Ottimizzazione SMT per il successo nella stampa di depositi di pasta saldante ultrafine
The SMT industry widely accepts that ~60% of solder defects occur at the stencil printer. Figure 1 (below) depicts a very busy Ishikawa diagram illustrating why this is the case. There is simply a wide variety of variables that influence the outcome.
Figura 1.
Vorrei usare un'espressione spesso associata allo sport: "ritorno ai fondamentali (o alle basi)". Questo termine viene spesso utilizzato da un allenatore quando un individuo o una squadra inizia a mostrare una scarsa esecuzione delle abilità fondamentali. Questo termine può essere utilizzato anche nel mondo della SMT. Non è necessariamente perché abbiamo perso di vista i fondamenti e siamo diventati un po' sciatti nel nostro gioco, ma perché le regole del gioco sono cambiate mentre continuiamo a percorrere la strada della miniaturizzazione. Un processo SMT che per anni ha funzionato senza difetti può improvvisamente vacillare di fronte alla lavorazione di componenti molto piccoli.
Nei prossimi post del blog tratterò una serie di variabili e offrirò suggerimenti su come migliorare le percentuali di successo, in particolare per quanto riguarda i depositi di saldatura fine.
La manipolazione e lo stoccaggio della pasta saldante è il primo di questa serie.
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Figura 2.
Spesso si trascura l'importanza dello conservazione e manipolazione della pasta saldante. La pasta saldante ha una data di scadenza ed è classificata come materiale deperibile; la paragonerò a un litro di latte. È interessante notare che si può fare un'analogia simile: "Per quanto tempo posso lasciare un litro di latte sul bancone prima che si rovini?". È importante notare che, anche se refrigerati, a un certo punto sia il latte che la pasta saldante si "rovinano" (oltre la data di scadenza). Per quanto riguarda la pasta saldante, il flussante è sempre "in funzione" anche quando è refrigerato, rimuovendo gli ossidi superficiali dalle particelle di polvere di saldatura all'interno della pasta saldante stessa. La reazione è molto più lenta quando è refrigerata, ma avviene comunque. Il sottoprodotto di questa reazione è un sale di metalli pesanti, che determina un aumento della viscosità della pasta saldante e una diminuzione dell'attività del flussante disponibile. Il "deterioramento" della pasta saldante si traduce in un cattivo rotolamento della pasta sullo stencil e nel successivo riempimento dell'apertura, nonché in una riduzione dell'attività del flussante durante il riflusso.
Tornando alla nostra analogia con il latte, una volta tolto dal frigorifero, per quanto tempo può essere lasciato sul bancone prima che si rovini? Non si può rispondere a questa domanda con una risposta univoca. Ci sono diverse variabili da considerare: quanto è vicina la data di scadenza (più è vicina la data di scadenza, più velocemente si deteriorerà); quanto c'è nel contenitore (un contenitore pieno impiegherà più tempo a deteriorarsi rispetto a un contenitore con solo un po' di latte); per quanto tempo il tappo è stato lasciato fuori dal contenitore, permettendo al contenuto di essere esposto all'aria; quante volte è stato rimosso il tappo; è stato contaminato con materiale estraneo o vecchio? (per esempio, aggiungendo la pasta vecchia nello stesso contenitore con la pasta fresca inutilizzata nel barattolo); temperatura ambiente?; e umidità? Qualsiasi combinazione di questi fattori fa sì che il contenuto si "rovini" a una velocità ancora maggiore.
Devo dire che l'analogia con il latte non è corretta sotto un paio di aspetti. L'ingresso e l'uscita del latte dal frigorifero rallenta il processo di deterioramento del latte, ma in realtà accelera il processo di "deterioramento" della pasta saldante. In secondo luogo, è indispensabile che la pasta saldante venga scongelata a temperatura ambiente prima dell'uso. In entrambi i casi il problema è la condensa (vedi Figura 2 della lattina di soda). Se la pasta saldante non viene portata a temperatura ambiente prima di aprire il contenitore, l'umidità si condenserà sulla pasta saldante, esattamente come accade in un contenitore di latte o in una lattina di soda tolta dal frigorifero. Questa umidità accelera il processo di "deterioramento" delle paste saldanti. Anche uno scongelamento improprio, ad esempio se la pasta saldante viene posta sul davanzale di una finestra alla luce del sole o sopra un forno, accelera il processo di deterioramento.
In summary, the handling of solder paste forms a fairly good analogy with milk. Spoiling of the solder paste affects the ability of the solder paste “roll” on the stencil (or dispense ability for syringe-dispense applications), therefore hampering the ability of the solder paste to fill the stencil apertures, resulting in insufficient paste deposits on the PWB pads. The available flux, when needed, is also diminished as the flux activity is “consumed” in this chemical reaction; there is less flux activity to overcome the challenges of the reflow profile. With diminished flux during reflow, the solder paste is even more challenged to overcome solder defects that are sensitive to oxidation, such as graping, head-in-pillow, and solder balling. This challenge is even more evident as the solder paste deposit becomes smaller and smaller.
Stay tuned for my next installment.
Ed Briggs
