Κόλλα συγκόλλησης για συναρμολόγηση SMT: Τύποι, αποθήκευση και ελαττώματα εκτύπωσης

Η πάστα συγκόλλησης είναι το γκρι υλικό που καθιστά δυνατή τη συναρμολόγηση σε επιφάνεια, αλλά τα αποτελέσματα της παραγωγής εξαρτώνται από το σωστό κράμα, τη χημεία ροής, τον έλεγχο αποθήκευσης και την πειθαρχία εκτύπωσης με στένσιλ. Αυτός ο οδηγός εξηγεί πώς η πάστα συγκόλλησης επηρεάζει την απόδοση SMT, ποιες αλλαγές μεταξύ των επιλογών χωρίς μόλυβδο και με μόλυβδο, πώς να την αποθηκεύσετε σωστά και ποια ελαττώματα πρέπει να αποτρέψουν οι χειριστές πριν από την επαναφορά.

1. Από τι είναι φτιαγμένη η πάστα συγκόλλησης;

Η πάστα συγκόλλησης αποτελείται από δύο συστατικά: μικροσκοπική σκόνη κράματος συγκόλλησης και ένα μέσο ροής που τη συνδέει σε μια πάστα. Η σκόνη σχηματίζει τις ενώσεις κατά την επανακυκλοφορία, ενώ η ροή αφαιρεί το οξείδιο από το μέταλλο, βοηθά το λιωμένο συγκολλητικό να βρέξει τα τακάκια και συγκρατεί προσωρινά τα εξαρτήματα στη θέση τους πριν από τη θέρμανση. Κατά βάρος, η πάστα είναι κυρίως σκόνη. κατά όγκο, η ροή είναι ένα σημαντικό κλάσμα, γι' αυτό και μια εκτυπωμένη εναπόθεση συρρικνώνεται ορατά μόλις η ροή καεί στον φούρνο.

Η σκόνη ταξινομείται με βάση το μέγεθος των σωματιδίων, το οποίο αναφέρεται ως αριθμός «Τύπου»: Ο Τύπος 3 είναι κατάλληλος για γενική συναρμολόγηση, ενώ οι Τύπος 4, Τύπος 5 και λεπτότερες χρειάζονται για μικροσκοπικά και στενά εξαρτήματα όπου η πάστα πρέπει να περάσει μέσα από μικρά ανοίγματα στένσιλ. Η λεπτότερη σκόνη κοστίζει περισσότερο και είναι πιο ευαίσθητη στον χειρισμό, επομένως η ποιότητα ταιριάζει με το μικρότερο χαρακτηριστικό στην πλακέτα. Εάν η διαφορά μεταξύ πάστας και απλής ροής είναι ασαφής, αυτή η σύγκριση της πάστας συγκόλλησης έναντι της ροής συγκόλλησης την ξεκαθαρίζει.

2. Πάστα συγκόλλησης χωρίς μόλυβδο έναντι πάστας συγκόλλησης με μόλυβδο (SAC305 έναντι Sn63/Pb37)

Η πάστα συγκόλλησης χωρίς μόλυβδο (συνήθως SAC305) τήκεται στους περίπου 217-227°C, ενώ η πάστα με μόλυβδο (Sn63/Pb37) τήκεται χαμηλότερα στους περίπου 183°C και ρέει πιο εύκολα. Η επιλογή συνήθως καθοδηγείται από τη συμμόρφωση: τα προϊόντα που πωλούνται στις αγορές RoHS χρειάζονται μια διαδικασία συγκόλλησης χωρίς μόλυβδο, εκτός εάν πληρούν τις προϋποθέσεις για εξαίρεση, ενώ η πάστα με μόλυβδο επιβιώνει σε ορισμένες εξειδικευμένες και παλαιού τύπου εφαρμογές.

Το υψηλότερο σημείο τήξης του προϊόντος χωρίς μόλυβδο σημαίνει μεγαλύτερη θερμική καταπόνηση στα εξαρτήματα και πιο σφιχτό προφίλ αναδιαμόρφωσης, επομένως ο έλεγχος της διαδικασίας έχει μεγαλύτερη σημασία. Για τα περισσότερα εμπορικά προϊόντα σήμερα, το προϊόν χωρίς μόλυβδο είναι η προεπιλεγμένη και η σωστή αρχική υπόθεση, εκτός εάν έχετε συγκεκριμένο λόγο για το αντίθετο.

3. Μη καθαρό, υδατοδιαλυτό ή ροή κολοφωνίου: ποιο να επιλέξετε

Επιλέξτε συλλέκτη χωρίς καθάρισμα για τις περισσότερες συναρμολογήσεις, υδατοδιαλυτό όταν χρειάζεστε μέγιστο διαβροχή και θα πλύνει την πλακέτα, και συλλέκτη κολοφωνίου για χειροκίνητη συγκόλληση και επανακατεργασία. Η λειτουργία χωρίς καθάρισμα αφήνει ένα μικρό, καλοήθη υπόλειμμα που κανονικά δεν χρειάζεται πλύσιμο και είναι η προεπιλογή για μεγάλο μέρος της σύγχρονης παραγωγής. Ο υδατοδιαλυτός συλλέκτης προσφέρει εξαιρετική διαβροχή, αλλά αφήνει ένα διαβρωτικό υπόλειμμα που πρέπει να ξεπλυθεί εντελώς. Ο συλλέκτης με βάση το κολοφώνιο (RMA) είναι η κλασική χημεία - διατίθεται σε παραλλαγές με και χωρίς μόλυβδο - και το υπόλειμμά του συνήθως καθαρίζεται για ένα καθαρό φινίρισμα.

Η σωστή ροή εξαρτάται από τον τρόπο καθαρισμού της πλακέτας, το πόσο ευαίσθητο είναι το κύκλωμα στα υπολείμματα και την κατηγορία αξιοπιστίας. Σε περίπτωση αμφιβολίας, η ασφαλέστερη γενική επιλογή είναι η μη καθαρή λειτουργία, με προσθήκη καθαρισμού όπου το απαιτεί η εμφάνιση ή η υψηλή αξιοπιστία.

4. Πώς να χρησιμοποιήσετε την πάστα συγκόλλησης με ένα στένσιλ και αναδιαμόρφωση

Για να χρησιμοποιήσετε κόλλα συγκόλλησης, εκτυπώστε την στα τακάκια μέσα από ένα στένσιλ, τοποθετήστε τα εξαρτήματα στην υγρή κόλλα και, στη συνέχεια, θερμάνετε ολόκληρη την σανίδα σε φούρνο αναπλήρωσης, ώστε να σχηματιστεί κάθε σύνδεση ταυτόχρονα - εφαρμόστε και τοποθετήστε πρώτα, θερμάνετε τελευταία. Αυτό είναι το αντίθετο της συγκόλλησης με σύρμα, όπου θερμαίνετε κάθε σύνδεση ξεχωριστά. Στην παραγωγή, η ακολουθία εκτελείται σε μια συντονισμένη γραμμή συναρμολόγησης SMT :

• Εκτύπωση με στένσιλ. Ένας χάλυβας κομμένος με λέιζερ Στένσιλ SMT κάθεται πάνω στην πλακέτα και μια σπάτουλα πιέζει την κόλλα μέσα από τα ανοίγματα σε κάθε μαξιλαράκι. Το μέγεθος του ανοίγματος και το πάχος του στένσιλ καθορίζουν τον όγκο της κόλλησης - μία από τις πιο σημαντικές μεταβλητές - που διέπεται από προσεκτική σχεδιασμός διαφράγματος στένσιλ.
• Τοποθέτηση. Μια μηχανή επιλογής και τοποθέτησης τοποθετεί κάθε εξάρτημα στα επιθέματά του που είναι καλυμμένα με πάστα. Η κολλώδης πάστα τα συγκρατεί μέχρι να ξαναρέουν.
• Αναδιαμόρφωση. Η πλακέτα περνάει από ένα ελεγχόμενο προφίλ – προθέρμανση, εμβάπτιση, μια κορυφή πάνω από το σημείο τήξης του κράματος και στη συνέχεια ψύξη. Ένα σωστό προφίλ συγκόλλησης επανακυκλοφορίας επιτρέπει στην ροή να ενεργοποιηθεί και η επιφανειακή τάση να έλξει κάθε μέρος σε ευθυγράμμιση.
• Επιθεώρηση. Η AOI ελέγχει τις αρθρώσεις και την τοποθέτησή τους μετά την επαναροή, και η ακτινογραφία επιθεωρεί τις κρυφές αρθρώσεις κάτω από BGAs.

Για τα πρωτότυπα, οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν ένα χειροκίνητο στένσιλ με θερμαινόμενη πλάκα ή σταθμό θερμού αέρα. Οι αρχές είναι ίδιες, σε μικρότερη κλίμακα. Το πιο συνηθισμένο λάθος για αρχάριους είναι η υπερβολική ποσότητα κόλλας, η οποία προκαλεί γέφυρες, οπότε στοχεύστε σε μια λεπτή, ομοιόμορφη εναπόθεση που να ταιριάζει με το σφουγγάρι.

5. Πώς να αποθηκεύσετε την πάστα συγκόλλησης και τη διάρκεια ζωής της

Φυλάσσετε την πάστα συγκόλλησης σφραγισμένη στο ψυγείο στους περίπου 2-10°C, όπου η διάρκεια ζωής είναι συνήθως 6-12 μήνες. Σε θερμοκρασία δωματίου, η κλειστή πάστα διαρκεί μόνο εβδομάδες. Ζεστάνετε ένα σφραγισμένο βάζο σε θερμοκρασία δωματίου (συχνά 4-6 ώρες) πριν το ανοίξετε, ώστε η συμπύκνωση να μην μολύνει την πάστα και να προκαλέσει πιτσίλισμα ή κενά.

Μερικοί ακόμη κανόνες τη διατηρούν υγιή: σεβαστείτε τον χρόνο ανοίγματος και αδράνειας, καθώς η εκτυπωμένη πάστα έχει περιορισμένη διάρκεια ζωής στο στένσιλ πριν στεγνώσει. Μην την ξανακαταψύχετε ποτέ. Μην αναμειγνύετε ποτέ παλιά με καινούργια και απορρίψτε την πάστα που έχει λήξει αντί να τη διακινδυνεύσετε. Η πάστα συγκόλλησης είναι ένα ευπαθές υλικό και ο κακός χειρισμός είναι μια κρυφή αιτία ελαττωμάτων, οπότε αντιμετωπίστε την σαν να είναι αναλώσιμο.

6. Ελαττώματα κόλλας συγκόλλησης: γεφύρωση, σχηματισμός τοιχωμάτων και κενά

Τα περισσότερα ελαττώματα της κόλλας συγκόλλησης - γεφύρωση, αστοχία, κενό, ανεπαρκής κόλλα και μπάλες συγκόλλησης - οφείλονται στον όγκο της κόλλας, την ευθυγράμμιση ή το προφίλ αναδιαμόρφωσης. Η γνώση της αιτίας σάς επιτρέπει να αποτρέψετε την επανεπεξεργασία αντί να την κυνηγήσετε:

Το κοινό νήμα είναι ο έλεγχος της διαδικασίας. Η κατανόηση του ευρύτερου μοτίβου των συνηθισμένων σφαλμάτων συναρμολόγησης SMT σας βοηθά να σχεδιάζετε πλακέτες που εκτυπώνονται καλά, και η tombstoning ειδικότερα έχει ένα γνωστό σύνολο βαθύτερων αιτιών και διορθώσεων που αξίζει να μελετηθούν.

7. Κόλλα συγκόλλησης σε συναρμολόγηση παραγωγής SMT

Πέρα από μια χούφτα πρωτότυπα – και σίγουρα για εργασίες με λεπτό βήμα ή BGA – η πάστα συγκόλλησης διαχειρίζεται καλύτερα ως ελεγχόμενη διαδικασία. Σε μια επαγγελματική γραμμή, το στένσιλ σχεδιάζεται γύρω από τη γεωμετρία του πέλματος και το λεπτότερο βήμα της πλακέτας σας, η πάστα επιλέγεται για τις ανάγκες σας στην οδηγία RoHS και την αξιοπιστία και το προφίλ ορίζεται για το επιλεγμένο κράμα, υποστηριζόμενο από έλεγχο πάστας, AOI και ακτινογραφία για κρυφές ενώσεις.

Πολλά ελαττώματα που σχετίζονται με την πάστα είναι στην πραγματικότητα ζητήματα σχεδιασμού - μεγέθη ταμπόν, απόσταση και προσανατολισμός που δυσκολεύουν την καλή εκτύπωση - επομένως, ένας έλεγχος κατασκευασιμότητας εκ των προτέρων δίνει στο στένσιλ και το προφίλ την καλύτερη πιθανότητα καθαρών αρθρώσεων την πρώτη φορά. Η Highleap εκτελεί αυτήν την πλήρη διαδρομή μέσω της συναρμολόγησης SMT PCB και, όπου τις χρειάζονται οι πλακέτες, εξειδικευμένης συναρμολόγησης BGA με επαλήθευση ακτίνων Χ. Όταν ζητάτε μια προσφορά συναρμολόγησης, πείτε μας εάν το προϊόν πρέπει να είναι χωρίς μόλυβδο, τυχόν απαιτήσεις καθαρισμού και το μικρότερο εξάρτημα ή βήμα στην πλακέτα.

Λάβετε μια προσφορά συναρμολόγησης SMT

8. Συχνές ερωτήσεις για την πάστα συγκόλλησης

Από τι είναι φτιαγμένη η πάστα συγκόλλησης;

Ένα εναιώρημα λεπτής σκόνης κράματος συγκόλλησης σε ένα μέσο ροής. Η σκόνη σχηματίζει τις ενώσεις κατά την επαναροή. Το ροή καθαρίζει το μέταλλο, βοηθά στην διαβροχή και συγκρατεί τα εξαρτήματα στη θέση τους.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της άμολυβδης και της μολυβδούχου πάστας συγκόλλησης;

Η πάστα χωρίς μόλυβδο (SAC305) τήκεται στους περίπου 217-227°C και συμμορφώνεται με την οδηγία RoHS. Η πάστα με μόλυβδο (Sn63/Pb37) τήκεται χαμηλότερα στους περίπου 183°C, ρέει πιο εύκολα, αλλά υπόκειται σε περιορισμούς βάσει της οδηγίας RoHS.

Πώς χρησιμοποιείτε την πάστα συγκόλλησης;

Εκτυπώστε το στα ταμπόν (μέσω ενός στένσιλ για καλύτερα αποτελέσματα), τοποθετήστε τα εξαρτήματα στην υγρή πάστα και, στη συνέχεια, ζεστάνετε ολόκληρη την σανίδα σε φούρνο αναπλήρωσης, ώστε να σχηματιστούν όλες οι ενώσεις ταυτόχρονα. Εφαρμόστε και τοποθετήστε πρώτα, ζεστάνετε τελευταία.

Χρειάζεται ψύξη η πάστα συγκόλλησης και ποια είναι η διάρκεια ζωής της;

Ναι – φυλάξτε το σφραγισμένο στους περίπου 2-10°C, όπου η διάρκεια ζωής είναι συνήθως 6-12 μήνες. Ζεστάνετε το σε θερμοκρασία δωματίου ενώ είναι σφραγισμένο πριν το ανοίξετε για να αποφύγετε τη συμπύκνωση.

Γιατί οι επιφανειακές μου αρθρώσεις γεφυρώνονται;

Συνήθως υπάρχει υπερβολική κόλλα ή πολύ μεγάλα ανοίγματα στένσιλ, μερικές φορές με κακή ευθυγράμμιση. Η μείωση του μεγέθους του ανοίγματος, η επαλήθευση του στένσιλ και ο έλεγχος της πίεσης εκτύπωσης συνήθως λύνουν το πρόβλημα.

Μπορεί το Highleap να χειριστεί συναρμολόγηση λεπτού βήματος και BGA;

Ναι. Η Highleap χρησιμοποιεί πάστες λεπτής ποιότητας, στένσιλ σχεδιασμένα για σφιχτό βήμα, ελεγχόμενα προφίλ αναδιαμόρφωσης και έλεγχο με ακτίνες Χ για κρυφές αρθρώσεις, με προηγούμενη αξιολόγηση κατασκευασιμότητας.