O tamanho importa: os efeitos do tamanho do pó de solda no desempenho da pasta de solda

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Abstrato

O tamanho do pó de solda é um tópico popular na indústria eletrônica devido à tendência contínua de miniaturização da eletrônica. A pergunta mais comum é: "Quando devemos mudar do Tipo 3 para um pó de solda menor?" O tamanho do pó de solda geralmente é escolhido com base nos requisitos de impressão para a pasta de solda. É prática comum usar pós de solda IPC tipo 4 ou 5 para projetos de estêncil que incluem proporções de área abaixo do limite IPC recomendado de 0,66. Os efeitos do tamanho do pó de solda na capacidade de impressão da pasta de solda foram bem documentados.

O tamanho do pó de solda afeta o desempenho da pasta de solda de outras maneiras. Prazo de validade, vida útil do estêncil, desempenho de refluxo, comportamento de esvaziamento e reatividade/estabilidade são todos afetados pelo tamanho do pó de solda. O teste foi realizado para medir cada um desses atributos de desempenho da pasta de solda para pós de solda IPC Tipo 3, 4, 5 e 6 SAC305 em pastas de solda solúveis em água e sem limpeza. Os dados de desempenho para cada tamanho de pó de solda em cada fluxo de pasta de solda foram quantificados e resumidos. A orientação para escolher o tamanho ideal do pó de solda é fornecida com base nos resultados deste estudo.

Introdução

Tamanho importa. Essa simples afirmação é verdadeira para muitas coisas na vida. Mãos pequenas são melhores para mensagens de texto rápidas. Pessoas grandes jogam melhor na linha ofensiva ou defensiva na liga nacional de futebol. Os anticorpos são microscopicamente pequenos, mas desempenham um papel fundamental na nossa saúde e bem-estar. Quem não quer uma xícara grande de café (Figura 1)?

Figura 1:Tamanho importa.

O tamanho também é importante no mundo da pasta de solda. O tamanho do pó de solda usado em uma pasta de solda afeta o desempenho da pasta de solda. Os tamanhos de pó de solda são classificados por tipo no padrão IPC J-STD-005 (requisitos para pastas de solda) [1]. A Tabela 3-2 detalha as faixas de tamanho de pó de solda para cada tipo, e um trecho é mostrado na Tabela 1.

A faixa de tamanho de partícula principal é normalmente associada ao tipo. Por exemplo, o pó de solda tipo 3 cai principalmente na faixa de tamanho de 25–45 µm; portanto, a pasta de solda Tipo 3 pode ser rotulada como "Tipo 3 (25–45 µm)". A Figura 2 mostra os tamanhos Tipo 3, 4, 5 e 6 de pó de solda.

Tabela 1:Tamanho do pó de solda (adaptado da Tabela 3-2 do IPC J-STD-005A).

Por que usar pó de solda tipo 4, 5 ou 6 em vez do tipo 3? A principal razão para usar pós de solda menores em pasta de solda é melhorar a capacidade de impressão de componentes em miniatura. À medida que o tamanho do pó de solda diminui, as pastas de solda podem ser impressas através de aberturas de estêncil menores. Se a regra "5-ball" for seguida do padrão de diretrizes de design de estêncil IPC-7525 [2], então o tamanho mínimo de abertura através do qual a impressão pode ocorrer pode ser calculado para cada tamanho de pó de solda [3]. Esses cálculos para tamanho mínimo de abertura foram realizados usando cinco vezes o tamanho máximo de pó de solda da faixa principal (Tabela 2).

Figura 2:Pós de solda IPC tipo 3, 4, 5 e 6.

De um modo geral, a pasta de solda tipo 3 pode ser usada para componentes que variam até o tamanho de embalagem imperial 0402. A maioria dos usuários de pasta de solda prefere pasta de solda Tipo 4 para 0201 imperial, micro BGAs e componentes similares. A pasta de solda tipo 5 é usada para aplicações de solda ainda menores, como componentes imperiais 01005 [4] ou quando a pasta de solda tipo 4 não imprime adequadamente. As pastas de solda tipo 5 e 6 são usadas para aplicações de dosagem, como impressão a jato. A pasta de solda tipo 6 também é usada para outras aplicações de recursos ultrafinos [5 e 6].

Mesa 2:Tamanho do pó de solda e tamanho mínimo da abertura do estêncil para impressão usando a regra das 5 bolas.

Além das capacidades de impressão fornecidas por pós de solda menores [7], outras mudanças de desempenho ocorrem quando são usados ​​pós de solda menores. O estêncil e o prazo de validade das pastas de solda podem ser reduzidos ao usar pós de solda menores. Os pós de solda menores têm um potencial maior para formação de bolas de solda aleatórias e graping. O comportamento de esvaziamento também pode ser afetado por uma mudança no tamanho do pó de solda. O objetivo deste estudo é quantificar o desempenho dos pós de solda IPC Tipo 3, 4, 5 e 6 SAC305 (Sn / Ag 3,0% / Cu 0,5%) em pastas de solda solúveis em água e não limpas. Dados experimentais para cada pasta de solda são comparados e contrastados, e recomendações para o uso ideal de cada pasta de solda são dadas.