Lödpasta

Lödpasta
Lödpasta hänvisar ibland till lödmedel som inte innehåller löd.

Lödpasta används vid tillverkning av tryckta kretskort för att ansluta ytmonterade komponenter till plattor på kortet. Det är också möjligt att löda genomgående stift i pastakomponenter genom att trycka lödpasta i och över hålen. Den klibbiga pastan håller tillfälligt komponenterna på plats; brädet värms sedan upp, smälter pastan och bildar en mekanisk bindning såväl som en elektrisk anslutning. Pastan appliceras på skivan med jettryck , stenciltryck eller spruta ; sedan sätts komponenterna på plats av en plock-och-place-maskin eller för hand.

Använda sig av

En majoritet av defekterna i kretskortsmonteringen orsakas på grund av problem i löd-pasta-utskriftsprocessen eller på grund av defekter i lödpastan. Det finns många olika typer av defekter möjliga, t.ex. för mycket lod, eller så smälter lodet och ansluter för många ledningar (brygga), vilket resulterar i en kortslutning. Otillräckliga mängder pasta resulterar i ofullständiga kretsar. Head-in-pillow-defekter , eller ofullständig sammansmältning av ball grid array (BGA) sfär och lödpastaavsättning, är ett felläge som har sett en ökad frekvens sedan övergången till blyfri lödning. Ofta missat under inspektionen, en head-in-pillow (HIP)-defekt framstår som ett huvud som vilar på en kudde med en synlig separation i lödfogen vid gränssnittet mellan BGA-sfären och återflödad pastaavlagring. En elektroniktillverkare behöver erfarenhet av tryckprocessen, speciellt pastaegenskaperna, för att undvika kostsamt omarbete på sammansättningarna. Pastans fysiska egenskaper, som viskositet och flödesnivåer, måste övervakas regelbundet genom att utföra interna tester.

Vid tillverkning av PCB (tryckta kretskort) testar tillverkare ofta lödpastaavlagringarna med SPI (lödpastainspektion). SPI-system mäter volymen på lödkuddarna innan komponenterna appliceras och lodet smälts. SPI-system kan minska förekomsten av lödrelaterade defekter till statistiskt obetydliga mängder. Inline-system tillverkas av olika företag som Delvitech (Schweiz), Sinic-Tek (Kina), Koh Young (Korea), GOEPEL electronic (Tyskland), CyberOptics (USA), Parmi (Korea) och Test Research, Inc. (Taiwan) ). Offlinesystem tillverkas av olika företag såsom av VisionMaster, Inc. (USA) och Sinic-Tek (Kina).

Sammansättning

Lödpasta sedd i mikroskop.

En lödpasta är i huvudsak pulveriserad lod suspenderad i flusspasta . Flussmedlets klibbighet håller komponenterna på plats tills lödningsprocessen smälter lodet. Som ett resultat av miljölagstiftningen är de flesta lödningar idag, inklusive lödpastor, gjorda av blyfria legeringar [ citat behövs ] .

Klassificering

Efter storlek

Storleken och formen på metallpartiklarna i lödpastan avgör hur väl pastan kommer att "skrivas ut". En lödboll är sfärisk till formen; detta hjälper till att minska ytoxidation och säkerställer god fogbildning med de angränsande partiklarna. Oregelbundna partikelstorlekar används inte, eftersom de tenderar att täppa till stencilen, vilket orsakar tryckfel. För att producera en kvalitetslödfog är det mycket viktigt att metallsfärerna är mycket regelbundna i storlek och har en låg oxidationsnivå [ citat behövs ] .

Lödpastor klassificeras utifrån partikelstorleken enligt IPC-standarden J-STD 005. Tabellen nedan visar klassificeringstypen för en pasta jämfört med maskstorlek och partikelstorlek. Vissa leverantörer använder korrekta partikelstorleksbeskrivningar, Henkel/Loctite-beskrivningar ges för jämförelse.

Typbeteckning [IPC] Maskstorlek i rader per tum
Max. storlek i μm (inte större än)
Max. storlek i μm (mindre än 1 % större än)
Partikelstorlek i μm (80 % min. mellan) 		Genomsnittlig storlek i μm
Min. storlek i μm (10 % max mindre än) 		Henkel pulver Beskrivning
Typ 1 150 150-75 20
Typ 2 -200/+325 75 75–45 60 20
Typ 3 -325/+500 45 45–25 36 20 AGS
Typ 4 -400/+635 38 38–20 31 20 DAP
Typ 5 -500/+635 30 25 25–10 10 KBP
Typ 6 -635 20 15 15–5 5
Typ 7 15 11 11–2
Typ 8 11 10 8–2

Genom flöde

Enligt IPC-standarden J-STD-004 "Requirements for Soldering Fluxes" klassificeras lödpastor i tre typer baserat på flussmedelstyperna:

Kolofoniumbaserade flussmedel är gjorda med harts , ett naturligt extrakt från tallar. Dessa flussmedel kan vid behov rengöras efter lödningsprocessen med ett lösningsmedel (potentiellt inklusive klorfluorkolväten ) eller förtvålande flussmedelsborttagare.

Vattenlösliga flussmedel består av organiska material och glykolbaser. Det finns ett brett utbud av rengöringsmedel för dessa flussmedel.

Ett no-clean flussmedel är utformat för att lämna endast små mängder inerta flussmedelsrester. No-clean pastor sparar inte bara rengöringskostnader, utan också investeringar och golvyta. Dessa pastor behöver dock en mycket ren monteringsmiljö och kan behöva en inert återflödesmiljö.

Egenskaper för lödpastan

När man använder lödpasta för kretssammansättningar måste man testa och förstå de olika reologiska egenskaperna hos en lödpasta.

Viskositet
Den grad i vilken materialet motstår tendensen att flyta. Viskositeten för en viss pasta är tillgänglig från tillverkarens katalog; In-house testning behövs ibland för att bedöma den återstående användbarheten av lödpasta efter en tids användning.
Tixotropt index
Lödpasta är tixotropisk , vilket betyder att dess viskositet ändras med applicerad skjuvkraft (som omrörning eller spridning). Det tixotropa indexet är ett mått på viskositeten hos lödpastan i vila, jämfört med viskositeten hos "bearbetad" pasta. Beroende på pastans sammansättning kan det vara mycket viktigt att röra om pastan före användning för att säkerställa att viskositeten är lämplig för korrekt applicering. När lödpasta flyttas av skrapan på stencilen, orsakar den fysiska påfrestningen som appliceras på pastan att viskositeten sjunker, vilket gör att pastan lätt flyter genom öppningarna på stencilen. När spänningen på pastan avlägsnas återfår den sin viskositet, vilket förhindrar att den flyter på kretskortet.
Slump
Egenskapen för ett materials tendens att spridas efter applicering. Teoretiskt sett är pastans sidoväggar helt raka efter att pastan lagts på kretskortet, och det kommer att förbli så tills delplaceringen. Om pastan har ett högt slumpvärde kan den avvika från det förväntade beteendet, eftersom pastans sidoväggar nu inte är helt raka. En pastas slump bör minimeras, eftersom slump skapar risk för att lödbryggor bildas mellan två intilliggande områden, vilket skapar en kortslutning.
Arbetslivslängd
Hur lång tid lödpasta kan stanna på en stencil utan att påverka dess tryckegenskaper. Pastatillverkaren tillhandahåller detta värde.
Tack
Tack är egenskapen hos en lödpasta att hålla en komponent efter att komponenten hade placerats av placeringsmaskinen. Därför är klibblivslängden den kritiska egenskapen hos lödpastor. Det definieras som hur lång tid som lödpasta kan förbli exponerad för atmosfären utan en betydande förändring av klibbegenskaperna. En lödpasta med lång klibblivslängd är mer sannolikt att ge användaren en konsekvent och robust utskriftsprocess.
Respons-to-pause
Response-to-pause (RTP) mäts som skillnaden i volym av lödpastaavsättning som en funktion av antal utskrifter och paustid. En stor variation i utskriftsvolymen efter en paus är oacceptabel eftersom detta orsakar radslutsdefekter som kortslutningar eller öppningar. En bra lödpasta visar mindre variation i volymen på utskrifterna efter paus. En annan kan dock visa stora variationer och även en övergripande sjunkande trend i volym.

Använda sig av

Lödpasta tryckt på ett PCB

Lödpasta används vanligtvis i en stencil-utskriftsprocess av en lödpastaskrivare, där pasta avsätts över en mask av rostfritt stål eller polyester för att skapa det önskade mönstret på ett kretskort . Pastan kan dispenseras pneumatiskt , genom stiftöverföring (där ett rutnät av stift doppas i lödpasta och sedan appliceras på kortet), eller genom jetprinting (där pastan skjuts ut på kuddarna genom munstycken, som en bläckstråleskrivare ) .

Förutom att bilda själva lödfogen måste pastabäraren/flussmedlet ha tillräcklig klibbighet för att hålla komponenterna medan sammansättningen passerar genom de olika tillverkningsprocesserna, kanske flyttas runt i fabriken.

Utskrift följs av en fullständig reflowlödningsprocess .

Pastatillverkaren kommer att föreslå en lämplig återflödestemperaturprofil för att passa deras individuella pasta. Huvudkravet är en försiktig temperaturhöjning för att förhindra explosiv expansion (som kan orsaka "lödning av lödder"), men aktivera flödet. Därefter smälter lodet. Tiden i detta område är känd som Time Above Liquidus . Efter denna tid krävs en ganska snabb nedkylningsperiod.

För en bra lödfog måste rätt mängd lödpasta användas. För mycket pasta kan resultera i kortslutning; för lite kan resultera i dålig elektrisk anslutning eller fysisk styrka. Även om lödpasta vanligtvis innehåller cirka 90 viktprocent metall i fasta ämnen, är volymen av lödfogen endast ungefär hälften av den applicerade lödpastan. Detta beror på närvaron av flussmedel och andra icke-metalliska medel i pastan, och den lägre densiteten hos metallpartiklarna när de suspenderas i pastan jämfört med den slutliga, fasta legeringen.

Som med alla flöden som används inom elektronik, kan rester som lämnas kvar vara skadliga för kretsen, och standarder (t.ex. J-std, JIS, IPC) finns för att mäta säkerheten för de rester som lämnas kvar.

I de flesta länder är "no-clean" lödpastor de vanligaste; i USA är vattenlösliga pastor (som har obligatoriska rengöringskrav) vanliga.

Lagring

Lödpasta måste kylas vid transport och förvaring i lufttät behållare vid en temperatur mellan 0-10 °C. Den bör värmas till rumstemperatur för användning.

Nyligen har nya lödpastor introducerats som håller sig stabila vid 26,5 °C i ett år och vid 40 °C i en månad.

Exponering av lodpartiklarna, i deras råpulverform, för luft får dem att oxidera , så exponeringen bör minimeras.

Utvärdering

Den främsta anledningen till att utvärdering av lödpasta är nödvändig är att 50-90% av alla defekter beror på tryckproblem. Därför är utvärdering av klistrar avgörande.

Denna procedur är ganska grundlig, men minimerar ändå mängden testning som krävs för att skilja mellan utmärkta och dåliga lödpastor. Om flera lödpastor utvärderas kan proceduren användas för att eliminera de dåliga pastorna från deras dåliga tryckkvalitet. Ytterligare tester, såsom lodåterflödesprestanda, lödfogskvalitet och tillförlitlighetstestning kan sedan utföras på lödpastafinalisterna.

Bekymmer

De viktigaste problemen med lödpasta är:

  1. Den kan torka ut på stencilen om den hålls ute för länge.
  2. Det kan vara giftigt.
  3. Det är dyrt och avfallet måste minimeras.

Dessa tre problem bidrog till att skapa tre slutna system för utskrift.

  1. DEK ProFlow
  2. MPM reometriskt pumphuvud
  3. Fuji Cross Flow

Se även

Vidare läsning

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Solder_paste&oldid=1137513015 "