Como usar uma seringa de pasta de solda para retrabalho de PCB: seleção de agulha, controle de depósito e pontas de refluxo

O retrabalho bem-sucedido depende de cinco decisões: selecionar uma pasta de grau eletrônico-que corresponda à montagem, escolher uma ponta de distribuição que possa passar o pó de solda de maneira confiável, aplicar um depósito balanceado, colocar o componente sem manchar a pasta e aquecer a junta dentro dos limites da pasta e do componente.

Resposta rápida:Use uma pasta de solda eletrônica de-qualidade dispensadora, mantenha a seringa selada nas condições de trabalho-especificadas do produto antes de abrir, purgue a ponta em uma superfície de teste, coloque depósitos pequenos e repetíveis em almofadas limpas, abaixe o componente verticalmente e reflua a junta com calor e fluxo de ar controlados. Comece com uma ponta mais larga e menos pasta do que o trabalho parece precisar. Mude para um mini-estêncil ou dispensador controlado quando o tamanho da embalagem ou a geometria-da junta oculta tornar o controle de volume manual não confiável.

Para uma visão mais ampla das formulações disponíveis, comece com olinha de produtos de pasta de solda eletrônica.

O que é uma seringa de pasta de solda?

Uma seringa de pasta de solda contém pó de liga de solda suspenso em um veículo de fluxo. Durante o aquecimento, o fluxo ajuda a remover os óxidos da superfície e promove a umectação, enquanto as partículas metálicas se aglutinam em uma junta de solda contínua. Os leitores que precisam de uma introdução mais geral podem primeiro revisaro que é pasta de solda e como funciona.

Uma seringa de pasta de solda não é a mesma coisa que uma seringa de fluxo pegajoso. O fluxo pode melhorar o fluxo da solda já presente, mas normalmente não fornece o volume de metal necessário para criar uma nova junta. Odiferença entre pasta de fluxo e pasta de soldaé importante sempre que uma almofada foi limpa até o acabamento ou a junta existente contém pouca solda.

Não confunda pasta de solda para joias com pasta de solda para eletrônicos

Pesquisas online por “pasta de solda” geralmente retornam tutoriais de joalheria que usam pasta de solda de prata ou ouro, tocha, têmpera e decapagem. Essas instruções abordam um sistema de materiais diferente e não devem ser transferidas para o retrabalho de PCB.

A pasta de solda eletrônica deve ser escolhida de acordo com o acabamento da PCB, liga existente, limites de temperatura dos componentes, geometria da almofada, método de refluxo, requisitos de resíduos de fluxo e meta de confiabilidade. Um produto destinado a joias de prata não é automaticamente adequado para placas de PCB de cobre, cabos de componentes banhados ou requisitos de limpeza eletrônica.

Quando uma seringa de pasta de solda é o método certo?

A distribuição manual de seringas é mais útil quando o reparo é localizado e o volume de produção é baixo. As aplicações típicas incluem:

• substituição de um resistor, capacitor, diodo, LED ou transistor de chip individual;
• instalar um SOIC ou outro pacote de asa de gaivota acessível em um protótipo;
• reparar uma almofada com solda insuficiente após a remoção da junta antiga;
• montar um pequeno número de placas sem encomendar um estêncil completo;
• adicionar pasta a almofadas que não podem ser alcançadas por um estêncil convencional.

Uma seringa se torna menos confiável à medida que o passo diminui, o número de almofadas aumenta ou as juntas ficam escondidas sob o componente. Os pacotes QFN, DFN, LGA e BGA exigem controle mais rigoroso do volume de solda e inspeção. O IPC-7093 cobre especificamente aplicação de pasta de solda, colocação, perfil de refluxo, inspeção de raios X-, vazios, pontes, aberturas, esferas de solda e reparo de componentes de terminação inferior. Revise o índice IPC-7093 ao planejar o trabalho nesses pacotes.

Como escolher a pasta de solda certa

Combine a liga existente e a temperatura do processo

A pasta de reparo deve ser compatível com o sistema de solda existente e com a temperatura pretendida do processo. Ligas-sem chumbo não são intercambiáveis ​​simplesmente porque são todas descritas como-isentas de chumbo. Seu comportamento de fusão, propriedades mecânicas e janelas de processo podem diferir. OComparação de liga de solda PCBfornece um ponto de partida útil, mas a especificação da montagem original deve controlar a escolha final.

Se a montagem for sensível-ao calor, umpasta de solda-sem chumbo-para baixa temperaturapode reduzir a exposição térmica, mas somente quando sua liga, confiabilidade da junta, acabamento superficial e temperatura de serviço forem apropriados para o produto. Não selecione um ponto de fusão mais baixo apenas para facilitar o retrabalho.

Escolha o sistema de fluxo deliberadamente

Formulações não-limpas,{1}}solúveis em água, à base de colofônia-e com baixo-halogênio ou zero{4}}halogênio têm diferentes resíduos e requisitos de limpeza. Um resíduo-não limpo ainda pode precisar de remoção antes do revestimento isolante, testes de alta-impedância, inspeção óptica ou uso em um ambiente-sensível à contaminação.

Para montagens com requisitos rígidos de controle-de halogênio, revise o uso pretendido de umpasta de solda halógena de alta-confiabilidade zero-. Quando o processo exigir limpeza pós-{1}}refluxo com água deionizada, umpasta de solda SMT{0}}lavável com águapode ser mais apropriado. A química e o tempo de limpeza devem seguir a folha de dados do produto, em vez de uma recomendação genérica de solvente.

Confirme se a pasta foi projetada para distribuição

Uma pasta formulada apenas para impressão em estêncil pode entupir, amarrar, separar ou formar pontos inconsistentes quando empurrada através de uma ponta estreita. O desempenho da distribuição depende do tamanho do pó, da carga metálica, da viscosidade, da tixotropia, da temperatura e do sistema de distribuição.

Para deposição pontual manual ou automatizada, confirme se a ficha técnica lista a dispensação de seringas, dispensação pneumática, dispensação por trado ou jateamento como processos suportados. UMimpressão-a jato e distribuição de pasta de soldaé formulado em torno de diferentes requisitos de fluxo de uma pasta de impressão de estêncil-convencional.

Como escolher uma agulha dispensadora

A menor agulha não é automaticamente a mais precisa. Um diâmetro interno estreito cria mais resistência ao fluxo, requer mais pressão e aumenta a chance de entupimento ou liberação repentina de pasta. A dimensão mais útil é o diâmetro interno da ponta, e não apenas a cor, porque os sistemas de calibre e cores podem diferir de acordo com o fornecedor.

Como princípio inicial, escolha a ponta de distribuição romba mais curta e larga que ainda possa posicionar o ponto necessário sem tocar nas almofadas adjacentes. Reduza o diâmetro interno somente quando o depósito for muito grande para a geometria da pastilha.

O guia de armazenamento e manuseio de pasta de solda da Indium Corporation fornece o seguinte exemplo de relação entre os tamanhos de agulha EFD e o maior tipo de pó recomendado. Esta é uma referência do fornecedor, não uma especificação universal; verifique a compatibilidade com a folha de dados da pasta real.

Não copie a tabela em uma instrução de trabalho sem verificar os limites do fabricante da pasta. A composição da liga, a distribuição de partículas, a carga de metal, o histórico de armazenamento, a pressão e o comprimento da agulha podem alterar o comportamento da distribuição.

Ferramentas e informações para se preparar antes do retrabalho

• a pasta de solda TDS e SDS;
• a especificação de montagem da placa ou produto;
• uma ponta dispensadora romba compatível com a pasta;
• ampliação e pinça adequada;
• pavio de solda e um método de limpeza aprovado quando a solda antiga deve ser removida;
• uma estação de ar quente-controlada, placa quente, pequeno forno de refluxo ou sistema de aquecimento local validado;
• Controles ESD apropriados para o dispositivo;
• uma placa de sucata ou superfície de teste descartável para purga e depósitos de teste.

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Como usar uma seringa de pasta de solda passo a passo

Etapa 1: verifique o material e a montagem

Confirme a liga, classificação do fluxo, prazo de validade, histórico de armazenamento, tipo de pó, orientação do componente, condição da placa PCB e método de aquecimento selecionado. Se a liga original for desconhecida, identifique a especificação da montagem antes de adicionar um sistema metálico diferente à junta.

Etapa 2: Leve a seringa selada à condição de trabalho especificada

Manter a pasta refrigerada lacrada enquanto se equilibra no ambiente especificado pelo fornecedor. Abrir uma seringa fria em uma sala mais quente pode causar condensação. Não use pistola de ar quente, micro-ondas ou placa quente para acelerar o aquecimento-.

As instruções{0}específicas do produto controlam a temperatura real de armazenamento, o tempo de equilíbrio, a vida útil e se uma seringa aberta pode ser devolvida à refrigeração. Para contexto de manuseio adicional, revise o guia do site paraprazo de validade e armazenamento da pasta de solda. A orientação geral da Indium também recomenda armazenar seringas e cartuchos com a ponta voltada para baixo para desempenho de distribuição e permitir que a pasta selada se equilibre antes de abrir.

Etapa 3: preparar almofadas planas e limpas

Remova o componente com falha e inspecione o padrão de terreno ampliado. Remova o excesso de solda antiga quando necessário, limpe os resíduos contaminados com um processo aprovado e verifique se há almofadas levantadas, danos-na máscara de solda ou pontes restantes.

O componente de substituição deve assentar uniformemente nas almofadas antes do refluxo. A nova pasta não pode corrigir terrenos danificados, oxidação severa ou ajuste mecânico deficiente.

Etapa 4: anexar e limpar a ponta

Instale a ponta com segurança e segure a seringa sobre uma superfície descartável. Aplique pressão constante até que a pasta produza um ponto repetível. O primeiro depósito pode conter ar preso ou material exposto na ponta.

Um depósito estável deve se destacar de forma limpa quando a pressão é liberada e a ponta é levantada. Se a pasta continuar a formar fios, surgir após um atraso ou exigir força excessiva, pare e verifique a temperatura, o tamanho da ponta, o bloqueio e a adequação da pasta antes de tocar na PCB.

Etapa 5: Dispensar Depósitos Equilibrados

Segure a ponta perto da almofada sem raspar a máscara de solda ou o acabamento de cobre. Aplique o depósito, libere a pressão e levante verticalmente. Use depósitos separados em almofadas separadas, a menos que o processo de embalagem tenha sido deliberadamente projetado em torno de um cordão ou depósito padronizado.

O equilíbrio é tão importante quanto o volume total. Depósitos desiguais em extremidades opostas de um pequeno componente de cavaco podem criar forças de umedecimento desiguais e aumentar o risco de exclusão. Em cabos de asa de-passo fino-de gaivota, a colagem excessiva entre os pads cria um caminho direto para a ponte.

Etapa 6: coloque o componente sem manchar a pasta

Abaixe o componente verticalmente com uma pinça ou uma ferramenta de posicionamento. Deslizar a peça pelas almofadas pode empurrar a pasta para dentro das lacunas da-máscara de solda. Aplique apenas pressão suficiente para assentar as terminações na pasta e, em seguida, confirme o alinhamento, a orientação e a polaridade.

Etapa 7: refluxo com calor controlado

O TDS da pasta de solda deve definir a janela de perfil recomendada. Leia-o como quatro estágios conectados:

1. Rampa ou pré-aquecimento:a placa e o componente aquecem gradualmente, reduzindo o choque térmico e permitindo que materiais voláteis escapem de maneira controlada.
2. Imersão ou ativação:a temperatura torna-se mais uniforme e o fluxo torna-se ativo.
3. Tempo acima de liquidus e pico:a liga derrete, as partículas se aglutinam e a solda molha as pastilhas e as terminações.
4. Resfriamento:a junta solidifica sem movimento ou choque térmico excessivo.

Com ar quente, comece com o fluxo de ar mais baixo que aqueça efetivamente a área alvo. Se um pequeno componente se mover antes da pasta coalescer, o fluxo de ar está muito alto ou o bico está muito próximo. Durante o refluxo bem-sucedido, a pasta granulada se transforma em uma superfície de solda contínua e o componente pode assentar ligeiramente à medida que as forças de umedecimento se equilibram.

O perfil de colagem é apenas um limite. O pacote de componentes também pode ter restrições de umidade e{1}}temperatura de pico. IPC/JEDEC J-STD-020E aborda a classificação de sensibilidade à umidade/refluxo para dispositivos não herméticos de montagem-em superfície e inclui retrabalho em seu escopo. Verifique o rótulo do componente e a documentação do fabricante antes de aplicar calor em todo o corpo.

Etapa 8: esfriar, inspecionar e limpar

Deixe a montagem esfriar sem mover o componente. Sob ampliação, verifique o alinhamento, umidade visível, juntas abertas, pontes, esferas de solda, peças próximas deslocadas, máscara de solda danificada e condição de resíduo.

Para leads acessíveis, a inspeção visual pode identificar muitos problemas óbvios. Juntas ocultas em pacotes QFN, DFN, LGA ou BGA podem exigir raios X-ou outro método de inspeção apropriado. Visão geral do site sobreinspeção de pasta de solda e qualidade de PCBfornece contexto adicional, enquanto o IPC{1}}7093 identifica raios X-e outros métodos de inspeção para componentes de terminação inferior.

Quanta pasta de solda você deve aplicar?

Não existe um diâmetro de ponto universal que funcione para todos os componentes. O volume necessário depende da área da almofada, da solda existente, da geometria do chumbo, da carga de metal da pasta, da liga, do acabamento superficial e do requisito final da junta.

Use o seguinte como um guia de decisão em vez de uma receita numérica:

A junta acabada não deve ser avaliada apenas pelo tamanho ou brilho. Umedecimento, alinhamento, continuidade elétrica, geometria da junta, condição dos resíduos e os critérios de aceitação aplicáveis ​​são mais importantes. Para verificações-de material, consulte a visão geral do site sobreavaliação de desempenho de pasta de solda.

Dois exemplos práticos de retrabalho

Exemplo 1: Substituindo um resistor 0603

Este exemplo é um fluxo de trabalho de planejamento, não uma configuração de processo universal.

1. Confirme o valor de substituição, o tamanho da embalagem, os requisitos de orientação, a liga e o limite de temperatura do componente.
2. Remova a peça antiga e nivele ambas as almofadas para que o resistor fique plano.
3. Purgue a seringa até formar pontos repetíveis.
4. Coloque um pequeno depósito próximo ao centro de cada almofada e compare os dois depósitos ampliados.
5. Abaixe o resistor verticalmente e verifique se ambas as terminações entram em contato com a pasta sem comprimi-la além das bordas da almofada.
6. Aqueça ambas as extremidades uniformemente. Se uma extremidade se liquefazer muito antes, revise o equilíbrio do depósito e a assimetria térmica.
7. Após o resfriamento, inspecione o alinhamento, a molhagem completa, as esferas de solda e a extremidade elevada.

Exemplo 2: Retrabalhando um pacote SOIC

1. Limpe e nivele a fileira de pastilhas; uma almofada elevada pode impedir que vários fios entrem em contato corretamente.
2. Use depósitos individuais para entradas de pitch mais-largas ou um cordão estreito somente depois de validar que o volume não preencherá as lacunas.
3. Alinhe primeiro os cabos dos cantos e, em seguida, verifique a orientação completa da embalagem antes de aquecer.
4. Use baixo fluxo de ar e distribua o calor por toda a embalagem, em vez de concentrar-se em um único condutor.
5. Após o refluxo, inspecione cada lead visível em busca de pontes, aberturas e alinhamento-fora do painel.
6. Se o pitch for muito fino para depósitos manuais repetíveis, pare e use um mini-estêncil ou outro método controlado.

Problemas comuns: uma tabela de diagnóstico mais rápida

Seringa, estêncil, somente fluxo ou pré-forma?

Para montagem repetida de placas ou produção-fina de argumentos de venda, consulte o guia do site paraaplicação de pasta de solda-baseada em estêncil. Uma seringa é conveniente para reparo, mas a conveniência não deve substituir a repetibilidade do depósito.

Como armazenar uma seringa de pasta de solda

• Siga as instruções-específicas de temperatura de armazenamento e prazo de validade-do produto.
• Mantenha a seringa selada até atingir a condição de funcionamento especificada.
• Armazene a seringa na orientação recomendada pelo fornecedor; alguns fornecedores especificam armazenamento-inclinável.
• Remoção de etiquetas e horários de abertura para que a exposição cumulativa possa ser rastreada.
• Use o controle de estoque primeiro-que entra, primeiro{1}}que sai.
• Substitua pontas contaminadas ou parcialmente secas em vez de inserir material seco na pasta.
• Não misture pasta usada com material novo.
• Não refrigere repetidamente uma seringa aberta, a menos que o TDS e o procedimento validado o permitam.

Conclusão

Uma seringa de pasta de solda é mais eficaz quando tratada como uma ferramenta de deposição controlada, em vez de um simples recipiente de pasta. Combine a liga e o fluxo com a montagem, selecione a agulha pelo diâmetro interno e compatibilidade do pó, purgue antes de dispensar, equilibre os depósitos e use um método de aquecimento que aqueça a junta uniformemente.

Para pacotes de juntas-finas ou ocultas-, mude para um mini-estêncil, dispensador controlado ou outro método validado antes que a variação manual se torne a fonte dominante de defeitos.

Ao solicitar uma recomendação de pasta de solda, forneça a liga, tipo de pó, embalagem e passo do componente, geometria da almofada, diâmetro interno da agulha necessário, método de distribuição, requisitos de limpeza, condições de armazenamento e equipamento de refluxo. Você pode entrar em contato conosco com esses detalhes para que a seleção do produto seja baseada no processo real, e não apenas no nome ou preço da liga.

Lista de verificação final pré{0}}retrabalho

• O material é uma pasta dispensadora-de grau eletrônico.
• O sistema de liga e fluxo atende aos requisitos de montagem.
• O tipo de pó e o diâmetro interno da agulha são compatíveis.
• A seringa selada atingiu a condição de funcionamento especificada.
• As almofadas estão limpas, planas e sem danos.
• Os primeiros depósitos de teste são estáveis ​​e repetíveis.
• O método de aquecimento permanece dentro dos limites da pasta e dos componentes.
• As juntas concluídas podem ser inspecionadas com um método apropriado.