Na nossa discussão contínua sobre a otimização do processo de impressão com estêncil (ver Parte 1, Parte 2), o tipo de composição química do fluxo, especificamente solúvel em água versus sem limpeza, também desempenha um papel significativo. As pastas de solda são sensíveis ao ambiente a que estão expostas. As composições solúveis em água são, por natureza, muito mais sensíveis à temperatura e à humidade, uma vez que são mais higroscópicas do que as suas contrapartes «no-clean» à base de colofónia ou resina. Esta sensibilidade aumenta drasticamente à medida que os depósitos de pasta de solda necessários para a impressão com estêncil ultrafina continuam a diminuir de tamanho para componentes de passo fino.
As composições químicas dos fundentes desempenham várias funções complexas, incluindo:
QUIMICAMENTE:
- Remover os óxidos existentes na superfície
- Favorecer a humedecimento
- Transferência de energia térmica
- Proporcionar uma barreira à oxidação (para controlar a reoxidação durante o refluxo)
FISICAMENTE:
- Atuar como veículo ou meio
- Partículas de pó de solda em suspensão
- Fornecer fixadores para prender os componentes
- Deixe a pasta de solda espalhar-se pelo estêncil
- Manter a forma da abertura após a impressão
- no âmbito das formulações «no-clean», atuam como um encapsulante protetor após o reflow
Para desempenhar estas funções, as composições químicas dos fundentes incorporam determinadas categorias de produtos químicos: solventes, ativador(es) ou conjuntos de ativadores, aditivos reológicos e, no caso de formulações sem limpeza, colofónias/resinas. Clique aqui para obter informações mais detalhadas sobre a composição química dos fundentes
Com o objetivo de debater a melhoria do processo SMT, irei centrar-me apenas na componente de colofónia/resina, ou na ausência desta (doravante designada por «resina»), da composição química do fluxo. A partir da data de fabrico, antes de abrir o frasco ou o cartucho, as formulações «no-clean» apresentam um comportamento superior. As formulações à base de resina proporcionam: prazos de validade mais longos quando armazenadas corretamente, fechadas e refrigeradas; uma vida útil mais longa do estêncil; um comportamento mais consistente ao longo das mudanças sazonais; um melhor desempenho geral de impressão (como se pode ver abaixo); maior aderência para manter os componentes no lugar; e uma melhor resistência à oxidação do pó de solda durante o processo de refluxo.
Figura 1. Resultados da impressão com estêncil.
Como engenheiro de suporte técnico, já realizei muitos testes de impressão com estêncil. A Figura 1 confirma os resultados de impressão com estêncil que tenho observado de forma consistente, apresentando uma comparação típica entre o desempenho da impressão com stencils «no-clean» e os solúveis em água. As resinas são substâncias pegajosas que aumentam as propriedades adesivas (forças de atração externas, da pasta de solda para outras superfícies) e coesivas (forças de atração internas, da pasta de solda para si própria). Como em tudo, é necessário que haja um equilíbrio. No entanto, neste caso, a coesão ajuda a pasta de solda a libertar-se da abertura do estêncil, a manter a forma e a resistir ao «afundamento». A propriedade adesiva da pasta de solda é incorporada à medida que a pasta é depositada no pad da placa de circuito impresso (PCB). A aderência da pasta de solda ao pad ajuda o depósito da pasta a ser puxado para fora da abertura do estêncil à medida que a placa de circuito impresso (PWB) é baixada do estêncil. Para a impressão com estêncil ultrafina, estas forças são vitais para garantir o sucesso, uma vez que existe muito pouca área de superfície para a pasta de solda aderir.
Figura 2.Solúvel em água, à esquerda; sem necessidade de limpeza, à direita.
Até este ponto, creio que muitos concordariam com o que afirmei até agora. No entanto, a minha próxima afirmação poderá apanhar alguns de surpresa: diria mesmo que, na maioria dos casos, uma pasta de solda «no-clean» proporcionará melhores resultados de refluxo do que uma formulação solúvel em água. Isto é especialmente verdade no caso de depósitos ultrafinos de pasta de solda, como se pode ver na Figura 2.
Os materiais utilizados foram pastas de solda em pó do Tipo 6 e aberturas no estêncil de 6 mil, com um estêncil de 3 mil de espessura, utilizando um perfil de imersão a alta temperatura. Estas condições representam o pior cenário possível para um ambiente de refluxo, mas refletem uma tendência comum na comparação entre as pastas de solda «no-clean» e as solúveis em água. As imagens mostram que a pasta de solda solúvel em água produz o que parece ser uma junta de solda fria quando, na realidade, o ativador se esgotou. Com muito pouca resistência à oxidação, as partículas de pó oxidaram-se e não conseguiram aglomerar-se, um fenómeno conhecido como «graping». A pasta de solda «no-clean», sob exatamente o mesmo perfil de refluxo, refluxou e aglomerou-se razoavelmente bem.
As resinas oferecem simplesmente uma melhor resistência à oxidação do que as suas contrapartes solúveis em água. Embora sejam inicialmente mais eficazes na remoção dos óxidos superficiais existentes, as formulações solúveis em água não protegem tão bem contra a reoxidação durante o processo de refluxo.
Na nossa próxima discussão, iremos analisar a diferença na eficiência de transferência entre aberturas circulares e quadradas com a mesma relação de área.
