In einem früheren Beitrag habe ich über große Lücken in der Grundplatte bei der Elektronikmontage gesprochen und auf ein statistisches Werkzeug namens Ishikawa-Diagramm hingewiesen. Dieses Werkzeug hilft dabei, einen Prozess abzubilden und bietet eine hervorragende visuelle Hilfe, um die potenziellen Fehlerursachen und die Auswirkungen der Prozessvariablen zu zeigen. Dieses spezielle Ishikawa-Diagramm zeigt, dass das Schablonendesign eine große Auswirkung auf die Fehlstellenbildung haben kann. Heute werde ich diesen Bereich etwas näher beleuchten und darüber sprechen, wie wir bei der elektronischen Bestückung mit Unterschieden im Schablonendesign große Lötfehler auf der Grundplatte minimieren können.
Das Schablonendesign kann einen enormen Einfluss auf den Grad der Lunkerbildung unter Bottom-Terminated Components (BTC) haben. Die Menge der auf der Leiterplatte aufgetragenen Lotpaste und die Stelle, an der die Lotpaste aufgetragen wird, können den Unterschied zwischen 5-10% und 40-60% Voiding ausmachen. Es ist wichtig, diese Effekte zu berücksichtigen, bevor Sie Ihre Schablonen und Blendenmuster entwerfen.
Einer der kritischsten Aspekte, die es zu berücksichtigen gilt, ist die Schablonendicke. Wir haben in vielen Studien - hier bei Indium Corporation und in unzähligen Versuchen bei unseren Kunden - festgestellt, dass die Schablonendicke eine erhebliche Rolle spielt. In der Regel führt eine dickere Schablone zu weniger Hohlraumbildung. Wenn der Abstand eines bestimmten Bauteils größer ist (aufgrund einer dickeren Lotpastenschicht, aufgrund einer dickeren Schablone), haben die flüchtigen Flussmittel mehr Platz, um auszugasen und dem Einschluss unter dem Bauteil zu entkommen. Es wurden Studien durchgeführt, die einen statistischen Unterschied zwischen einer 4-Millimeter-Schablone und einer 5-Millimeter-Schablone zeigen, und in allen Fällen hat die 5-Millimeter-Schablone eine bessere Entlüftungsleistung gezeigt. Aber was würde passieren, wenn eine 6- oder 7-Mil-Schablone verwendet würde? Nun, eine 6- oder 7-Mil-Schablone ergibt in der Regel ein zu großes Flächenverhältnis, damit die Paste ordnungsgemäß durch die Öffnungen gedruckt werden kann. Aus diesem und einigen anderen Gründen ist es oft nicht möglich, eine dickere Schablone zu verwenden. Es gibt jedoch einen Punkt, an dem eine dickere Schablone tatsächlich zu einer schlechteren Entleerung führt, so dass wir nicht davon ausgehen können, dass dieser Begriff auf alle Modelle zutrifft.
Die Maximierung des Volumens/der Höhe der Lotpaste kann auch durch andere Maßnahmen als die Erhöhung der Schablonendicke erreicht werden. Die Verbesserung der Übertragungseffizienz der Lotpaste durch die Schablone auf die Leiterplatte kann sich ebenfalls auf das Volumen/die Höhe des Lotpastenauftrags auswirken und könnte die Leistung der Lotpaste bei QFN-Bauteilen verbessern. Die Schablonenqualität, die Metallzusammensetzung der Schablone, das Alter, die Abnutzung und die Beschichtung der Schablone mit Materialien wie Nanobeschichtungen können die Übertragungseffizienz der Lotpaste erheblich beeinflussen. Nicht alle Schablonenlieferanten haben die gleiche Schablonenqualität. Bei einigen Schablonen kann es zu Problemen mit Öffnungen kommen, die nicht die richtige Größe haben, an der falschen Stelle geschnitten wurden oder im Theta schief sind. Wenn die Öffnungen nicht korrekt mit den Pads übereinstimmen, kann die Lötpaste nicht mit maximalem Volumen und minimaler Abweichung auf die Leiterplatte übertragen werden. Die Metallisierung, aus der die Schablone ausgeschnitten ist, kann ebenfalls eine Rolle bei der Übertragungseffizienz der Lotpaste auf die Leiterplatte spielen. Einige Metalle haben eine geringere Oberflächenspannung als andere, so dass sich die Lotpaste leichter durch die Schablone hindurch und von ihr weg bewegen kann. Das Gleiche kann durch die Verwendung von Nanobeschichtungsmaterialien erreicht werden. Das Alter der Schablone steht in der Regel in direktem Zusammenhang mit dem Verschleiß der Schablone. Wenn die Schablone abgenutzt oder beschädigt ist, können die Öffnungen ausgeprägt oder abgerundet sein, was die Übertragung der Paste durch die Schablone beeinträchtigt.
Die Gestaltung von Öffnungen ist ein weiterer Bereich, den Sie in Betracht ziehen sollten, um die Lückenbildung bei Komponenten mit unteren Anschlüssen zu verringern. Viele der Komponentenlieferanten haben im Datenblatt der Komponenten Empfehlungen für Öffnungen aufgeführt. Diese sind in der Regel ein guter Ausgangspunkt, aber Änderungen der Fenstergröße, der Form, der Anzahl der Fenstergitter sowie der Größe und Form der Fenstergitter können die Lötporen möglicherweise weiter reduzieren. Jedes Bauteil ist anders, und daher gibt es keine Einheitslösung für die Gestaltung von Öffnungen. Mehr Fensterscheibenöffnungen sind in der Regel besser als weniger. Dünnere Fenstergitter sind in der Regel besser als dickere. Ähnlich wie bei der Schablonendicke gibt es jedoch einen Punkt, an dem zu viele Fensterscheiben und zu dünne Fenstergitter zu einer Zunahme der Hohlräume führen. Ist eine rechteckige Form besser als ein Quadrat, ein Kreis oder ein Oval? Jedes Bauteil reagiert etwas anders, daher ist es wichtig, einige Nachforschungen anzustellen und möglicherweise einige Versuche vor der Produktion durchzuführen, um herauszufinden, was in Ihrem Prozess am besten funktioniert.
Bleiben Sie dran für meine nächste Diskussion über die Auswirkungen von Leiterplattenoberflächen auf die Fehlstellenbildung bei unten angeschlossenen Komponenten.
