Le dimensioni contano: gli effetti delle dimensioni della polvere saldante sulle prestazioni della pasta saldante

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Astratto

La dimensione della polvere di saldatura è un argomento popolare nel settore elettronico a causa della continua tendenza alla miniaturizzazione dell'elettronica. La domanda più frequente è: "Quando dovremmo passare dal tipo 3 a una polvere saldante più piccola?" La dimensione della polvere saldante viene solitamente scelta in base ai requisiti di stampa per la pasta saldante. È pratica comune utilizzare polveri di saldatura IPC di tipo 4 o 5 per progetti di stencil che includono rapporti di area inferiori al limite IPC consigliato di 0,66. Gli effetti della dimensione della polvere saldante sulla stampabilità della pasta saldante sono stati ben documentati.

La dimensione della polvere saldante influisce sulle prestazioni della pasta saldante in altri modi. La durata di conservazione, la durata dello stencil, le prestazioni di rifusione, il comportamento di svuotamento e la reattività/stabilità sono tutti influenzati dalle dimensioni della polvere di saldatura. Sono stati condotti test per misurare ciascuno di questi attributi prestazionali della pasta saldante per le polveri saldanti SAC305 IPC Tipo 3, 4, 5 e 6 sia nelle paste saldanti idrosolubili che in quelle non pulite. I dati sulle prestazioni per ciascuna dimensione di polvere saldante in ciascun flusso di pasta saldante sono stati quantificati e riepilogati. Sulla base dei risultati di questo studio vengono fornite indicazioni per la scelta della dimensione ottimale della polvere di saldatura.

introduzione

La dimensione conta. Questa semplice affermazione è vera per molte cose nella vita. Le mani piccole sono migliori per mandare SMS velocemente. Le persone grandi sono più brave a giocare in linea offensiva o difensiva nel campionato nazionale di calcio. Gli anticorpi sono microscopicamente piccoli ma svolgono un ruolo chiave nella nostra salute e nel nostro benessere. Chi non desidera una grande tazza di caffè (Figura 1)?

Figura 1:La dimensione conta.

Anche le dimensioni contano nel mondo della pasta saldante. La dimensione della polvere saldante utilizzata in una pasta saldante ha un effetto sulle prestazioni della pasta saldante. Le dimensioni delle polveri saldanti sono classificate per tipo nello standard IPC J-STD-005 (requisiti per le paste saldanti) [1]. La Tabella 3-2 descrive in dettaglio gli intervalli di dimensioni della polvere di saldatura per ciascun tipo e un estratto è mostrato nella Tabella 1.

L'intervallo granulometrico principale è normalmente associato alla tipologia. Ad esempio, la polvere di saldatura di tipo 3 rientra principalmente nell'intervallo di dimensioni 25–45 µm; pertanto, la pasta saldante di Tipo 3 può essere etichettata come "Tipo 3 (25–45 µm)". La Figura 2 mostra le dimensioni della polvere di saldatura di tipo 3, 4, 5 e 6.

Tabella 1:Dimensioni della polvere di saldatura (adattata dalla Tabella 3-2 dell'IPC J-STD-005A).

Perché utilizzare polvere saldante di tipo 4, 5 o 6 anziché di tipo 3? Il motivo principale per utilizzare polveri saldanti più piccole nella pasta saldante è migliorare la stampabilità dei componenti in miniatura. Man mano che le dimensioni della polvere di saldatura diminuiscono, le paste saldanti possono essere stampate attraverso aperture dello stencil più piccole. Se si segue la regola delle "5 palline" dallo standard delle linee guida per la progettazione di stencil IPC-7525 [2], è possibile calcolare la dimensione minima dell'apertura attraverso la quale può avvenire la stampa per ciascuna dimensione della polvere di saldatura [3]. Questi calcoli per la dimensione minima dell'apertura sono stati eseguiti utilizzando cinque volte la dimensione massima della polvere di saldatura della gamma principale (Tabella 2).

Figura 2:Polveri saldanti IPC tipo 3, 4, 5 e 6.

In generale, la pasta saldante di tipo 3 può essere utilizzata per componenti fino alla dimensione del pacchetto imperiale 0402. La maggior parte degli utenti di pasta saldante preferisce la pasta saldante di tipo 4 per 0201 imperial, micro BGA e componenti simili. La pasta saldante di Tipo 5 viene utilizzata per applicazioni di saldatura ancora più piccole come i componenti imperiali 01005 [4] o quando la pasta saldante di Tipo 4 non stampa adeguatamente. Le paste saldanti di tipo 5 e 6 vengono utilizzate per applicazioni di erogazione, come la stampa a getto. La pasta saldante di tipo 6 viene utilizzata anche per altre applicazioni con caratteristiche ultra-fini [5 e 6].

Tavolo 2:Dimensioni della polvere di saldatura e dimensioni minime dell'apertura dello stencil per la stampa utilizzando la regola delle 5 palline.

A parte le capacità di stampa fornite da polveri di saldatura più piccole [7], altri cambiamenti nelle prestazioni si verificano quando vengono utilizzate polveri di saldatura più piccole. Lo stencil e la durata di conservazione delle paste saldanti possono essere ridotti quando si utilizzano polveri saldanti più piccole. Le polveri di saldatura più piccole hanno un potenziale maggiore per la formazione di sfere e grappoli di saldatura casuali. Il comportamento di svuotamento può anche essere influenzato da un cambiamento nella dimensione della polvere di saldatura. L'obiettivo di questo studio è quantificare le prestazioni delle polveri saldanti IPC Tipo 3, 4, 5 e 6 SAC305 (Sn / Ag 3,0% / Cu 0,5%) sia nelle paste saldanti idrosolubili che in quelle non pulite. I dati sperimentali per ciascuna pasta saldante vengono confrontati e confrontati e vengono fornite raccomandazioni per l'uso ottimale di ciascuna pasta saldante.