Nel proseguimento della nostra discussione sull’ottimizzazione del processo di stampa con stencil (vedi Parte 1, Parte 2), anche il tipo di composizione chimica del flussante, in particolare quella idrosolubile rispetto a quella “no-clean”, riveste un ruolo significativo. Le paste saldanti sono sensibili all’ambiente a cui sono esposte. Le composizioni idrosolubili sono, per loro natura, molto più sensibili alla temperatura e all’umidità, poiché sono più igroscopiche rispetto alle loro controparti “no-clean” a base di colofonia o resina. Tale sensibilità aumenta notevolmente man mano che gli strati di pasta saldante necessari per la stampa con stencil ultrafine continuano a ridursi di dimensioni per i componenti a passo fine.
Le composizioni chimiche dei flussi svolgono numerose funzioni complesse, tra cui:
DAL PUNTO DI VISTA CHIMICO:
- Rimuovere gli ossidi superficiali presenti
- Favorire la bagnabilità
- Trasferimento di energia termica
- Fornire una barriera contro l'ossidazione (per controllare la riossidazione durante il riflusso)
A LIVELLO FISICO:
- Agire da vettore o da mezzo
- Particelle di polvere di saldatura in sospensione
- Prevedere elementi di fissaggio per tenere in posizione i componenti
- Lasciare che la pasta saldante si stenda sullo stencil
- Mantenere la forma dell'apertura dopo la stampa
- nel campo delle formulazioni "no-clean", fungono da incapsulante protettivo dopo il riflusso
Per svolgere queste funzioni, le formulazioni chimiche dei flussanti includono alcune categorie di sostanze chimiche: solventi, attivatori o miscele di attivatori, additivi reologici e, nel caso delle formulazioni “no-clean”, colofonie/resine. Clicca qui per informazioni più approfondite sulla composizione chimica dei flussanti
Ai fini della discussione sul miglioramento del processo SMT, mi concentrerò esclusivamente sulla componente colofonia/resina, o sulla sua assenza (di seguito denominata “resina”), della composizione chimica del flussante. A partire dalla data di produzione, prima dell’apertura del barattolo o della cartuccia, le formulazioni “no-clean” mostrano un comportamento superiore. Le formulazioni a base di resina offrono: una maggiore durata di conservazione se conservate correttamente, chiuse e refrigerate; una maggiore durata dello stencil; un comportamento più costante al variare delle stagioni; prestazioni di stampa complessivamente migliori (come illustrato di seguito); una maggiore adesività per mantenere i componenti in posizione; e una migliore resistenza all’ossidazione della polvere di saldatura durante il processo di riflusso.
Figura 1. Risultati della stampa con stencil.
In qualità di tecnico dell’assistenza, ho eseguito numerosi test di stampa con stencil. La Figura 1 conferma i risultati che ho costantemente riscontrato nella stampa con stencil, illustrando un tipico confronto tra le prestazioni di stampa delle resine “no-clean” e quelle idrosolubili. Le resine sono sostanze appiccicose che aumentano le proprietà adesive (attrazioni esterne, tra la pasta saldante e altre superfici) e coesive (attrazioni interne, della pasta saldante verso se stessa). Come per qualsiasi cosa, è necessario che vi sia un equilibrio. Tuttavia, in questo caso la coesione aiuta la pasta saldante a staccarsi dall’apertura dello stencil, a mantenere la forma e a resistere allo “scivolamento”. La proprietà adesiva della pasta saldante si manifesta quando la pasta viene depositata sul pad del PCB. L’adesione della pasta saldante al pad aiuta il deposito di pasta a staccarsi dall’apertura dello stencil mentre il PWB viene abbassato dallo stencil. Per la stampa con stencil ultrafine, queste forze sono fondamentali per garantire il successo, poiché l’area di superficie su cui la pasta saldante può aderire è molto ridotta.
Figura 2.Solubile in acqua, a sinistra; senza risciacquo, a destra.
Fino a questo punto, credo che molti sarebbero d’accordo con quanto ho affermato finora. Tuttavia, la mia prossima affermazione potrebbe cogliere alcuni di sorpresa: oserei addirittura sostenere che, nella maggior parte dei casi, una pasta saldante “no-clean” garantisca risultati di riflusso migliori rispetto a una formulazione idrosolubile. Ciò vale in particolare per i depositi di pasta saldante ultrafini, come si vede nella Figura 2.
I materiali utilizzati erano paste saldanti in polvere di tipo 6 e aperture dello stencil da 6 mil con uno stencil dello spessore di 3 mil, utilizzando un profilo di mantenimento ad alta temperatura. Queste condizioni rappresentano lo scenario peggiore per un ambiente di riflusso, ma evidenziano una tendenza comune nel confronto tra le paste saldanti no-clean e quelle idrosolubili. Le immagini mostrano che la pasta saldante idrosolubile produce quello che sembra essere un giunto di saldatura freddo, quando in realtà l’attivatore si era esaurito. A causa della scarsa resistenza all’ossidazione, le particelle di polvere si sono ossidate e non sono riuscite a coalescere, un fenomeno noto come “graping”. La pasta saldante no-clean, sottoposta allo stesso identico profilo di riflusso, ha subito il riflusso e si è coalescita abbastanza bene.
Le resine offrono semplicemente una migliore resistenza all'ossidazione rispetto alle loro controparti idrosolubili. Sebbene inizialmente siano più efficaci nel rimuovere gli ossidi superficiali già presenti, le formulazioni idrosolubili non garantiscono una protezione altrettanto efficace dalla riossidazione durante il processo di riflusso.
Nella nostra prossima discussione analizzeremo la differenza nell'efficienza di trasferimento tra aperture circolari e quadrate con lo stesso rapporto di area.
