Паяльна паста для поверхневого монтажу: види, зберігання та дефекти друку

Паяльна паста – це сірий матеріал, який робить можливим поверхневий монтаж, але результати виробництва залежать від правильного сплаву, хімічного складу флюсу, контролю зберігання та правил трафаретного друку. У цьому посібнику пояснюється, як паяльна паста впливає на вихід поверхневого монтажу, які відмінності між безсвинцевими та свинцевими варіантами, як її правильно зберігати та яких дефектів оператори повинні уникати перед паянням.

1. З чого виготовляється паяльна паста?

Паяльна паста виготовляється з двох інгредієнтів: мікроскопічного порошку припою та флюсу, який зв'язує його в пасту. Порошок утворює з'єднання під час оплавлення, тоді як флюс знімає оксид з металу, допомагає розплавленому припою змочувати контактні площадки та тимчасово утримує деталі на місці перед нагріванням. За вагою паста переважно складається з порошку; за об'ємом флюс є значущою часткою, тому нанесений шар помітно стискається після того, як флюс вигорає в печі.

Порошок класифікується за розміром частинок, що позначається номером «Тип»: Тип 3 підходить для загального складання, тоді як Тип 4, Тип 5 і дрібніші потрібні для крихітних деталей з вузьким кроком, де паста повинна проштовхуватися через невеликі отвори трафарету. Дрібніший порошок коштує дорожче і чутливіший до обробки, тому сорт підбирається відповідно до найменшої деталі на платі. Якщо різниця між пастою та звичайним флюсом незрозуміла, це порівняння паяльна паста проти паяльного флюсу очищає це.

2. Паяльна паста без свинцю та паяльна паста зі свинцем (SAC305 проти Sn63/Pb37)

Паста без свинцю (зазвичай SAC305) плавиться приблизно за 217-227°C, тоді як паста зі свинцем (Sn63/Pb37) плавиться нижче, приблизно за 183°C, і легше тече. Вибір зазвичай зумовлений відповідністю вимогам: продукти, що продаються на ринках RoHS, потребують процес паяння без свинцю якщо вони не відповідають вимогам для звільнення, тоді як свинцева паста зберігається в деяких спеціалізованих та застарілих застосуваннях.

Вища температура плавлення безсвинцевих матеріалів означає більше термічне навантаження на компоненти та щільніший профіль паяння, тому контроль процесу має більше значення. Для більшості комерційних продуктів сьогодні безсвинцеві матеріали є стандартним і правильним вихідним припущенням, якщо у вас немає конкретних причин для протилежного.

3. Флюс, що не потребує очищення, водорозчинний або каніфольний: який обрати

Для більшості видів складання обирайте флюс, що не потребує очищення, водорозчинний, коли потрібне максимальне зволоження та ви будете мити плату, а флюс на основі каніфолі — для ручного паяння та повторної обробки. Флюс, що не потребує очищення, залишає невеликий, доброякісний залишок, який зазвичай не потребує промивання та є типовим для більшості сучасних виробництв. Водорозчинний флюс забезпечує чудове змочування, але залишає корозійний залишок, який необхідно повністю змити. Флюс на основі каніфолі (RMA) — це класичний хімічний продукт, доступний у варіантах із вмістом свинцю та без нього, а його залишки зазвичай очищаються для охайного покриття.

Правильний флюс залежить від способу очищення плати, чутливості схеми до залишків та класу надійності. У разі сумнівів, безочищення є найбезпечнішим загальним вибором, а очищення додається там, де цього вимагає зовнішній вигляд або висока надійність.

4. Як використовувати паяльну пасту з трафаретом та оплавленням

Щоб використати паяльну пасту, нанесіть її на контактні площадки за допомогою трафарету, помістіть компоненти у вологу пасту, потім нагрійте всю плату в печі оплавлення, щоб кожне з'єднання сформувалося одночасно – нанесіть і розмістіть спочатку, нагрівайте останнім. Це протилежність паянню дротом, де ви нагріваєте кожне з'єднання окремо. У виробництві послідовність виконується за скоординованим графіком. Монтаж SMT лінія:

• Друк трафаретів. Сталь, вирізана лазером SMT трафарет розміщується на платі, і ракель наносить пасту через отвори на кожну площадку. Розмір отвору та товщина трафарету встановлюють об'єм припою – одну з найважливіших змінних – який регулюється ретельним трафаретний дизайн діафрагми.
• Розміщення. Машина для захвату та розміщення встановлює кожну деталь на покриті пастою подушечки; липка паста утримує їх до оплавлення.
• Переплавлення. Плата проходить контрольований профіль – попереднє нагрівання, витримку, пік вище точки плавлення сплаву, а потім охолодження. Правильний профіль паяння оплавленням дозволяє флюсу активуватися, а поверхневий натяг вирівнювати кожну деталь.
• Перевірка. AOI перевіряє з'єднання та їх розташування після оплавлення, а рентгенівський огляд – приховані з'єднання під BGA.

Для прототипів виробники використовують ручний трафарет з нагрівальною плитою або станцією гарячого повітря; принципи ідентичні, але зменшені. Найпоширеніша помилка початківців – це занадто багато пасти, що призводить до утворення перемички, тому прагніть до тонкого, рівномірного шару, що відповідає розміру подушечки.

5. Як зберігати паяльну пасту та термін її придатності

Зберігайте паяльну пасту в герметичному вигляді в холодильнику за температури приблизно 2-10°C, де термін придатності зазвичай становить 6-12 місяців; за кімнатної температури невідкрита паста зберігається лише кілька тижнів. Нагрійте герметичну банку до кімнатної температури (часто 4-6 годин) перед відкриттям, щоб конденсат не забруднив пасту та не спричинив розбризкування або утворення пустот.

Ще кілька правил для збереження здоров'я паяльної пасти: дотримуйтесь відкритого часу та часу простою, оскільки надрукована паста має обмежений термін придатності на трафареті до висихання; ніколи не заморожуйте її повторно; ніколи не змішуйте стару пасту з новою; і викидайте прострочену пасту, щоб не ризикувати. Паяльна паста – це швидкопсувний матеріал, а неправильне поводження є прихованою причиною дефектів, тому ставтеся до неї як до витратного матеріалу, яким вона є.

6. Дефекти паяльної пасти: перемички, надгробки та пустоти

Більшість дефектів паяльної пасти – перекриття, утворення пустот, недостатня кількість припою та кульки припою – пов'язані з об'ємом пасти, вирівнюванням або профілем оплавлення. Знання причини дозволяє запобігти повторній роботі, а не боротися з нею:

Спільною ниткою є управління процесами. Розуміння ширшої закономірності поширені несправності SMT-складання допомагає вам розробляти дошки, які добре друкуються, а зокрема надгробки мають добре відомий набір першопричини та способи їх усунення варто вивчити.

7. Паяльна паста у виробництві поверхнево-монтажних конструкцій

Окрім кількох прототипів – і, безумовно, для роботи з дрібним кроком або BGA – паяльна паста найкраще контролювати як контрольований процес. На професійній лінії трафарет розробляється з урахуванням геометрії контактних майданчиків вашої плати та найкращого кроку, паста вибирається відповідно до ваших потреб RoHS та надійності, а профіль встановлюється для вибраного сплаву, що підтверджується перевіркою пасти, AOI та рентгенівським дослідженням для прихованих з'єднань.

Багато дефектів, пов'язаних з пастою, насправді є проблемами конструкції – розміри подушечок, відстань між ними та орієнтація, що ускладнюють якісний друк, – тому попередня перевірка технологічності дає трафарету та профілю найкращі шанси на чисті стики з першого разу. Highleap проходить повний цей шлях. Монтаж друкованої плати SMT і, де ради директорів потребують їх, спеціалізовані Збірка BGA з рентгенівською перевіркою. Коли ви запитуєте цінову пропозицію на складання, повідомте нам, чи повинен продукт бути без свинцю, будь-які вимоги щодо очищення та найменший компонент або крок на платі.

Отримайте цінову пропозицію на SMT-складання

8. Найчастіші запитання щодо паяльної пасти

З чого виготовляють паяльну пасту?

Суспензія дрібного порошку припою у флюсовому середовищі. Порошок утворює з'єднання під час оплавлення; флюс очищає метал, сприяє змочуванню та утримує деталі на місці.

Яка різниця між паяльною пастою без свинцю та паяльною пастою зі свинцем?

Безсвинцева паста (SAC305) плавиться приблизно за 217-227°C та відповідає вимогам RoHS; свинцева паста (Sn63/Pb37) плавиться за нижчої температури, приблизно за 183°C, легше тече, але на неї поширюються обмеження згідно з RoHS.

Як використовувати паяльну пасту?

Роздрукуйте його на контактних площадках (для найкращих результатів за допомогою трафарету), помістіть компоненти у вологу пасту, потім нагрійте всю плату в печі оплавлення, щоб кожне з'єднання сформувалося одночасно. Спочатку нанесіть та розмістіть, потім нагрійте в останню чергу.

Чи потрібно охолоджувати паяльну пасту, і який її термін придатності?

Так – зберігайте його герметично закритим при температурі приблизно 2-10°C, де термін придатності зазвичай становить 6-12 місяців. Перед відкриттям нагрійте його до кімнатної температури в герметично закритому вигляді, щоб уникнути конденсації.

Чому мої стики поверхневого монтажу перекриваються?

Зазвичай занадто багато пасти або занадто великі отвори трафарету, іноді з перекісом. Зменшення розміру отвору, перевірка трафарету та перевірка тиску друку зазвичай вирішують проблему.

Чи може Highleap обробляти складання з дрібним кроком та BGA?

Так. Highleap використовує дрібнодисперсні пасти, трафарети, розроблені для щільного кроку, контрольовані профілі оплавлення та рентгенівський контроль прихованих стиків з попередньою перевіркою технологічності.