Metody oceny wydajności lutowania: pasta lutownicza: pasta lutownicza

★ Metody oceny wydajności lutowania: listwa lutownicza

Ocena wydajności lutowania uwzględnia przede wszystkim trzy aspekty: właściwości fizykochemiczne, charakterystykę procesu i niezawodność.

Wymagania dotyczące właściwości fizykochemicznychpasta lutowniczaodnoszą się głównie do międzynarodowego standardu IPC/J-STD-005. Główne elementy testu są następujące:

① Określenie wielkości cząstek metalu.
Wielkość cząstek należy określić metodą testową uzgodnioną przez użytkownika i dostawcę.
② Wymagania dotyczące wielkości cząstek metalu.
Zasada doboru wielkości cząstek proszku stopowego polega na tym, że pasta lutownicza przygotowana z tego proszku stopowego może uzyskać dobry nadruk na płytce drukowanej i nie występuje zjawisko nieodzyskiwalnego lutu na krawędziach po spawaniu.

Zasady doboru wielkości cząstek proszku stopowego są następujące: pasta lutownicza zawierająca proszek stopowy powinna zapewniać dobry nadruk na płytkach drukowanych, a po lutowaniu na krawędziach nie powinno być nieodzyskiwalnego lutu.
O ile nie określono inaczej, w przypadku płyt systemowych z większymi komponentami wielkość cząstek proszku stopu powinna wynosić od 25 do 45 μm (tj. proszek No. 3); w przypadku płytek drukowanych do telefonów komórkowych zawierających mniejsze elementy wielkość cząstek proszku stopu powinna wynosić od 20 do 45 μm (tzn. dopuszczalne są zarówno proszki No. 3, jak i No. 4).
③ Rozmiar cząstek metalu.
Przy pomiarze wielkości cząstek lutowia należy je klasyfikować według sit standardowych lub sit najgęstszych podanych w tabelach 2.4 i 2.5.

Typ	Nie większy niż	Mniej niż 1% cząstek większych niż	Co najmniej 80% cząstek w zasięgu	Co najwyżej 10% cząstek mniejszych niż
1	180 μm	150 μm	150–75 μm	20 μm
2	90 μm	75 μm	75–45 μm	20 μm
3	53 μm	45 μm	45–25 μm	20 μm

Typ	Nie większy niż	Mniej niż 1% cząstek większych niż	Co najmniej 90% cząstek w zasięgu	Co najwyżej 10% cząstek mniejszych niż
4	45 μm	38 μm	38–20 μm	20 μm
5	32 μm	25 μm	25–15 μm	15 μm
6	25 μm	15 μm	15–5 μm	5 μm

④ Maksymalny rozmiar proszku (stopień mielenia).
Maksymalny rozmiar cząstek określa się zgodnie z metodą testową ASTM D-1210 lub IPC-TM-650 2.2.14.3, wymagającą użycia miernika Hegmana (model CMA185) lub równoważnego przyrządu.
Rozkład wielkości proszku lutowniczego
Rozkład wielkości cząstek proszku określa się zgodnie z metodami testowymi IPC-TM-650 2.2.14, 2.2.14.1 i 2.2.14.2.

⑤ Kształt cząstek proszku lutowniczego.
Cząsteczki proszku lutowniczego powinny być kuliste i mieć maksymalny współczynnik kształtu wynoszący 1,5. Metoda pomiaru jest zgodna z metodami testowymi IPC-TM-650 3.3.3.1.1 i 3.3.3.1.2. Inne kształty są dopuszczalne, jeśli zostały uzgodnione przez użytkownika i dostawcę.

Metoda pomiaru kształtu cząstek proszku lutowniczego
Kształt cząstek proszku lutowniczego określa się poprzez kontrolę wzrokową przy użyciu mikroskopu dwuokularowego z wystarczającym powiększeniem, aby określić, czy cząstki są kuliste (współczynnik kształtu mniejszy niż 1,5) czy eliptyczne. Jeżeli ponad 90% cząstek ma charakter kulisty, klasyfikuje się je jako kuliste; w przeciwnym razie klasyfikuje się je jako-niekuliste.

Okrągłość cząstek proszku lutowniczego
Okrągłość cząstek proszku lutowniczego bada się za pomocą przyrządu do rozpraszania światła. Wartość pomiędzy 1,0 (idealna kula) a 1,07 jest uważana za kulistą; wartości większe niż 1,07 są uważane za nie-sferyczne.

Zmierzona zgodnie z metodą testową IPC-TM-650 2.2.20 zawartość stopu musi wynosić od 65% do 96% (wagowo). Procentowa zawartość metalu musi mieścić się w granicach ±1% odchylenia od wartości nominalnej określonej w zamówieniu.

① Wymagania dotyczące pomiaru lepkości.
Zmierzona lepkość musi mieścić się w granicach ±10% odchylenia od wartości wymaganej w zamówieniu. Warunki pomiarów i badań są zgodne z 4.2.3.1.
② Metoda pomiaru lepkości. Pastę lutowniczą o zakresie lepkości od 300 000 do 1 600 000 centypuazów należy mierzyć zgodnie z metodą testową IPC-TM-650 2.4.34 lub 2.4.34.2; natomiast pasta lutownicza o lepkości w zakresie od 50 000 do 300 000 centypuazów powinna być mierzona zgodnie z metodą badawczą IPC-TM-650 2.4.34.1 lub 2.4.34.3.

O ile w umowie lub zamówieniu nie określono inaczej, test opadu należy przeprowadzić przy użyciu szablonu o dwóch różnych grubościach i trzech różnych rozmiarach otworów na poduszki.

① Przetestuj przy użyciu szablonu o grubości 0,2 mm.

Zobacz rysunek 2.19 (wzór w IPC-A-21). Podczas testu zgodnie z sekcją 5.2.1 metody testowej IPC-TM-650 2.4.35 nie powinno być zwarć pomiędzy podkładkami o wymiarach 0,63 mm x 2,03 mm w odstępie 0,56 mm lub większym; podczas testu zgodnie z sekcją 5.2.2 metody testowej IPC-TM-650 2.4.35 nie powinno być zwarć pomiędzy podkładkami o wymiarach 0,63 mm x 2,03 mm w odstępie 0,63 mm lub większym; podczas badania zgodnie z sekcją 5.2.1 metody testowej IPC-TM-650 2.4.35 nie powinno być zwarć pomiędzy podkładkami o wymiarach 0,33 mm x 2,03 mm w odstępie 0,25 mm lub większym; podczas testowania zgodnie z sekcją 5.2.2 metody testowej IPC-TM-650 2.4.35, nie powinno być żadnych zwarć pomiędzy podkładkami o wymiarach 0,33 mm x 2,03 mm w odstępie 0,30 mm lub większym.

② Testowano przy użyciu szablonu stalowego o grubości 0,1 mm.

Zobacz rysunek 2.20 (wzór w IPC-A-21). Podczas testów zgodnie z sekcją 5.2.1 metody testowej IPC-TM-650 2.4.35 nie powinno być żadnych zwarć pomiędzy podkładkami o wymiarach 0,33 mm x 2,03 mm w odstępie 0,25 mm lub większym; podczas testu zgodnie z sekcją 5.2.2 metody testowej IPC-TM-650 2.4.35 nie powinno być zwarć pomiędzy podkładkami o wymiarach 0,33 mm x 2,03 mm w odstępie 0,30 mm lub większym; podczas testowania zgodnie z sekcją 5.2.1 metody testowej IPC-TM-650 2.4.35, nie powinno być żadnych zwarć pomiędzy podkładkami o wymiarach 0,2 mm x 2,03 mm w odstępie 0,175 mm lub większym; podczas testowania zgodnie z sekcją 5.2.2 metody testowej IPC-TM-650 2.4.35, nie powinno być żadnych zwarć pomiędzy podkładkami o wymiarach 0,2 mm x 2,03 mm w odstępie 0,20 mm lub większym.

Gdy pasta lutownicza jest testowana zgodnie z poniższymi dostępnymi metodami badawczymi, musi spełniać określone wymagania.

① Stopnie proszku 1-4:

Proszki klasy 1-4, sklasyfikowane zgodnie z metodą testową IPC-TM-650 2.4.43, muszą podczas testów spełniać kryteria akceptacji pokazane na rysunku 2.21. Ponadto podczas procesu oceny żadna pojedyncza kulka lutownicza o średnicy większej niż 75 mikronów nie powinna pojawić się w więcej niż jednym z trzech wzorców testowych.
② Stopnie proszku 5-6:
Proszki klasy 5-6, sklasyfikowane zgodnie z metodą testową IPC-TM-650 2.4.43, muszą podczas testów spełniać kryteria akceptacji pokazane na rysunku 3. Ponadto podczas procesu oceny w więcej niż jednym z trzech wzorców testowych nie powinna pojawić się kulka lutownicza większa niż 50 mikronów.

Test należy przeprowadzić zgodnie z metodą testową IPC-TM650 2.4.44. Użytkownik i dostawca muszą uzgodnić minimalną siłę przyczepności i czas.

Podczas testowania zgodnie z metodą testową IPC{{0}TM-650 2.4.45 pasta lutownicza powinna równomiernie zwilżać miedziane podkładki bez żadnych oznak słabego zwilżenia, braku zwilżenia lub odwodnienia.

Wymagania dotyczące przechowywania
Pasta lutownicza jest zwykle przechowywana w niskich temperaturach, zwykle od 0 do 10 stopni.
Wymagania dotyczące użytkowania
Równowaga temperaturowa: Pastę lutowniczą przechowywaną w niskich temperaturach można doprowadzić do temperatury pokojowej w ciągu 4 godzin. Właściwości reologiczne pasty lutowniczej: Reakcja chemiczna pomiędzy topnikiem a stopem lutowniczym w paście lutowniczej wpływa na jej właściwości reologiczne, które są kluczowe dla wydajności drukowania pasty lutowniczej. Po określeniu składu stopu lutowniczego kluczem do drukowalności i lutowalności pasty lutowniczej jest topnik. Właściwe użycie topnika może poprawić lutowność i zmniejszyć wady spawalnicze. Pasta lutownicza o dobrej zwilżalności nie spowoduje nagrobków po lutowaniu, natomiast pasta lutownicza o słabej zwilżalności spowoduje większy opór i przesunięcie pojemności po lutowaniu. Dlatego przy wyborze pasty lutowniczej konieczne jest przeprowadzenie testów procesu, aby określić, czy wydajność drukowania spełnia rzeczywiste wymagania aplikacji i jaka jest jakość-lutowania. Przeanalizuj wydajność walcowania, napełniania i wyjmowania pasty lutowniczej podczas drukowania, obserwuj, czy co godzinę występują jakiekolwiek zmiany w jakości druku i testuj zmiany lepkości w ciągu 1 do 8 godzin. Na podstawie wyników eksperymentów wybierz pastę lutowniczą odpowiadającą wymaganiom Twojego produktu i procesu. Mieszanie przed użyciem: Mieszanie ręczne lub maszynowe przez 1-2 minuty przed użyciem może ustabilizować lepkość. Trwałość szablonu pasty lutowniczej: Każda pasta lutownicza musi dobrze drukować po pierwszym umieszczeniu na szablonie, a także musi zachować dobrą drukowność po kilku godzinach na szablonie. Z biegiem czasu, gdy materiał jest wystawiony na działanie powietrza, lepkość pasty lutowniczej będzie stopniowo wzrastać w wyniku ulatniania się rozpuszczalnika w paście lutowniczej. Na tej podstawie pomiar zmiany lepkości pasty lutowniczej w czasie pozwoli określić rzeczywistą trwałość pasty lutowniczej. Jeśli trwałość szablonu pasty lutowniczej jest krótka, należy często regulować parametry drukowania, aby zapewnić dobre rezultaty drukowania.

Mieszanie przed użyciem:

Ręczne lub maszynowe mieszanie przez 1-2 minuty przed użyciem ustabilizuje lepkość.

Życie pasty lutowniczej na szablonie:

Każda pasta lutownicza nałożona początkowo na szablon musi dobrze drukować. Podobnie pasta lutownicza musi zachować dobrą drukowność nawet po kilku godzinach na szablonie. Z biegiem czasu, gdy materiał jest wystawiony na działanie powietrza, lepkość pasty lutowniczej będzie stopniowo wzrastać w wyniku odparowania rozpuszczalników. Na tej podstawie pomiar zmiany lepkości pasty lutowniczej w czasie określi rzeczywistą trwałość pasty lutowniczej. Jeśli trwałość szablonu jest krótka, parametry drukowania będą musiały być często dostosowywane, aby zapewnić dobre rezultaty drukowania.

Wydajność pasty lutowniczej „reakcja pauzy”:

Zwykle w środowisku produkcyjnym sprzęt wymaga konserwacji lub należy zatrzymać-i{1}}umieszczenie maszyny w celu podawania, co skutkuje minimalnym przestojem wynoszącym 0,5 godziny. W tym czasie wydajność pasty lutowniczej nie może ulec pogorszeniu. Zdolność pasty lutowniczej do przystosowania się do przestojów i utrzymania dobrej wydajności po wznowieniu drukowania określa się jako jej wydajność w postaci „reakcji na pauzę”.

Skuteczność pasty lutowniczej-„rozcieńczania przy ścinaniu”:

Pasta lutownicza powinna być tak zaprojektowana, aby podczas drukowania wykazywała rozrzedzenie pod wpływem ścinania (zmniejszenie lepkości). Ta cecha zapewnia, że pasta lutownicza lepiej wypełnia otwory szablonu. Pod koniec suwu druku lepkość pasty lutowniczej powraca do swojej pierwotnej wartości. W następnym suwie drukowania lepkość ponownie się zmniejszy. W przypadku drukowania ciągłego niektóre pasty lutownicze nie odzyskują swojej lepkości pomiędzy pociągnięciami druku, co oznacza, że lepkość będzie z biegiem czasu stale spadać, co może ostatecznie prowadzić do zapadania się i tworzenia mostków w przypadku drukowania-o drobnej podziałce.

Wydajność pozycjonowania komponentów pasty lutowniczej:

Po umieszczeniu komponentów pasta lutownicza zapewnia pewien stopień mocowania komponentów, aby zapobiec przemieszczeniu na skutek przyspieszenia i wibracji podczas procesu transportu.

Możliwość dostosowania do różnych profili temperatury rozpływu:

Ten sam rodzaj pasty lutowniczej można stosować do różnych produktów, spełniając różne wymagania dotyczące temperatury rozpływu.

Możliwość dostosowania do przepływu azotu i powietrza:

Pasta lutownicza nadaje się zarówno do środowisk z rozpływem powietrza, jak i azotu.

Wygląd złącza lutowanego:

Po lutowaniu złącza lutowane mają metaliczny połysk.

Właściwości mechaniczne: Połączenia lutowane po spawaniu muszą spełniać wymagania wytrzymałościowe produktu.
Przewodność: Połączenia lutowane po spawaniu muszą spełniać wymagania produktu dotyczące transmisji sygnału.

Korozyjność: Pozostałości po lutowaniu nie powinny powodować korozji połączeń lutowanych, komponentów i PCB.
Izolacja: Wartość impedancji pozostałości po lutowaniu powinna być większa niż 1 x 10 Ω (zgodnie z wymaganiami J-STD-004).
Stabilność: Zachowanie pozostałości po lutowaniu powinno być stabilne, nie ulegać łatwo hydrolizie i nie ulegać łatwemu rozkładowi w wysokich temperaturach.