Войти
Паяльная паста (или кремовый припой ) используется в производство печатных плат для подключения компонентов поверхностного монтажа к контактным площадкам на плате. Также возможно припаивать штифт со сквозным отверстием к компонентам пасты путем нанесения паяльной пасты на отверстия и поверх них. Клейкая паста временно удерживает компоненты на месте; Затем панель нагревается, паста плавится и образуется механическое соединение, а также электрическое соединение. Паста наносится на картон с помощью струйной печати, трафаретной печати или шприца ; затем компоненты устанавливаются на место с помощью подъемной машины или вручную.
Большинство дефектов в сборке печатной платы вызвано проблемы в процессе печати паяльной пасты или из-за дефектов паяльной пасты. Возможно множество различных типов 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 цепям. Дефекты «голова в подушке» или неполное слияние сферы шариковой сетки (BGA) и отложений паяльной пасты - это вид отказа, который стал чаще проявляться после перехода на свинцовую бесплатная пайка. Часто упускаемый во время осмотра дефект «голова в подушке» (HIP) выглядит как голова, лежащая на подушке с видимым разделением в паяном соединении на границе сферы BGA и отложения оплавленной пасты. Производителю электроники необходим опыт работы с процессом печати, особенно с характеристиками пасты, чтобы избежать дорогостоящих переделок узлов. Физические характеристики пасты, такие как вязкость и уровень текучести, необходимо периодически контролировать, выполняя внутренние испытания.
При изготовлении печатных плат производители часто проверяют отложения паяльной пасты с помощью SPI (проверка паяльной пасты). Системы SPI измеряют объем паяных площадок до того, как компоненты будут нанесены и припой расплавится. Системы SPI могут снизить количество дефектов, связанных с припоем, до статистически незначимых величин. Системы Inline 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). Автономные системы производятся различными компаниями, такими как VisionMaster, Inc. (США) и Sinic-Tek (Китай).
Паяльная паста под микроскопом. Паяльная паста представляет собой металлический порошок припой, взвешенный в густой среде, называемой флюсом. Добавляется флюс, который действует как временный клей, удерживая компоненты до тех пор, пока процесс пайки не расплавит припой и не соединит детали вместе. Паста представляет собой серый, похожий на замазку материал. Состав паяльной пасты варьируется в зависимости от ее предполагаемого использования. Например, при пайке корпусов пластиковых компонентов на монтажную плату из стеклопластика FR-4 используются составы припоя эвтектический Sn-Pb (63 процента олова, 37 процентов свинца ) или сплавов SAC (олово / серебро / медь, названные по символам элементов Sn / Ag / Cu). Если требуется высокая прочность на растяжение и сдвиг, с такой плитой можно использовать сплавы олово - сурьма (Sn / Sb). Обычно паяльные пасты изготавливаются из сплава олово - свинец, возможно, с добавлением третьего металла, хотя законодательство по охране окружающей среды требует перехода на бессвинцовый припой <196.>Паяльная паста тиксотропна, что означает, что ее вязкость изменяется со временем (она становится менее вязкой) под действием приложенной силы сдвига (например, при перемешивании). Индекс тиксотропности - это показатель вязкости паяльной пасты в состоянии покоя по сравнению с «обработанной» пастой. В зависимости от состава пасты, может быть очень важно перемешать пасту перед ее использованием, чтобы убедиться, что вязкость соответствует правильному применению.
Размер и форма металлических частиц в паяльной пасте определяет, насколько хорошо паста будет «печатать». Шарик припоя имеет сферическую форму; это помогает уменьшить поверхностное окисление и обеспечивает хорошее образование стыков с прилегающими частицами. Неправильные размеры частиц не используются, так как они могут забивать 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. В таблице ниже показан тип классификации пасты в сравнении с размером ячеек и размером частиц. Некоторые поставщики используют соответствующие описания размеров частиц, описания Henkel / Loctite приведены для сравнения.
| Обозначение типа [IPC] | Размер ячейки в линиях на дюйм | Макс. размер в мкм. (не более) | Макс. размер в мкм. (менее чем на 1% больше чем) | Размер частиц в мкм. (минимум 80% между) | Сред. размер в мкм. | Сред. размер в мкм. (макс. на 10% меньше) | Описание порошка Henkel |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Тип 1 | 150 | 150-75 | 20 | ||||
| Тип 2 | -200 / + 325 | 75 | 75–45 | 60 | 20 | ||
| Тип 3 | - 325 / + 500 | 45 | 45–25 | 36 | 20 | AGS | |
| Тип 4 | - 400 / + 635 | 38 | 38–20 | 31 | 20 | DAP | |
| Тип 5 | - 500 / + 635 | 30 | 25 | 25–10 | 10 | KBP | |
| Тип 6 | - 635 | 20 | 15 | 15–5 | 5 | ||
| Тип 7 | 15 | 11 | 11–2 | ||||
| Тип 8 | 11 | 10 | 8–2 |
Согласно стандарту IPC J-STD-004 «Требования к флюсам для пайки» паяльные пасты подразделяются на три типа в зависимости от типа флюса:
пасты на основе канифоли изготавливаются из канифоли, натурального экстракта сосны. Эти флюсы при необходимости можно очистить после процесса пайки с помощью растворителя (возможно, включая хлорфторуглероды ).
Водорастворимые флюсы состоят из органических материалов и оснований гликоля. Для этих флюсов существует множество чистящих средств.
A no-clean флюс состоит из смол и твердых остатков различного содержания. Пасты, не требующие очистки, экономят не только затраты на уборку, но также капитальные затраты и площадь помещения. Однако эти пасты нуждаются в очень чистой среде сборки и могут нуждаться в инертной среде оплавления.
При использовании паяльной пасты для схемных сборок необходимо испытать и понять различные реологические свойства паяльной пасты.
паяльную пасту, напечатанную на печатной плате Паяльная паста обычно используется в процессе трафаретной печати принтер для паяльной пасты, в котором паста наносится на маску из нержавеющей стали или полиэфира для создания желаемого рисунка на печатной плате . Паста может быть нанесена пневматически, переносом контактов (когда сетка контактов погружается в паяльную пасту и затем наносится на плату) или методом струйной печати (когда паста распыляется на контактные площадки через сопла, например, струйный принтер ).
Помимо формирования самого паяного соединения, паста-носитель / флюс должны иметь достаточную липкость, чтобы удерживать компоненты, пока сборка проходит через различные производственные процессы, возможно, перемещаясь по фабрике.
За печатью следует предварительный нагрев и оплавление (плавление).
Производитель пасты предложит подходящий температурный профиль оплавления для каждой отдельной пасты; однако на это можно потратить слишком много энергии. Основное требование - плавное повышение температуры, чтобы предотвратить взрывное расширение ("комкование припоя"), но при этом активировать флюс. После этого припой плавится. Время в этой области известно как время выше ликвидуса. После этого времени требуется достаточно быстрый период охлаждения.
Для хорошего паяного соединения необходимо использовать соответствующее количество паяльной пасты. Слишком много пасты может привести к короткому замыканию; слишком мало может привести к плохому электрическому соединению или физической прочности. Хотя паяльная паста обычно содержит около 90% металла в твердых телах по весу, объем паяного соединения составляет лишь половину объема нанесенной паяльной пасты. Это связано с присутствием в пасте флюса и других неметаллических агентов, а также с более низкой плотностью металлических частиц, взвешенных в пасте, по сравнению с окончательным твердым сплавом.
Хорошее паяное соединение олово / свинец будет блестящим и относительно вогнутым. В меньшей степени это касается бессвинцовых припоев.
Как и все флюсы, используемые в электронике, оставшиеся остатки могут быть вредными для схемы, и существуют стандарты (например, J-std, JIS, IPC) для измерения безопасности оставленных остатков.
В большинстве стран паяльные пасты «без очистки» являются наиболее распространенными; в США широко распространены водорастворимые пасты (требующие обязательной очистки).
При транспортировке паяльная паста должна храниться в холодильнике и храниться в герметичном контейнере при температуре 0-10 ° C. Для использования его следует нагреть до комнатной температуры.
Недавно были введены новые паяльные пасты, которые сохраняют стабильность при 26,5 ° C в течение одного года и при 40 ° C в течение одного месяца.
Воздействие на частицы припоя в виде необработанного порошка, воздух вызывает их окисление, поэтому воздействие следует свести к минимуму.
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 достаточно тщательная, но сводит к минимуму количество испытаний, необходимых для различения отличных и плохих паяльных паст. Если оценивается несколько паяльных паст, эту процедуру можно использовать для устранения плохих паст из-за их низкого качества печати. После этого с финалистами паяльной пасты можно будет провести дальнейшие испытания, такие как характеристики пайки оплавлением, качество паяных соединений и проверка надежности.
Основные проблемы, связанные с паяльной пастой:
Эти три проблемы помогли создать три закрытые системы для печати.
