Pasta lutownicza-jednorodna zawiesina cząstek stopu metalu w nośniku topnika-jest jednym z najbardziej niestabilnych chemicznie materiałów w łańcuchu montażowym SMT. Jego żywotność funkcjonalna, zależna od kinetyki utleniania, mechanizmów degradacji topnika i progów stabilności reologicznej, wymaga rygorystycznego zarządzania czasem-temperaturą od momentu produkcji aż do końcowego osadzania. Wzajemne oddziaływanie między reaktywnością powierzchni cząstek a chemią strumienia tworzy wąskie okno operacyjne; odchylenie od określonych parametrów przechowywania inicjuje nieodwracalne zmiany lepkości, kleistości i właściwości zwilżających, które rozprzestrzeniają się poprzez rozpływanie jako wady ukryte.
Mit sześciu-miesięcy
Większość arkuszy danych podaje sześć miesięcy w temperaturze 0-10 stopni. Liczba ta jest traktowana jak Pismo Święte w działach zaopatrzenia. Nie powinno tak być.
Oto, co się właściwie dzieje. Producent przeprowadza przyspieszone testy starzenia, stosuje pewien margines bezpieczeństwa, drukuje „6 miesięcy” na TDS, ponieważ tego oczekuje branża, i idzie dalej. To, czy używasz konkretnej pasty w określonych warunkach przechowywania,-w tej lodówce w pobliżu rampy załadunkowej, która jest otwierana czterdzieści razy dziennie, czy w tej z uszkodzoną uszczelką drzwi, której nikt nie naprawi,-czy ta pasta rzeczywiście zachowuje parametry przez sześć miesięcy, to zupełnie inna kwestia.
Testowałem pastę po pięciu miesiącach, drukowała pięknie. Testowałem pastę po trzech miesiącach, która już stała się ziarnista. Różnica zwykle wynikała z warunków przechowywania, których nikt nie monitorował.
Niektórzy dostawcy oferują obecnie preparaty na 12-miesięcy. Alfa, Ind i kilka innych. Chemia to inne-bardziej stabilne systemy topników i proszki poddane obróbce powierzchniowej. To, czy tego potrzebujesz, zależy od szybkości zapasów. Jeśli co kilka tygodni zmieniasz pastę, płacisz premię za stabilność, której nigdy nie użyjesz.
Co tam właściwie jest poniżającego
Strumień powoduje większość zgonów.
Aktywatory-kwasy organiczne oczyszczające warstwy tlenków podczas rozpływu-są z założenia reaktywne. Ta reaktywność nie zatrzymuje się po umieszczeniu słoika w lodówce. Spowalnia znacznie, ale cząsteczki wciąż się odnajdują. Powolna polimeryzacja. Stopniowa neutralizacja. Substancje, które sprawiają, że pasta działa, po cichu się zużywają.
Rozpuszczalniki odparowują. Nawet przez „zamknięte” pojemniki. Zwłaszcza poprzez plastikowe słoiki, których używają niektórzy producenci. Z czasem ważyłem słoiki. Tracisz gram lub dwa w ciągu sześciu miesięcy. Nie brzmi to zbyt wiele, dopóki nie zorientujesz się, że to głównie rozpuszczalnik, a utrata rozpuszczalnika oznacza spadek lepkości.
Proszek metalu utlenia się. Cząstki SAC305 mają ogromną powierzchnię w stosunku do objętości,-co jest zamierzone, aby zapewnić wydajność topienia,-ale powierzchnia oznacza miejsca utleniania. Warstwa tlenku gęstnieje. Wymaga większej aktywności strumienia, aby go zmniejszyć podczas rozpływu. Ostatecznie większa aktywność niż może zapewnić zdegradowany strumień.
Nic z tego nie dzieje się liniowo. Temperatura jest przyspieszaczem. Obowiązuje kinetyka Arrheniusa: z grubsza szybkość reakcji podwaja się na każde 10 stopni wzrostu. Pasta przechowywana w temperaturze 25 stopni nie starzeje się dwa razy szybciej niż pasta w temperaturze 0 stopni. Starzeje się od czterech do sześciu razy szybciej, w zależności od śledzonego mechanizmu degradacji.
Sytuacja w lodówce
Każdy ma lodówkę na pastę. Prawie nikt nie ma dobrego.
Specyfikacje zazwyczaj wymagają 0-10 stopni. To szeroki zakres, a 10 stopni już pogarsza trwałość w porównaniu z 2 stopniami. Ale prawdziwym problemem nie jest wartość zadana, ale stabilność. Cykl lodówek domowych. Sprężarka włącza się, temperatura spada do 2 stopni. Sprężarka wyłącza się, temperatura wzrasta do 8 stopni. Drzwi otwierają się, skoki do 15 stopni w pobliżu przodu. Drzwi zamykają się. Powtarzać.
Te cykle termiczne obciążają pastę. Nośnik strumienia rozszerza się i kurczy inaczej niż cząstki metalu. Następuje mikro-separacja. Nie widać, nie od razu, ale jednorodność ulega pogorszeniu.
Lodówki-medyczne lub laboratoryjne z wymuszonym-obiegiem powietrza i ścisłą kontrolą temperatury istnieją nie bez powodu. To, czy Twoja operacja uzasadnia koszty, zależy od wymagań ilościowych i jakościowych. Podzespoły o wysokiej-niezawodności dla przemysłu lotniczego, samochodowych systemów bezpieczeństwa, implantów medycznych? Wydaj pieniądze. Elektronika użytkowa z 18-miesięcznymi cyklami produktowymi? Prawdopodobnie w porządku z przyzwoitą jednostką komercyjną i pewnym monitoringiem.
Umieść tam termometr min{0}}max. Tanie cyfrowe działają. Sprawdzaj to co tydzień. Zaloguj to. Dowiesz się o warunkach przechowywania rzeczy, o których nie miałeś pojęcia.
O rozmrażaniu
To tutaj widziałem najwięcej błędów w dyscyplinie procesu.
Zimna pasta, prosto z lodówki, wystawiona na działanie otaczającego powietrza: tworzy się kondensacja. Woda na zewnętrznej stronie słoika, w porządku, wytrzyj ją. Woda migrująca do częściowo-zamkniętej pasty, wchodząca w interakcję z chemią topnika, hydrolizująca aktywatory-to zanieczyszczenie, którego nie można cofnąć. Pasta może nadal drukować. Może nawet ponownie przepłynąć. Ale wprowadziłeś wilgoć do układu zaprojektowanego jako bezwodny i zobaczysz to później jako kulki lutownicze, rozpryski, nagrobki spowodowane nierównomiernym zwilżeniem.
Standardowa praktyka: 4-8 godzin w temperaturze pokojowej, nieotwarte. Niektórzy producenci określają dłuższy czas w przypadku większych słoików. 500g pojemniki potrzebują więcej czasu, aby osiągnąć równowagę niż 200 g.
Widziałem, jak operatorzy wyciągali pastę z lodówki o 7 rano i otwierali pokrywę o 7:15, ponieważ produkcja czeka. Nikt nie chce słyszeć o czasie oczekiwania, gdy linia nie działa. Zatem zanieczyszczona pasta zostaje na szablonie, a trzy godziny później kontrola jakości sygnalizuje skok w kulkach lutowniczych w środku-chipu i zaczyna się-wskazywanie palcem.
Jeśli się spieszysz, zamów mniejsze słoiczki. Opakowanie 100g lub 200g szybciej osiąga temperaturę pokojową. Albo zaaranżuj jutrzejszą pastę dziś wieczorem. Ale nie pomijaj odwilży.
Nigdy-chcę to podkreślić-nigdy nie używaj źródła ciepła w celu przyspieszenia nagrzewania. Żadnych płyt grzejnych, opalarki ani umieszczania słoika w pobliżu wylotu urządzenia. Szok temperaturowy stwarza te same problemy związane z separacją, co cykle termiczne w przechowywaniu, ale jest szybszy.
Życie wzornika zostaje zignorowane
W arkuszu danych jest napisane „8 godzin trwałości szablonu” lub „druk ciągły przez jedną zmianę”. Dzieje się to w kontrolowanych warunkach: określona temperatura, określona wilgotność, szablon przecierany co N wydruków.
W rzeczywistości:
W fabryce panuje temperatura 28 stopni i wilgotność względna 70%, ponieważ jest lipiec i klimatyzacja nie nadąża. Żywotność szablonu po prostu znacznie się skróciła i nikt nie zmienił oczekiwań.
Linia nie działała przez dwie godziny z powodu zacięcia podajnika. Pasta osadziła się na szablonie, rozpuszczalnik odparował, a topnik pokrył się kożuchem. Należy je ugniatać lub wymienić. Nie było.
Produkcja zakończyła się w piątek po południu. Ktoś zakrył szablon folią, sądząc, że do poniedziałku będzie OK. To nie było. Ta pasta jest martwa. Wyrzuć to.
Rozpuszczalniki odparowują z szybkością określoną przez prężność pary i przepływ powietrza. Odsłonięta powierzchnia szablonu jest ogromna w porównaniu do słoika. Cztery godziny na szablonie mogą spowodować degradację pasty po ponad czterech tygodniach prawidłowego przechowywania w chłodni.
Pytanie o ponowne wykorzystanie
Niektóre operacje tak. Wymieszaj ze świeżą pastą, ponownie włóż do lodówki i wykorzystaj jutro. Jest to na tyle powszechne, że niektóre formuły past są specjalnie zaprojektowane pod kątem możliwości recyklingu-R276 firmy Kester i kilku produktów Indu.
Moje zdanie: jeśli używasz zespołów-o wysokiej niezawodności, nie rób tego. Kalkulacja ryzyka-nie sprzyja temu. Oszczędzasz może 50 dolarów na paście, wprowadzając zmienność do produktu, który kosztuje tysiące, jeśli zawiedzie w praktyce.
W przypadku produktów-komercyjnych o mniej rygorystycznych wymaganiach może sprawdzić się kontrolowany recykling. Słowo klucz: kontrolowane. Określony stosunek składników świeżych do pochodzących z recyklingu (powszechne jest 3:1). Zakaz recyklingu materiałów pochodzących z recyklingu-tylko jedno pokolenie. Właściwa ponowna-homogenizacja, co oznacza faktyczne wymieszanie, a nie tylko mieszanie szpatułką.
Strumień uległ pogorszeniu. Reologia uległa zmianie. Nie uzyskasz dziewiczego występu. To, czy obniżona wydajność utrzyma się w oknie procesu, zależy od posiadanego marginesu.
Rodzaj proszku ma większe znaczenie, niż się ludziom wydaje
Typ 3 (wielkość cząstek 25-45 μm) to koń pociągowy. Dominuje ogólny montaż SMT. Stosunkowo łatwy w przechowywaniu i obsłudze, ponieważ większe cząstki oznaczają niższy stosunek powierzchni-powierzchni-do objętości, co oznacza wolniejsze utlenianie na jednostkę masy.
Typ 4 (20-38 μm) jest coraz powszechniejszy w przypadku komponentów o drobnej podziałce – CSP o podziałce 0,4 mm, elementy pasywne 01005. Większa powierzchnia, szybsza degradacja. Jeśli TDS mówi o sześciu miesiącach, pomyśl o pięciu dla typu 4.
Typ 5 (15-25 μm) i drobniejszy-Typ 6, Typ 7 do ultra-drobnych zastosowań-naprawdę trudno jest zachować świeżość. Kinetyka utleniania jest agresywna. Niektórzy producenci zalecają 3-miesięczny okres przydatności do spożycia dla typu 5 i krótszy dla drobniejszych gatunków. Pracowałem z pastą typu 6, którą należało zużyć w ciągu 72 godzin od wyprodukowania, aby uzyskać spójne rezultaty w opakowaniu na poziomie wafla.
Jeśli w Twojej firmie wykorzystuje się wiele rodzajów proszków, potrzebne są oddzielne protokoły zarządzania. Traktowanie typu 5 jak typu 3 oznacza proszenie się o kłopoty.
Kontrola przychodząca: zrób to
Data produkcji Twojego dostawcy znajduje się na słoiku. Data otrzymania może przypadać kilka tygodni później.-Dystrybucja, wysyłka i oczekiwanie na rampie załadunkowej w Phoenix w sierpniu. Ta pasta nie zestarzała się podczas pauzy.
Podstawowa przychodząca kontrola jakości:
Najpierw kontrola wzrokowa. Rozdzielenie? Odbarwienie? Ziarnista konsystencja widoczna przez słoiczek? Odrzuć to.
Jeśli masz wiskozymetr-jednostki Brookfielda lub Malcoma-sprawdź lepkość zgodnie ze specyfikacją. Świeża pasta powinna mieć średnią-specyfikację, a nie górną granicę.
Wydrukuj test. Przeprowadź kupon przez cały proces. Sprawdź wielkość depozytu, efektywność transferu, spadek. Porównaj z danymi wyjściowymi.
W przypadku zastosowań krytycznych badanie równowagi zwilżającej bezpośrednio określa ilościowo aktywność topnika. Nie każdy ma sprzęt. Ale jeśli budujesz coś, co ma wymagania dotyczące niezawodności, warto w to zainwestować.
Dokumentuj wszystko. Kiedy na linii dzieje się dużo złego, chcesz sprawdzić, czy przychodząca kontrola jakości czegoś nie przeoczyła lub czy dobry materiał podczas przechowywania/obsługi uległ degradacji.
Jak wygląda porażka
Pasta nie zapowiada swojego terminu ważności. Po prostu przestaje działać dobrze, a diagnozujesz wstecz.
Etap drukowania: Słabe uwalnianie z otworów szablonu. Depozyty, które spadają lub rozprzestrzeniają się. Psie-uszy w rogach. Niewystarczająca głośność. Wszystkie te czynniki mogą mieć inne przyczyny-zużycie szablonu, nacisk rakla,-odległość odrywania-ale stara pasta pogarsza je, a czasem imituje.
Po-przepływie: Przylutuj kulki wokół komponentów. Winogrono (niepełna koalescencja). Pustki w stawach BTC. Głowa-w-poduszce na układach BGA z barierami tlenkowymi zapobiegającymi zamoczeniu. Słabe uformowanie filetu.
Podstępna część: pasta marginalna może spełnić kryteria kontroli, niosąc jednocześnie ukryte ryzyko niezawodności. Połączenie wygląda akceptowalnie. Warstwa międzymetaliczna utworzyła się niecałkowicie. Po trzech latach służby polowej złącze pęka.
Nie powiążesz tej awarii z zastosowaną pastą. Ale pasta może być przyczyną takiego stanu rzeczy.
Zmienność dostawców
To nie jest hejtowanie-sprzedawcy-każdy robi dobrą pastę i czasami każdy dostarcza złą partię-ale receptury są różne.
Dostawcy japońscy (Senju, Tamura) skłaniają się ku konserwatywnym specyfikacjom. Jeśli mówią sześć miesięcy, mają to na myśli. Testy często potwierdzają, że materiał pozostaje w specyfikacji znacznie przekraczającej.
Niektórzy chińscy producenci osiągnęli radykalną poprawę; inni wciąż mają problemy z konsekwencją. Inspekcja przychodząca ma większe znaczenie, gdy presja kosztowa w łańcuchu dostaw wywiera nacisk na dostawców-niższego szczebla.
Indium Corporation publikuje obszerne dane techniczne. Ich twierdzenia dotyczące-okresu przydatności do spożycia są na ogół wiarygodne, a ich pomoc techniczna chętnie odpowiada na pytania.
Arkusze danych są w równym stopniu dokumentami marketingowymi, co specyfikacjami technicznymi. Przeczytaj je krytycznie. Jeśli kwalifikujesz nowy materiał, poproś o rzeczywiste dane testowe.
Okres przydatności do spożycia to nie liczba na etykiecie. Jest to właściwość, która ulega ciągłej degradacji od momentu wyprodukowania pasty, w tempie zależnym od sposobu jej przechowywania i obchodzenia się z nią. Zarządzaj rzeczywistością, a nie abstrakcją.
