O efeito da forma da área e da proporção da área no desempenho de impressão da pasta de solda

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A tendência contínua de miniaturização na produção SMT induz novos desafios e sistemas altamente integrados. Em componentes passivos, a miniaturização leva à introdução do tamanho EIA 01005 ou menor. Os componentes típicos do 01005 são resistores de chip e capacitores de chip com dimensão de 0,4 mm x 0,2 mm. Apesar de inúmeras publicações neste campo já abordando a impressão de tais dispositivos, um processo totalmente otimizado definido permanece sem solução e inspira novas ideias de pesquisa sobre este tópico.

Este artigo enfoca o processo de impressão em estêncil, pois presume-se que a maior quantidade de falhas seja baseada nessa etapa do processo. Além disso, o artigo estende o trabalho preliminar por considerações fundamentais. Assim, diferentes valores para a razão de área farão parte da investigação, que são propositalmente definidos em limites muito baixos.

A influência do formato e orientação da abertura no desempenho da impressão da solda será discutida. Baseia-se em diferentes formas de retângulos. Começando com um quadrado, as dimensões são alteradas gradualmente, de modo que o quadrado se converta ainda mais em um retângulo. Além disso, cada retângulo é adicionalmente girado em 90° para poder avaliar a influência da direção das aberturas em direção ao rodo.

Figura 1:Layout de depósito de PCB e pasta de solda.

Além dos atributos de abertura do estêncil descritos anteriormente, esta pesquisa também explora diferentes espessuras do estêncil, pastas de solda e uma variação da velocidade do rodo. A avaliação de todos os dados será baseada nos dois critérios de eficiência de transferência e desvio padrão. Para ambos os experimentos, os mesmos layouts de estêncil e a mesma pasta de solda estão sendo usados. O trabalho conclui com uma visão e sugestões sobre a modificação do cálculo atual por limitações de dimensões de abertura.

Configuração Experimental

A configuração experimental inclui três variáveis ​​principais, nomeadamente o layout pela PCB, a pasta de solda e os estênceis utilizados. Uma descrição do processo do experimento é explicada com mais detalhes.

Esquema PCB

Para os experimentos de impressão em estêncil, uma placa de alumínio anodizado preto é usada como material de substrato com dimensões de 160 x 160 x 1,5 mm. Este material é altamente rígido e plano, representando uma superfície de impressão quase perfeita para minimizar sua influência no resultado do processo de impressão. Além disso, o material de alumínio preto permite maiores contrastes no SPI, levando a medições mais precisas. A Figura 1 mostra o desenho geral dos depósitos de pasta de solda impressos no PCB.

pasta de solda

O teste de impressão em estêncil também teve como objetivo comparar quatro diferentes formulações de pasta de solda no-clean SAC305 variando por tipo e por fabricante. Pasta de solda do tipo 4 e tipo 5 foram usadas. Pelo IPC J-STD-005, pelo menos 80% do pó de liga em uma pasta tipo 4 mede 20-38 μm, enquanto uma pasta tipo 5 contém a mesma proporção de liga em partículas de 15-25 μm de diâmetro. Devido às pequenas dimensões das aberturas testadas, uma diferença no desempenho de impressão atribuída ao tamanho da partícula (ou seja, tipo) é considerada uma possibilidade razoável. Duas fontes de fornecedores de pasta também foram incluídas neste estudo, denominadas A e B, que foram fornecidas tanto em produtos do tipo 4 quanto do tipo 5. Como a distribuição das partículas de pasta de solda é comparável, A e B diferem principalmente na composição de seus sistemas de fluxo, o que afeta a reologia e a capacidade de impressão.

estênceis

No total, três estênceis foram usados ​​para os experimentos. Em primeiro lugar, os estênceis diferem pela espessura e, em segundo lugar, pelo tamanho de suas aberturas (compare Tabela 1 a Tabela 3). A estrutura geral é idêntica. O layout (Figura 1) pode ser dividido em linhas e colunas. Cada linha representa uma razão de área, começando na Linha A com AR de 0,45 e terminando com AR de 0,65 na Linha E. Cada coluna nestas tabelas representa diferentes formas de abertura. A coluna 1 sempre tem a forma de um círculo, a coluna 7 é um quadrado e a coluna 13 tem a forma de um losango. A coluna 14 contém tipos especiais de estruturas que não serão discutidas neste artigo. As colunas 2-6 e 8-12 são emparelhadas com as mesmas dimensões e diferem apenas em sua orientação em relação ao rodo. As colunas 2-6 estão voltadas para o lado menor do rodo (ou seja, orientação norte-sul), enquanto as colunas 8-12 estão voltadas para o rodo com o lado maior do retângulo (orientação leste-oeste).