El efecto de la forma del área y la relación del área en el rendimiento de impresión de soldadura en pasta

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La tendencia de miniaturización en curso en la producción de SMT induce nuevos desafíos y sistemas altamente integrados. En componentes pasivos, la miniaturización lleva a la introducción del tamaño EIA 01005 o más pequeño. Los componentes típicos de 01005 son resistencias de chip y condensadores de chip con una dimensión de 0,4 mm x 0,2 mm. A pesar de numerosas publicaciones en este campo que ya abordan la impresión de tales dispositivos, un proceso totalmente optimizado definido sigue sin resolverse e inspira nuevas ideas de investigación sobre este tema.

Este documento se enfoca en el proceso de impresión de esténciles, porque se supone que la mayor cantidad de fallas se basa en este paso del proceso. Además, el documento amplía el trabajo preliminar con consideraciones fundamentales. Por lo tanto, diferentes valores para la relación de área serán parte de la investigación, que se fijan deliberadamente en límites muy bajos.

Se discutirá la influencia de la forma y la orientación de la apertura en el rendimiento de la impresión de la soldadura. Se basa en diferentes formas de rectángulos. Comenzando con un cuadrado, las dimensiones se cambian gradualmente, de modo que el cuadrado se convierte en un rectángulo. Además, cada rectángulo se gira adicionalmente 90° para poder evaluar la influencia de la dirección de las aberturas hacia la escobilla de goma.

Figura 1:Disposición del depósito de PCB y soldadura en pasta.

Además de los atributos de apertura del stencil descritos anteriormente, esta investigación también explora diferentes espesores del stencil, pastas de soldadura y una variación de la velocidad de la escobilla de goma. La evaluación de todos los datos se basará en los dos criterios de eficiencia de transferencia y desviación estándar. Para ambos experimentos se utilizan los mismos diseños de plantilla y la misma soldadura en pasta. El artículo concluye con una perspectiva y sugerencias sobre la modificación del cálculo actual por limitaciones de dimensiones de apertura.

Configuración experimental

La configuración experimental incluye tres variables principales, a saber, el diseño de la PCB, la soldadura en pasta y las plantillas utilizadas. Se explica más detalladamente una descripción del proceso del experimento.

Diseño de placa de circuito impreso

Para los experimentos de impresión de plantillas, se utiliza una placa de aluminio anodizado negro como material de sustrato con unas dimensiones de 160 x 160 x 1,5 mm. Este material es muy rígido y plano, lo que representa una superficie de impresión casi perfecta para minimizar su influencia en el resultado del proceso de impresión. Además, el material de aluminio negro permite mayores contrastes en el SPI, lo que lleva a mediciones más precisas. La Figura 1 muestra el diseño general de los depósitos de soldadura en pasta impresos en el PCB.

Pasta de soldadura

La prueba de impresión de esténcil también tuvo como objetivo comparar cuatro formulaciones diferentes de pasta de soldadura SAC305 sin limpieza que varían según el tipo y el fabricante. Se utilizaron soldaduras en pasta de tipo 4 y tipo 5. Según IPC J-STD-005, al menos el 80 % del polvo de aleación en una pasta de tipo 4 mide entre 20 y 38 μm, mientras que una pasta de tipo 5 contiene la misma proporción de aleación en partículas de 15 a 25 μm de diámetro. Debido a las pequeñas dimensiones de las aberturas probadas, se supone que es una posibilidad razonable una diferencia en el rendimiento de impresión atribuida al tamaño de partícula (es decir, tipo). En este estudio también se incluyeron dos proveedores de pasta, denominados A y B, que se suministraron en productos de tipo 4 y tipo 5. Como la distribución de las partículas de soldadura en pasta es comparable, A y B difieren principalmente en la composición de sus sistemas de fundente, lo que afecta la reología y la capacidad de impresión.

plantillas

En total se utilizaron tres plantillas para los experimentos. En primer lugar, los esténciles se diferencian por su grosor y, en segundo lugar, por el tamaño de sus aberturas (comparar la Tabla 1 con la Tabla 3). La estructura general es idéntica. El diseño (Figura 1) se puede dividir en filas y columnas. Cada fila representa una relación de área, comenzando en la Fila A con AR de 0,45 y terminando con AR de 0,65 en la Fila E. Cada columna de estas tablas representa diferentes formas de apertura. La columna 1 siempre tiene la forma de un círculo, la columna 7 es un cuadrado y la columna 13 tiene la forma de un diamante. La columna 14 contiene tipos especiales de estructuras que no se discutirán en este documento. Las columnas 2-6 y 8-12 están emparejadas con las mismas dimensiones y solo difieren en su orientación hacia la escobilla de goma. Las columnas 2-6 miran con el lado pequeño de la escobilla de goma (es decir, orientación norte-sur), mientras que las columnas 8-12 miran la escobilla de goma con el lado largo del rectángulo (orientación este-oeste).

Para leer la versión completa de este artículo, que apareció en la edición de diciembre de 2017 de SMT Magazine, haga clic aquí.