к паяльным пастам». Арлингтон, Вирджиния: Альянс электронной промышленности (EIA) и IPC .
  4. ^ Тарр, Мартин (3 октября 2006 г.). «Основы паяльной пасты». Онлайн-курсы последипломного образования для электронной промышленности . Великобритания: Университет Болтона . Архивировано из оригинала 12 ноября 2010 г. Проверено 3 октября 2010 г.[1]
  5. ^ ab «Технический паспорт LOCTITE HF 212» (PDF) . Хенкель . Июнь 2016.
  6. ^ "Принтер для паяльной пасты" . Ямаха Мотор Ко., Лтд .
  7. ^ «Объемы припоя для разъемов, совместимых с оплавлением через сквозные отверстия» (PDF) . Корпорация Тайко Электроникс . Архивировано (PDF) из оригинала 18 июня 2018 г. Проверено 29 августа 2016 г.
  8. ^ Уайлдинг, Ян (08 февраля 2016 г.). «Представлена ​​первая в истории паяльная паста со стабильной температурой - масштабная разработка в рецептуре паяльной пасты, которая изменит рыночные парадигмы». Хенкель Электроникс . Группа электроники компании Henkel. Архивировано (PDF) из оригинала 02 марта 2016 г. Проверено 25 февраля 2021 г.

дальнейшее чтение