Selecionar um tipo de pó de pasta de solda não é simplesmente uma questão de escolher o melhor pó disponível. As partículas devem ser pequenas o suficiente para as aberturas mais exigentes do estêncil, mas a pasta completa também deve ser adequada à liga, ao sistema de fluxo, à espessura do estêncil, às condições de armazenamento, ao processo de refluxo e à estabilidade de produção necessária.
Resposta rápida:use a regra das cinco{0}}bolas como tela inicial para a dimensão estreita de uma abertura retangular. Para uma abertura circular, use uma avaliação de contagem de partículas mais conservadora-porque a área utilizável diminui em relação à linha central. Em seguida, calcule a proporção da área e valide o resultado com impressão repetida e inspeção da pasta de solda.
Esta sequência ajuda a eliminar tamanhos de pó claramente inadequados. Não substitui a ficha técnica do produto, a revisão do design do estêncil ou a validação do processo.
Por que o tamanho do pó é importante na impressão em estêncil
Pasta de soldacombina pó de liga com um veículo-contendo fundente. Durante a impressão, a pasta deve rolar na frente do rodo, preencher a abertura e separar-se das paredes do estêncil, permanecendo na almofada do PCB.
O tamanho do pó afeta quantas partículas podem ocupar uma pequena abertura. No entanto, o tamanho das partículas é apenas uma parte do processo. Oprincípio de funcionamento da pasta de soldatambém depende da química do fluxo, da reologia e do comportamento de aquecimento.
Para seleção de pó, mantenha três termos separados:
- Tamanho do pó da pasta de soldaé o tópico geral-de tamanho de partícula.
- Tipo de póé uma classificação como Tipo 3, Tipo 4, Tipo 5 ou Tipo 6.
- Limite superior de tamanho-de partículasé o valor utilizado para o primeiro cálculo de triagem geométrica.
Não presuma que todos os produtos com a mesma designação de tipo tenham uma distribuição controlada idêntica. Use a especificação real do fornecedor para os cálculos finais.
Quais são as cinco regras de triagem de abertura-esférica e circular-?
Ambos os métodos comparam as maiores partículas de pó relevantes com a menor abertura do estêncil. Eles respondem a uma pergunta inicial:
As partículas são pequenas o suficiente para a geometria da abertura sem que a população de partículas utilizável se torne muito restrita?
Eles não medem diretamente a liberação da pasta, a eficiência da transferência ou a qualidade da-junta de solda final.
A regra das cinco{0}}bolas para aberturas retangulares
A regra das cinco{0}}bolas é comumente aplicada à dimensão mais estreita de uma abertura retangular.
Largura mínima de abertura ≈ 5 × limite de tamanho-de partícula superior
Para uma pasta com tamanho de partícula superior de 38 μm:
5 × 38 μm = 190 μm
Uma abertura retangular com 200 μm de largura passa estreitamente por essa tela geométrica.
A regra é geralmente baseada na extremidade superior da distribuição controlada de partículas, e não no diâmetro médio das partículas. A literatura técnica do IPC discute esse relacionamento de cinco{1}}partículas como uma diretriz de engenharia, em vez de um método completo de qualificação de processo.
Uma tela conservadora para aberturas circulares
Uma abertura circular cria um problema de empacotamento diferente. Cinco partículas podem caber no diâmetro central, mas a largura disponível diminui em relação à linha central. Uma pasta que passa apenas no cálculo retangular de cinco bolas pode, portanto, fornecer uma população limitada de partículas em toda a área circular.
Uma tela de engenharia conservadora comumente discutida é:
Diâmetro mínimo da abertura circular ≈ 8 × limite de tamanho de partícula superior-
Para um tamanho de partícula superior de 38 μm:
8 × 38 μm = 304 μm
Uma abertura circular de 275 μm não atende a esse valor conservador, embora aproximadamente sete partículas-de tamanho superior possam abranger seu diâmetro. A combinação ainda pode ser impressa sob condições-bem controladas, mas tem menos margem geométrica do que uma pasta com partículas menores.
Esse cálculo-de abertura circular deve ser tratado como uma heurística de triagem, não como um requisito de IPC ou uma regra universal de aprovação/reprovação.
Tipos comuns de pasta de solda em pó
As faixas abaixo são comumente usadas para comparação de engenharia. Confirme a distribuição exata de partículas, o método de teste e as especificações com a ficha técnica atual do produto antes de comprar ou aprovar um processo.
| Tipo de pó | Faixa de Partículas Comuns | Tamanho superior usado para triagem | Cinco-limiares de bola | Oito-limiares circulares de partículas |
|---|---|---|---|---|
| Tipo 3 | 25–45 μm | 45 μm | 225 μm | 360 μm |
| Tipo 4 | 20–38 μm | 38 μm | 190 μm | 304 μm |
| Tipo 5 | 15–25 μm | 25 μm | 125 μm | 200 μm |
| Tipo 6 | 5–15 μm | 15 μm | 75 μm | 120 μm |
Esses valores explicam por que o Tipo 4 pode imprimir recursos que são difíceis para o Tipo 3 e por que o Tipo 5 ou o Tipo 6 podem ser considerados para aberturas mais finas. Eles não significam que cada montagem deva passar para o menor pó disponível.
À medida que o tamanho das partículas diminui, mais partículas podem ocupar uma abertura pequena e a definição-de recursos pode melhorar. Ao mesmo tempo, a área superficial total das partículas aumenta, de modo que o controle da oxidação, o armazenamento, a formulação do fluxo e o comportamento do refluxo podem se tornar mais sensíveis. Quanto mais amplopropriedades físicas da pasta de soldadeve, portanto, ser revisto em conjunto com o tipo de pó.
Exemplo resolvido 1: uma abertura retangular de 0,20 mm
Considere uma abertura retangular com largura mínima de:
0,20 mm=200 μm
Tela Tipo 3
5 × 45 μm = 225 μm
A abertura de 200 μm é menor que o valor de triagem de 225 μm.
Resultado da triagem:O tipo 3 não passa na tela convencional de cinco{1}}bolas.
Tela tipo 4
5 × 38 μm = 190 μm
A abertura de 200 μm é ligeiramente maior que 190 μm.
Resultado da triagem:Passes tipo 4, mas com margem geométrica limitada.
Tela Tipo 5
5 × 25 μm = 125 μm
O tipo 5 fornece consideravelmente mais margem de-tamanho de partícula.
Isso não torna automaticamente o Tipo 5 o melhor material. Quando o Tipo 4 já fornece liberação estável, refluxo aceitável e desempenho de armazenamento adequado, a mudança para um pó mais fino pode aumentar o custo ou a sensibilidade do processo sem resolver um problema definido.
A regra deveria eliminar opções claramente inadequadas. Não deve selecionar a pasta completa por si só.
Exemplo resolvido 2: uma abertura circular de 0,275 mm
Agora considere uma abertura circular com diâmetro de:
0,275 mm=275 μm
Tela Tipo 3
8 × 45 μm = 360 μm
A abertura está substancialmente abaixo do valor conservador de 360 μm.
Implicação prática:O tipo 3 tem margem geométrica limitada para este recurso circular.
Tela tipo 4
8 × 38 μm = 304 μm
A abertura de 275 μm permanece abaixo do limite conservador.
275 ÷ 38 ≈ 7.2
Aproximadamente sete partículas-de tamanho superior podem abranger o diâmetro. O tipo 4 ainda pode imprimir com êxito quando a colagem, o estêncil e a impressora são bem controlados, mas não satisfaz totalmente a conservadora tela de oito -partículas.
Tela Tipo 5
8 × 25 μm = 200 μm
A abertura de 275 μm excede este valor.
Implicação prática:O Tipo 5 fornece uma margem de tamanho-de partícula mais forte e merece consideração quando o Tipo 4 não consegue produzir um volume de depósito ou liberação estável.
Por que as regras-de contagem de bolas são apenas a primeira tela
Uma pasta pode passar pela tela de partículas geométricas e ainda assim imprimir mal. A comparação do pó-com{2}}a abertura não leva em conta totalmente as forças que mantêm a pasta dentro do estêncil.
Proporção de área
A proporção da área compara a área de abertura com a área da parede-de abertura. O IPC-7525C define esta geometria em suas orientações de design de estêncil.
Para uma abertura retangular:
Proporção de área=L × W ÷ [2 × T × (L + W)]
Onde L é o comprimento da abertura, W é a largura da abertura e T é a espessura do estêncil.
Para uma abertura circular:
Proporção de área=D ÷ 4T
Onde D é o diâmetro da abertura e T é a espessura do estêncil.
Exemplo de proporção-de área trabalhada
Considere uma abertura retangular com:
- L=0.40 mm;
- L=0.20 mm;
- T=0.10 mm.
Proporção de área=0.40 × 0,20 ÷ [2 × 0,10 × (0.40 + 0.20)]
Proporção de área=0.08 ÷ 0,12 ≈ 0,67
Este valor está próximo da referência tradicional de 0,66 frequentemente usada para impressão de estêncil convencional. Continua a ser uma referência inicial de engenharia, em vez de um limite de aceitação universal. A formulação da pasta, a qualidade da abertura-da parede, o revestimento e o controle do processo podem alterar a capacidade real.
Se a espessura do estêncil aumentar enquanto as dimensões da abertura permanecem as mesmas, a área da parede aumenta e a libertação torna-se geralmente mais difícil. O resultado da contagem-de bolas não muda, e é por isso que a triagem de partículas e a proporção de área devem ser consideradas separadamente.
Eficiência de transferência
A eficiência de transferência compara o volume de pasta depositado no PCB com o volume teórico de abertura:
Eficiência de transferência=Volume de pasta depositada ÷ Volume teórico de abertura × 100%
O valor deve ser avaliado juntamente com a variação do volume e a consistência de impressão-para{1}}impressão. Um depósito aceitável não prova que o processo seja estável.
Outros fatores que afetam a liberação da abertura
Qualidade e revestimento de parede estêncil
A pasta deve separar-se das paredes da abertura e permanecer na placa PCB. A liberação pode ser afetada pela qualidade-do corte a laser, rugosidade da parede, material da película, eletropolimento, nanorrevestimento, desgaste, pasta seca e contaminação na parte inferior do estêncil.
Uma abertura suave-mantida pode imprimir de forma mais consistente do que uma abertura áspera ou contaminada com as mesmas dimensões nominais.
Tamanho nominal versus{0}}tamanho de abertura construído
As dimensões do desenho são úteis para seleção antecipada, mas a abertura final pode diferir devido às tolerâncias de corte, acabamento e inspeção. Quando um projeto estiver próximo do limite de proporção de-tamanho ou área-da partícula, use dimensões de abertura medidas como{3}}construídas em vez de confiar apenas no valor nominal do CAD.
Colar reologia e condições de processo
O pó de solda é apenas um componente da pasta. O veículo do fluxo influencia a viscosidade, o afinamento por cisalhamento, o enchimento, o abatimento, o comportamento de separação, a resistência à secagem e a recuperação após pausas da impressora.
A impressão também pode mudar de acordo com a velocidade e a pressão do rodo, a velocidade de separação, o suporte da placa, a vedação do estêncil-à{1}}placa, as condições do ambiente, a idade da pasta e a frequência de limpeza do subestêncil. O artigo sobrecomo a química do fluxo afeta a montagem de eletrônicosexplica por que o veículo não pode ser ignorado.
Quando o enchimento parecer aceitável, mas a liberação permanecer inconsistente, primeiro revise a vedação, a condição da abertura, o comportamento de separação e a condição da pasta antes de assumir que o tamanho da partícula é a única causa.
Fluxo de trabalho de seleção do tipo de pó em seis{0}}etapas
Etapa 1: Encontre a menor abertura crítica
Revise o estêncil completo em vez de apenas o componente mais comum. Registre a menor largura, o menor diâmetro, o comprimento da abertura, as formas incomuns e a espessura do estêncil-degrau local.
Etapa 2: registre o formato da abertura
Classifique cada recurso crítico como retangular, quadrado, circular, quadrado arredondado, placa base, painel-de janela ou outra geometria personalizada. Aplique a tela de cinco{2}}bolas principalmente à dimensão estreita de recursos retangulares e use uma avaliação mais conservadora para aberturas circulares.
Etapa 3: Obtenha a especificação real do pó
Solicite ao fornecedor o tipo de pó, a faixa nominal, o limite superior do-tamanho das partículas, a especificação do-formato das partículas, o método de teste e as informações de controle-do lote. Não calcule apenas a partir de um diâmetro médio.
Passo 4: Aplicar a Tela Geométrica
Calcule a largura mínima retangular dividida pelo diâmetro superior da partícula. Um valor abaixo de cinco sugere que um pó mais fino, maior abertura ou mudança de design devem ser avaliados.
Para uma abertura circular, um resultado abaixo de aproximadamente oito merece cautela adicional porque a largura útil diminui longe da linha central.
Etapa 5: calcular a proporção da área
Inclui a espessura real do estêncil. Se a placa contiver depósitos grandes e muito pequenos, compare a alteração do tipo de pó com alternativas como uma folha mais fina, estêncil escalonado, abertura modificada, revestimento ou outro método de deposição. O guia paramétodos de aplicação de pasta de soldafornece um contexto de processo mais amplo.
Etapa 6: validar com impressão repetida e SPI
Avalie o volume depositado, a eficiência de transferência, a variação de volume, a consistência de abertura-a-de abertura, a consistência de impressão-a-de impressão, o comportamento após uma pausa, o comportamento durante a vida útil pretendida do estêncil, a contaminação inferior, o desempenho de ponte, queda e refluxo.
Inspeção de pasta de soldaé especialmente útil porque mede o depósito antes da colocação e o refluxo pode ocultar o problema de impressão original. Métodos mais amplos paraavaliando o desempenho da soldapode apoiar o plano de qualificação final.
Erros comuns de seleção de pó-
Selecionando o tipo de pó apenas no nome do componente
Uma designação de componente-de chip ou pitch BGA não exige automaticamente um tipo de pó universal. O design da almofada, as dimensões da abertura, a espessura do estêncil, o formato da abertura, a formulação da pasta e a capacidade do processo determinam a necessidade real.
Olhando apenas para o tamanho médio das partículas
A extremidade superior da distribuição controlada é mais relevante para o cálculo da triagem geométrica. Dois produtos rotulados com o mesmo Tipo ainda podem ter distribuições e comportamentos de impressão diferentes.
Presumir que o pó mais fino é sempre melhor
Pó mais fino pode fornecer mais margem para pequenas aberturas, mas pode criar diferentes considerações de armazenamento, oxidação, refluxo e custo. Selecione o pó mais grosso que forneça um processo validado estável.
Ignorando a espessura ou forma do estêncil
As regras-de contagem de bolas não incluem a espessura da folha, e dimensões nominais iguais não tornam as aberturas circulares e retangulares equivalentes. A proporção da área e a geometria devem ser revisadas em conjunto.
Tratando uma heurística de engenharia como um requisito padrão
A regra das cinco{0}}bolas e a tela de empacotamento-circular conservadora suportam a seleção antecipada. A aprovação deve basear-se em desenhos atuais, especificações do fornecedor, padrões aplicáveis e dados reais do processo.
Aprovando a colagem de uma impressão
Um processo que funciona imediatamente após a configuração pode comportar-se de forma diferente após uma pausa ou várias horas no estêncil. A qualificação deve utilizar múltiplas impressões e a janela de produção pretendida.
O que incluir em uma RFQ de pasta de solda
Forneça informações de processo suficientes para que o fornecedor recomende um sistema de pasta completo em vez de apenas um tipo de pó:
- liga de solda e requisitos-sem chumbo ou com chumbo;
- Tipo de pó necessário, se já especificado;
- menor abertura retangular;
- menor abertura circular;
- espessura nominal e medida do estêncil;
- formas críticas de abertura;
- menor passo do componente;
- método de impressão, distribuição ou jato;
- classificação de fluxo e requisitos de limpeza;
- atmosfera de refluxo;
- condições de armazenamento e vida útil esperada do estêncil;
- versão atual, eficiência de{0}}transferência ou problema de defeito;
- tamanho e consumo de embalagem necessários.
Para aplicativos de semicondutores e{0}}recursos finos, revise os recursos disponíveispasta de solda semicondutoraopções. Quando o processo usa deposição sem{1}}contato em vez de um estêncil convencional,pasta de solda para impressão-a jatopode exigir uma abordagem de seleção diferente.
A seleção da liga continua fazendo parte da especificação completa. O guia paraligas de solda de estanho comuns para montagem de PCBpode ajudar a definir as questões sobre ligas antes de solicitar uma recomendação.
Perguntas frequentes
P: A regra das{0}bolas cinco é um requisito do IPC?
R: É amplamente utilizado como diretriz de engenharia, mas não é um requisito completo de qualificação de material ou processo. Padrões aplicáveis, desenhos, especificações do cliente e dados de processo validados têm precedência.
P: A regra das{0}bolas oito é um requisito do IPC para aberturas circulares?
R: Deve ser tratado como uma heurística de engenharia conservadora para embalagem circular, e não como um requisito universal de IPC. A capacidade real depende do processo completo de estêncil e colagem.
P: O Tipo 4 pode imprimir uma abertura retangular de 0,20 mm?
R: Usando um tamanho de partícula superior de 38 μm, o limite de cinco{1}}bolas é 190 μm. Uma abertura de 200 μm passa por pouco pela tela geométrica, mas a proporção da área e os repetidos testes de impressão ainda devem ser verificados.
P: O Tipo 5 é sempre melhor que o Tipo 4?
R: Não. O tipo 5 oferece mais margem geométrica para aberturas pequenas, mas a escolha correta também depende da liberação, comportamento de refluxo, armazenamento, custo e estabilidade de produção.
P: O que é pasta de solda Tipo 4.5?
R: Tipo 4.5 é uma designação de fornecedor ou especificação usada para uma distribuição entre as faixas convencionais Tipo 4 e Tipo 5. Não assuma um alcance universal; use a folha de dados real do produto e o limite superior-de tamanho de partícula.
P: A proporção de áreas substitui a regra das{0}bolas cinco?
R: Não. A contagem de partículas avalia o tamanho do pó em relação à abertura. A proporção da área avalia a área de abertura em relação à área da abertura-da parede. Eles respondem a perguntas diferentes e podem ser necessários.
P: Como deve ser verificada a escolha final?
R: Use impressão repetida, dados SPI, testes de pausa, testes de vida-de estêncil e inspeção de refluxo nas condições de produção pretendidas.
Conclusão
A regra das cinco{0}}bolas e uma tela de abertura-circular conservadora são maneiras úteis de comparar o tamanho do pó da pasta de solda com a geometria do estêncil. São filtros iniciais, não garantias.
Comece com a menor abertura crítica e o limite superior real de tamanho de partícula-do fornecedor. Em seguida, revise a espessura do estêncil, calcule a proporção da área, inspecione a abertura finalizada e valide a eficiência da transferência com impressão repetida e SPI.
O objetivo não é especificar o melhor pó disponível. O objetivo é selecionar uma formulação em pó e pasta que produza depósitos estáveis e repetíveis ao longo da janela de produção necessária.
Para obter uma recomendação baseada na liga, tipo de pó, geometria de abertura, espessura do estêncil e condições de impressão, use oFormulário de consulta YIHMAouentre em contato com a equipe YIHMA.
