Soldeerpasta-een homogene suspensie van deeltjes van metaallegeringen in een fluxvoertuig-vertegenwoordigt een van de chemisch meest onstabiele materialen in de SMT-assemblageketen. De functionele levensduur, bepaald door oxidatiekinetiek, fluxdegradatiemechanismen en reologische stabiliteitsdrempels, vereist een rigoureus tijds-{3}}temperatuurbeheer vanaf het moment van productie tot aan de uiteindelijke afzetting. De wisselwerking tussen de reactiviteit van het deeltjesoppervlak en de fluxchemie creëert een smal operationeel venster; afwijking van gespecificeerde opslagparameters initieert onomkeerbare veranderingen in viscositeit, kleverigheid en bevochtigingsprestaties die zich via reflow voortplanten als latente defecten.
De mythe van zes- maanden
De meeste datasheets zeggen zes maanden bij 0-10 graden. Dat aantal wordt op de inkoopafdelingen als een schrift behandeld. Dat zou niet zo moeten zijn.
Dit is wat er feitelijk gebeurt. Een fabrikant voert versnelde verouderingstesten uit, past een veiligheidsmarge toe, drukt "6 maanden" op de TDS omdat de industrie dat verwacht, en gaat verder. Of uw specifieke pasta in uw specifieke opslagomstandigheden-die koelkast bij het laadperron die veertig keer per dag wordt geopend, die met de slechte deurafdichting die niemand repareert-of die pasta daadwerkelijk zes maanden lang zijn specificaties behoudt, is een heel andere vraag.
Ik heb pasta na vijf maanden getest die prachtig afdrukte. Ik heb pasta na drie maanden getest die al korrelig was geworden. Het verschil was meestal terug te voeren op de opslagomstandigheden die niemand in de gaten hield.
Sommige leveranciers bieden nu formuleringen voor 12- maanden aan. Alpha, Indium en nog een paar anderen. De chemie is anders-stabielere fluxsystemen, oppervlaktebehandelde poeders. Of u dat nodig heeft, hangt af van uw voorraadsnelheid. Als je elke paar weken pasta doorwerkt, betaal je een premie voor stabiliteit die je nooit zult gebruiken.
Wat is daar eigenlijk vernederend
De flux doet het grootste deel van het sterven.
Activatoren-de organische zuren die oxidelagen reinigen tijdens reflow-ze zijn van nature reactief. Die reactiviteit stopt niet omdat je de pot in de koelkast zet. Het vertraagt aanzienlijk, maar de moleculen blijven elkaar vinden. Langzame polymerisatie. Geleidelijke neutralisatie. Het spul dat pastawerk maakt, consumeert zichzelf stilletjes.
Oplosmiddelen verdampen. Zelfs door ‘verzegelde’ containers. Vooral door de plastic potten die sommige fabrikanten gebruiken. Ik heb in de loop van de tijd potten gewogen. Je verliest een gram of twee in zes maanden. Klinkt niet zo veel, totdat je je realiseert dat het vooral om oplosmiddelen gaat, en verlies van oplosmiddelen betekent kruip van de viscositeit.
Het metaalpoeder oxideert. SAC305-deeltjes hebben een enorm oppervlak in verhouding tot het volume-dat is opzettelijk, vanwege de smeltefficiëntie-maar oppervlak betekent oxidatieplaatsen. De oxidelaag wordt dikker. Er is meer fluxactiviteit nodig om deze tijdens reflow te verminderen. Uiteindelijk zal er meer activiteit zijn dan de afgebroken flux kan bieden.
Niets van dit alles gebeurt lineair. Temperatuur is de versneller. De Arrhenius-kinetiek is van toepassing: grofweg verdubbelen de reactiesnelheden bij elke stijging van 10 graden. Pasta bewaard bij 25 graden veroudert niet tweemaal zo snel als pasta bij 0 graden. Het veroudert ongeveer vier tot zes keer sneller, afhankelijk van welk degradatiemechanisme je volgt.
De koelkastsituatie
Iedereen heeft een pasta-koelkast. Bijna niemand heeft een goede.
Specificaties vereisen doorgaans 0-10 graden . Dat is een breed bereik, en 10 graden brengt de levensduur al in gevaar vergeleken met 2 graden. Maar het echte probleem is niet het setpoint, maar de stabiliteit. Binnenlandse koelkasten fietsen. Compressor slaat aan, temperatuur daalt tot 2 graden. Compressor schakelt uit, kruipt tot 8 graden. Deur gaat open, pinnen tot 15 graden aan de voorkant. Deur gaat dicht. Herhalen.
Deze thermische cycli belasten de pasta. Het fluxvoertuig zet anders uit en trekt samen dan de metaaldeeltjes. Er vindt micro-scheiding plaats. Niet zichtbaar, niet meteen, maar de homogeniteit neemt af.
Medische-koelkasten of laboratoriumkoelkasten met geforceerde-luchtcirculatie en strakke thermische controle bestaan niet voor niets. Of uw operatie de kosten rechtvaardigt, hangt af van de volume- en kwaliteitseisen. Hoge-betrouwbare assemblages voor de lucht- en ruimtevaart, veiligheidssystemen voor auto's, medische implantaten? Geef het geld uit. Consumentenelektronica met productcycli van 18 maanden? Waarschijnlijk prima met een fatsoenlijke commerciële eenheid en wat toezicht.
Plaats er een min{0}}max-thermometer in. De goedkope digitale werken. Controleer het wekelijks. Log het in. U leert dingen over uw bewaarcondities die u nog niet wist.
Bij het ontdooien
Dit is waar ik de meeste fouten in de procesdiscipline heb gezien.
Koude pasta, rechtstreeks uit de koeling, blootgesteld aan omgevingslucht: er vormt zich condens. Water op de buitenkant van de pot, prima, veeg het weg. Water dat migreert naar gedeeltelijk-afgedichte pasta, interageert met de fluxchemie, de activatoren hydrolyseert-dat is vervuiling die je niet ongedaan kunt maken. De pasta wordt mogelijk nog steeds afgedrukt. Het kan zelfs terugvloeien. Maar je hebt vocht geïntroduceerd in een systeem dat is ontworpen om watervrij te zijn, en je zult het later zien als soldeerballen, spatten, tombstones door ongelijkmatige bevochtiging.
Standaardpraktijk: 4-8 uur bij kamertemperatuur, ongeopend. Sommige fabrikanten specificeren langer voor grotere potten.. 500G containers hebben meer tijd nodig om in evenwicht te komen dan 200 g.
Ik heb gezien hoe operators om zeven uur 's ochtends pasta uit de koelkast haalden en om kwart over zeven de deksel open deden omdat de productie wachtte. Niemand wil iets horen over de verblijftijd als de lijn uitvalt. Dus de vervuilde pasta gaat op het stencil en drie uur later signaleert QC een piek in de midden-soldeerkogels van de chip, en begint het vingerwijzen-.
Als je haast hebt, bestel dan kleinere potten. De 100g of 200g verpakking bereikt sneller kamertemperatuur. Of voer de pasta van morgen vanavond op. Maar sla de dooi niet over.
Gebruik nooit-ik wil dit benadrukken-nooit een warmtebron om de opwarming te versnellen. Geen kookplaten, geen heteluchtpistolen, geen plaatsing van de kan in de buurt van de uitlaat van de apparatuur. Temperatuurschokken veroorzaken dezelfde scheidingsproblemen als thermische cycli bij opslag, maar dan sneller.
Het stencilleven wordt genegeerd
Op de datasheet staat '8 uur stencillevensduur' of 'continu afdrukken gedurende één ploegendienst'. Dat is onder gecontroleerde omstandigheden: specifieke temperatuur, specifieke vochtigheid, stencil gewist elke N prints.
In de praktijk:
De fabrieksvloer is 28 graden en 70% RH, omdat het juli is en de HVAC het niet kan bijhouden. De levensduur van het stencil is aanzienlijk korter geworden, en niemand heeft de verwachtingen aangepast.
De lijn lag twee uur lang uit vanwege een feederstoring. De pasta bleef op het sjabloon zitten, het oplosmiddel verdampte en het vloeimiddel kwam er overheen. Had gekneed of vervangen moeten worden. Dat was niet het geval.
De productie eindigde vrijdagmiddag. Iemand bedekte het sjabloon met plasticfolie en dacht dat het wel goed zou komen tot maandag. Dat was het niet. Die pasta is dood. Gooi het eruit.
Oplosmiddelen verdampen met een snelheid die wordt bepaald door de dampdruk en de luchtstroom. Het blootgestelde oppervlak van een stencil is enorm vergeleken met een pot. Vier uur op het stencil kan de pasta meer dan vier weken afbreken bij goede koude opslag.
De hergebruikvraag
Sommige operaties wel. Meng het met verse pasta, terug in de koelkast en gebruik het morgen. Dit komt zo vaak voor dat bepaalde pastaformuleringen specifiek zijn ontworpen voor recycleerbaarheid.-Kester's R276, een paar Indium-producten.
Mijn mening: als je assemblages met hoge-betrouwbaarheid gebruikt, doe dat dan niet. De berekening van de risico-beloning is in dit geval niet gunstig. U bespaart misschien $ 50 aan pasta om variabiliteit in het product te introduceren, wat duizenden euro's kost als het in het veld faalt.
Voor commerciële-producten met minder strenge eisen kan gecontroleerde recycling werken. Trefwoorden: gecontroleerd. Specifieke verhouding vers tot gerecycled (3:1 is gebruikelijk). Geen recycling van gerecycled materiaal-slechts één generatie. Goede re-homogenisatie, wat betekent dat het daadwerkelijk wordt gemengd, en niet alleen maar roeren met een spatel.
De flux is verslechterd. De reologie is veranderd. Je krijgt geen maagdelijke prestaties. Of de verminderde prestaties binnen uw procesvenster blijven, hangt af van hoeveel marge u heeft.
Poedertype is belangrijker dan mensen denken
Type 3 (deeltjesgrootte van 25-45μm) is het werkpaard. Domineert de algemene SMT-vergadering. Relatief vergevingsgezind bij opslag en hantering, omdat grotere deeltjes een lagere verhouding tussen oppervlak{5}}oppervlak- en volume betekenen, wat een langzamere oxidatie per massa-eenheid betekent.
Type 4 (20-38μm) wordt steeds gebruikelijker voor componenten met een kleine steek: CSP's met een steek van 0,4 mm, passieve 01005-componenten. Meer oppervlakte, snellere degradatie. Als uw TDS zes maanden zegt, denk dan aan vijf voor Type 4.
Type 5 (15-25μm) en fijnere-Type 6, Type 7 voor ultra-fijne toepassingen-deze zijn echt moeilijk actueel te houden. De oxidatiekinetiek is agressief. Sommige fabrikanten adviseren een houdbaarheid van 3 maanden voor Type 5 en korter voor fijnere kwaliteiten. Ik heb gewerkt met Type 6-pasta die binnen 72 uur na productie moest worden gebruikt voor consistente resultaten in verpakkingen op wafelniveau.
Als uw bedrijf meerdere soorten poeder gebruikt, hebben ze afzonderlijke beheerprotocollen nodig. Type 5 behandelen als Type 3 is vragen om problemen.
Inkomende inspectie: doe het
De productiedatum van uw leverancier staat op de pot. Uw ontvangstdatum kan weken later zijn-distributie, verzending, op een laadperron in Phoenix in augustus. Die pasta verouderde niet tijdens de pauze.
Basis inkomende QC:
Visuele inspectie eerst. Scheiding? Verkleuring? Korrelige textuur zichtbaar door de pot? Weiger het.
Als u een viscosimeter-een Brookfield- of Malcom-apparaat-heeft, controleert u de viscositeit aan de hand van de specificaties. Verse pasta moet midden-specificaties zijn, en niet de bovengrens.
Afdruktest. Voer een kortingsbon door uw proces. Controleer stortingsvolume, overdrachtsefficiëntie, inzinking. Vergelijk met uw basisgegevens.
Voor kritische toepassingen kwantificeert het testen van de bevochtigingsbalans de fluxactiviteit direct. Niet iedereen beschikt over de apparatuur. Maar als u iets bouwt met betrouwbaarheidseisen, is het de investering waard.
Documenteer alles. Als er veel misgaat op de lijn, wil je nagaan of de inkomende kwaliteitscontrole iets heeft gemist of dat de opslag/behandeling het goede materiaal heeft aangetast.
Hoe falen eruit ziet
De pasta kondigt de vervaldatum niet aan. Het werkt gewoon niet meer goed, en je diagnosticeert achterstevoren.
Fase van afdrukken: Slechte loslating uit stencilopeningen. Deposito's die inzakken of zich verspreiden. Honden-oren op de hoeken. Onvoldoende volume. Deze kunnen allemaal andere oorzaken hebben-stencilslijtage, druk op de wisser, afbreken-afstand-maar oude pasta verergert ze en bootst ze soms na.
Post-herstroom: Soldeer balletjes rond componenten. Druiven (onvolledige coalescentie). Holten in BTC-gewrichten. Ga-in-kussen op BGA's tegen oxidebarrières die bevochtiging voorkomen. Slechte filetvorming.
Het verraderlijke deel: marginale pasta zou aan uw inspectiecriteria kunnen voldoen en tegelijkertijd latente betrouwbaarheidsrisico's kunnen insluiten. Het gewricht ziet er acceptabel uit. De intermetallische laag werd onvolledig gevormd. Drie jaar na de velddienst barst het gewricht.
Je kunt die fout niet herleiden tot de pasta die je hebt gebruikt. Maar de pasta zou de reden kunnen zijn waarom het gebeurde.
Variabiliteit van leveranciers
Dit is geen verkopers-bashing-iedereen maakt goede pasta en iedereen verzendt wel eens een slechte partij-maar de formuleringen verschillen.
Japanse leveranciers (Senju, Tamura) neigen naar conservatieve specificaties. Als ze zes maanden zeggen, menen ze dat ook. Testen bevestigen vaak dat materiaal tot ver buiten de specificaties blijft.
Sommige Chinese fabrikanten zijn dramatisch verbeterd; anderen worstelen nog steeds met consistentie. Inkomende inspecties zijn belangrijker wanneer de druk op de kosten van de toeleveringsketen zich verplaatst naar leveranciers op een lager- niveau.
Indium Corporation publiceert uitgebreide technische gegevens. Hun beweringen over de houdbaarheid- zijn over het algemeen betrouwbaar, en hun technische ondersteuning reageert snel als je vragen hebt.
De datasheets zijn zowel marketingdocumenten als technische specificaties. Lees ze kritisch. Vraag om actuele testgegevens als u een nieuw materiaal kwalificeert.
Houdbaarheid is geen getal op een etiket. Het is een eigenschap die voortdurend achteruitgaat vanaf het moment dat de pasta wordt vervaardigd, in een tempo dat wordt bepaald door de manier waarop je de pasta opslaat en ermee omgaat. Beheer de realiteit, niet de abstractie.
