La sélection d'un type de poudre de pâte à souder ne consiste pas simplement à choisir la poudre la plus fine disponible. Les particules doivent être suffisamment petites pour les ouvertures de pochoir les plus exigeantes, mais la pâte complète doit également convenir à l'alliage, au système de flux, à l'épaisseur du pochoir, aux conditions de stockage, au processus de refusion et à la stabilité de production requise.
Réponse rapide :utilisez la règle des cinq-billes comme écran initial pour la dimension étroite d'une ouverture rectangulaire. Pour une ouverture circulaire, utilisez une évaluation plus conservatrice du nombre de particules-, car la zone utilisable se rétrécit à partir de la ligne centrale. Calculez ensuite le rapport de surface et validez le résultat avec des impressions répétées et une inspection de la pâte à souder.
Cette séquence permet d’éliminer les tailles de poudre clairement inadaptées. Il ne remplace pas la fiche technique du produit, la revue de conception du pochoir ou la validation du processus.
Pourquoi la taille de la poudre est importante dans l'impression au pochoir
Pâte à soudercombine de la poudre d'alliage avec un véhicule contenant un flux-. Lors de l'impression, la pâte doit rouler devant la raclette, remplir l'ouverture et se séparer des parois du pochoir tout en restant sur le plot PCB.
La taille de la poudre affecte le nombre de particules pouvant occuper une petite ouverture. Cependant, la taille des particules ne représente qu’une partie du processus. Leprincipe de fonctionnement de la pâte à souderdépend également de la chimie du flux, de la rhéologie et du comportement thermique.
Pour la sélection de la poudre, séparez trois termes :
- Taille de la poudre de pâte à souderest le sujet général sur la-taille des particules.
- Type de poudreest une classification telle que Type 3, Type 4, Type 5 ou Type 6.
- Limite supérieure de taille des particules-est la valeur utilisée pour le premier calcul de tramage géométrique.
Ne présumez pas que chaque produit portant la même désignation de type a une distribution contrôlée identique. Utilisez les spécifications réelles du fournisseur pour les calculs finaux.
Quelles sont les règles de filtrage à cinq-ouvertures sphériques et circulaires- ?
Les deux méthodes comparent les plus grosses particules de poudre pertinentes avec la plus petite ouverture du pochoir. Ils répondent à une première question :
Les particules sont-elles suffisamment petites pour la géométrie de l'ouverture sans que la population de particules utilisables devienne trop restreinte ?
Ils ne mesurent pas directement le démoulage de la pâte, l'efficacité du transfert ou la qualité finale du joint de soudure-.
La règle des cinq-balles pour les ouvertures rectangulaires
La règle des cinq -boules est généralement appliquée à la dimension la plus étroite d'une ouverture rectangulaire.
Largeur d'ouverture minimale ≈ 5 × limite supérieure de taille des particules -
Pour une pâte de granulométrie supérieure à 38 μm :
5 × 38 μm = 190 μm
Une ouverture rectangulaire de 200 µm de large passe donc de peu cet écran géométrique.
La règle est généralement basée sur l’extrémité supérieure de la distribution contrôlée des particules, et non sur le diamètre moyen des particules. La littérature technique IPC traite de cette relation à cinq-particules comme une ligne directrice d'ingénierie plutôt que comme une méthode complète de qualification de processus.
Un écran conservateur pour les ouvertures circulaires
Une ouverture circulaire crée un problème d’emballage différent. Cinq particules peuvent s'adapter sur le diamètre central, mais la largeur disponible diminue à partir de la ligne centrale. Une pâte qui passe tout juste le calcul rectangulaire à cinq boules- peut donc fournir une population de particules limitée sur toute la zone circulaire.
Un écran d’ingénierie conservateur couramment discuté est :
Diamètre minimum de l'ouverture circulaire ≈ 8 × limite supérieure de taille des particules-
Pour une granulométrie supérieure à 38 μm :
8 × 38 μm = 304 μm
Une ouverture circulaire de 275 μm ne correspond pas à cette valeur conservatrice, bien qu'environ sept particules de taille supérieure-peuvent couvrir son diamètre. La combinaison peut toujours s'imprimer dans des conditions bien-contrôlées, mais elle a moins de marge géométrique qu'une pâte avec des particules plus petites.
Ce calcul d'ouverture circulaire-doit être traité comme une heuristique de filtrage, et non comme une exigence IPC ou une règle universelle de réussite/échec.
Types courants de poudre de pâte à souder
Les plages ci-dessous sont couramment utilisées à des fins de comparaison technique. Confirmez la distribution exacte des particules, la méthode de test et les spécifications avec la fiche technique actuelle du produit avant d'acheter ou d'approuver un processus.
| Type de poudre | Gamme de particules communes | Taille supérieure utilisée pour le dépistage | Seuil de cinq -balles | Huit -seuil circulaire de particules |
|---|---|---|---|---|
| Tapez 3 | 25–45 μm | 45 μm | 225 μm | 360 μm |
| Tapez 4 | 20–38 μm | 38 μm | 190 μm | 304 μm |
| Tapez 5 | 15–25 μm | 25 μm | 125 μm | 200 μm |
| Tapez 6 | 5–15 μm | 15 μm | 75 μm | 120 μm |
Ces valeurs expliquent pourquoi le type 4 peut imprimer des caractéristiques difficiles à obtenir pour le type 3, et pourquoi le type 5 ou le type 6 peuvent être envisagés pour des ouvertures plus fines. Cela ne signifie pas que chaque assemblage doit s’orienter vers la plus petite poudre disponible.
À mesure que la taille des particules diminue, davantage de particules peuvent occuper une petite ouverture et la définition fine des caractéristiques-peut s'améliorer. Dans le même temps, la surface totale des particules augmente, de sorte que le contrôle de l'oxydation, le stockage, la formulation du flux et le comportement de refusion peuvent devenir plus sensibles. Le plus largepropriétés physiques de la pâte à souderdoit donc être examiné en même temps que le type de poudre.
Exemple concret 1 : une ouverture rectangulaire de 0,20 mm
Considérons une ouverture rectangulaire d'une largeur minimale de :
0,20 mm = 200 μm
Écran de type 3
5 × 45 μm = 225 μm
L'ouverture de 200 μm est plus petite que la valeur de filtrage de 225 μm.
Résultat du dépistage :Le type 3 ne passe pas l'écran conventionnel à cinq -balles.
Écran de type 4
5 × 38 μm = 190 μm
L'ouverture de 200 μm est légèrement supérieure à 190 μm.
Résultat du dépistage :Passes de type 4, mais avec marge géométrique limitée.
Écran de type 5
5 × 25 μm = 125 μm
Le type 5 offre une marge granulométrique considérablement plus importante-.
Cela ne fait pas automatiquement du Type 5 le meilleur matériau. Lorsque le type 4 offre déjà une libération stable, une refusion acceptable et des performances de stockage appropriées, le passage à une poudre plus fine peut augmenter le coût ou la sensibilité du processus sans résoudre un problème défini.
La règle devrait éliminer les options manifestement inappropriées. Il ne doit pas sélectionner lui-même la pâte complète.
Exemple concret 2 : une ouverture circulaire de 0,275 mm
Considérons maintenant une ouverture circulaire d'un diamètre de :
0,275 mm = 275 μm
Écran de type 3
8 × 45 μm = 360 μm
L'ouverture est nettement inférieure à la valeur conservatrice de 360 μm.
Implication pratique :Le type 3 a une marge géométrique limitée pour cet élément circulaire.
Écran de type 4
8 × 38 μm = 304 μm
L'ouverture de 275 µm reste inférieure au seuil conservateur.
275 ÷ 38 ≈ 7.2
Environ sept particules de taille supérieure-peuvent couvrir tout le diamètre. Le type 4 peut toujours s'imprimer avec succès lorsque la pâte, le pochoir et l'imprimante sont bien contrôlés, mais il ne satisfait pas pleinement à l'écran conservateur à huit-particules.
Écran de type 5
8 × 25 μm = 200 μm
L'ouverture de 275 μm dépasse cette valeur.
Implication pratique :Le type 5 offre une marge granulométrique -plus forte et mérite d'être pris en considération lorsque le type 4 ne peut pas produire un volume de dépôt ou une libération stable.
Pourquoi les règles de décompte des balles - ne constituent que le premier écran ?
Une pâte peut passer le filtre à particules géométriques et néanmoins s'imprimer mal. La comparaison entre la poudre-et-l'ouverture ne tient pas pleinement compte des forces qui retiennent la pâte à l'intérieur du pochoir.
Rapport de superficie
Le rapport de surface compare la surface d'ouverture de l'ouverture à la surface du mur de l'ouverture-. IPC-7525C définit cette géométrie dans ses directives de conception de pochoirs.
Pour une ouverture rectangulaire :
Rapport de surface=L × W ÷ [2 × T × (L + W)]
Où L est la longueur de l'ouverture, W est la largeur de l'ouverture et T est l'épaisseur du pochoir.
Pour une ouverture circulaire :
Rapport de surface=D ÷ 4T
Où D est le diamètre de l'ouverture et T est l'épaisseur du pochoir.
Surface travaillée-Exemple de ratio
Considérons une ouverture rectangulaire avec :
- L = 0.40 mm ;
- W=0.20 mm ;
- T=0.10 mm.
Rapport de surface=0.40 × 0,20 ÷ [2 × 0,10 × (0.40 + 0.20)]
Rapport de surface=0.08 ÷ 0,12 ≈ 0,67
Cette valeur est proche de la référence traditionnelle de 0,66 souvent utilisée pour l'impression au pochoir classique. Il s’agit d’une référence technique initiale plutôt que d’une limite d’acceptation universelle. La formulation de la pâte, la qualité des parois d'ouverture, le revêtement et le contrôle du processus peuvent modifier la capacité réelle.
Si l'épaisseur du pochoir augmente alors que les dimensions de l'ouverture restent les mêmes, la surface de la paroi augmente et le démoulage devient généralement plus difficile. Le résultat du nombre de billes-ne change pas, c'est pourquoi le criblage des particules et le rapport de surface doivent être considérés séparément.
Efficacité du transfert
L'efficacité de transfert compare le volume de pâte déposé sur le PCB avec le volume d'ouverture théorique :
Efficacité de transfert=Volume de pâte déposée ÷ Volume d'ouverture théorique × 100 %
La valeur doit être évaluée en même temps que la variation du volume et la cohérence-impression à-impression. Un dépôt acceptable ne prouve pas que le procédé est stable.
Autres facteurs qui affectent la libération de l'ouverture
Qualité et revêtement des murs au pochoir
La pâte doit se séparer des parois de l'ouverture et rester sur le tampon du PCB. La libération peut être affectée par la qualité de la découpe au laser, la rugosité des parois, le matériau de la feuille, l'électropolissage, le nanorevêtement, l'usure, la pâte séchée et la contamination sur la face inférieure du pochoir.
Une ouverture lisse et bien-entretenue peut imprimer de manière plus cohérente qu'une ouverture rugueuse ou contaminée ayant les mêmes dimensions nominales.
Taille nominale par rapport à la-taille d'ouverture construite
Les dimensions du dessin sont utiles pour une sélection précoce, mais l'ouverture finie peut différer en raison des tolérances de découpe, de finition et d'inspection. Lorsqu'une conception est proche de la limite de-taille de particule ou de rapport de surface-, utilisez les dimensions d'ouverture mesurées telles que-construites plutôt que de vous fier uniquement à la valeur nominale de CAO.
Rhéologie des pâtes et conditions de traitement
La poudre à souder n'est qu'un composant de la pâte. Le véhicule de flux influence la viscosité, la fluidification par cisaillement, le remplissage, l'affaissement, le comportement de séparation, la résistance au séchage et la récupération après les pauses de l'imprimante.
L'impression peut également changer en fonction de la vitesse et de la pression de la raclette, de la vitesse de séparation, du support du carton, du joint d'étanchéité du pochoir au -, des conditions ambiantes, de l'âge de la pâte et de la fréquence de nettoyage du dessous du pochoir. L'article surcomment la chimie du flux affecte l'assemblage électroniqueexplique pourquoi le véhicule ne peut être ignoré.
Lorsque le remplissage semble acceptable mais que le dégagement reste incohérent, examinez d'abord le joint d'étanchéité, l'état de l'ouverture, le comportement de séparation et l'état de la pâte avant de supposer que la taille des particules est la seule cause.
Workflow de sélection du type de poudre en six-étapes
Étape 1 : Trouver la plus petite ouverture critique
Examinez le pochoir complet plutôt que seulement le composant le plus courant. Enregistrez la plus petite largeur, le plus petit diamètre, la longueur de l'ouverture, les formes inhabituelles et l'épaisseur locale du pochoir -.
Étape 2 : Enregistrez la forme de l'ouverture
Classez chaque élément critique comme rectangulaire, carré, circulaire, carré arrondi, marbre, fenêtre-vitre ou autre géométrie personnalisée. Appliquez l'écran à cinq-boules principalement à la dimension étroite des éléments rectangulaires et utilisez une évaluation plus conservatrice pour les ouvertures circulaires.
Étape 3 : Obtenir les spécifications réelles de la poudre
Demandez au fournisseur le type de poudre, la plage nominale, la limite supérieure de taille des particules, la spécification de la forme des particules, la méthode de test et les informations sur le contrôle du lot. Ne calculez pas uniquement à partir d’un diamètre moyen.
Étape 4 : Appliquer l'écran géométrique
Calculez la largeur minimale rectangulaire divisée par le diamètre supérieur des particules. Une valeur inférieure à cinq suggère qu'une poudre plus fine, une ouverture plus grande ou un changement de conception doivent être évalués.
Pour une ouverture circulaire, un résultat inférieur à environ huit mérite une prudence supplémentaire car la largeur utilisable diminue en s'éloignant de la ligne médiane.
Étape 5 : Calculer le rapport de surface
Incluez l’épaisseur réelle du pochoir. Si le panneau contient à la fois de gros et de très petits dépôts, comparez le changement de type de poudre avec des alternatives telles qu'une feuille plus fine, un pochoir par étapes, une ouverture modifiée, un revêtement ou une autre méthode de dépôt. Le guide deméthodes d'application de la pâte à souderfournit un contexte de processus plus large.
Étape 6 : Validez avec des impressions répétées et SPI
Évaluez le volume déposé, l'efficacité du transfert, la variation du volume, la cohérence de l'ouverture-à-l'ouverture, la cohérence de l'impression-à-l'impression, le comportement après une pause, le comportement tout au long de la durée de vie prévue du pochoir, la contamination de la face inférieure, les performances de pontage, d'affaissement et de refusion.
Inspection de la pâte à souderest particulièrement utile car il mesure le dépôt avant le placement et la refusion peut masquer le problème d'impression d'origine. Des méthodes plus larges pourévaluation des performances de la soudurepeut soutenir le plan de qualification final.
Poudre courante-Erreurs de sélection
Sélection du type de poudre uniquement à partir du nom du composant
La désignation d'un composant de pas ou de puce BGA-ne nécessite pas automatiquement un type de poudre universel. La conception du tampon, les dimensions de l'ouverture, l'épaisseur du pochoir, la forme de l'ouverture, la formulation de la pâte et la capacité du processus déterminent les besoins réels.
En regardant uniquement la taille moyenne des particules
L'extrémité supérieure de la distribution contrôlée est plus pertinente pour le calcul de filtrage géométrique. Deux produits étiquetés avec le même type peuvent toujours avoir des distributions et un comportement d'impression différents.
En supposant qu’une poudre plus fine est toujours meilleure
Une poudre plus fine peut offrir plus de marge pour les petites ouvertures, mais elle peut créer des problèmes de stockage, d'oxydation, de refusion et de coût différents. Sélectionnez la poudre la plus grossière qui fournit un processus validé stable.
Ignorer l'épaisseur ou la forme du pochoir
Les règles de comptage des billes-n'incluent pas l'épaisseur de la feuille, et des dimensions nominales égales ne rendent pas les ouvertures circulaires et rectangulaires équivalentes. Le rapport de surface et la géométrie doivent être revus ensemble.
Traiter une heuristique d'ingénierie comme une exigence standard
La règle des cinq -balles et l'écran d'emballage circulaire conservateur-permettent une sélection précoce. L'approbation doit s'appuyer sur les dessins actuels, les spécifications du fournisseur, les normes applicables et les données de processus réelles.
Approbation du collage à partir d'une seule impression
Un processus qui fonctionne immédiatement après l'installation peut se comporter différemment après une pause ou plusieurs heures sur le pochoir. La qualification doit utiliser plusieurs impressions et la fenêtre de production prévue.
Que faut-il inclure dans une demande de prix pour la pâte à souder
Fournissez suffisamment d’informations sur le processus pour que le fournisseur puisse recommander un système de pâte complet plutôt qu’un simple système de poudre.
- alliage de soudure et exigence-sans plomb ou avec plomb ;
- Type de poudre requis, s'il est déjà spécifié ;
- la plus petite ouverture rectangulaire ;
- la plus petite ouverture circulaire ;
- épaisseur nominale et mesurée du pochoir ;
- formes d'ouverture critiques;
- le plus petit pas de composant ;
- procédé d'impression, de distribution ou de jet ;
- classification des flux et exigences de nettoyage ;
- atmosphère de refusion ;
- conditions de stockage et durée de vie prévue du pochoir ;
- version actuelle,-problème d'efficacité ou de défaut ;
- taille d'emballage et consommation requises.
Pour les applications de semi-conducteurs et de-fonctionnalités fines, consultez lespâte à souder pour semi-conducteurspossibilités. Lorsque le processus utilise un dépôt sans-contact plutôt qu'un pochoir conventionnel,pâte à souder pour impression jet-peut nécessiter une approche de sélection différente.
La sélection des alliages fait toujours partie de la spécification complète. Le guide dealliages de soudure à l'étain courants pour l'assemblage de circuits impriméspeut aider à définir les questions d’alliage avant de demander une recommandation.
FAQ
Q : La règle des cinq-balles est-elle une exigence du CIP ?
R : Elle est largement utilisée comme ligne directrice en matière d'ingénierie, mais elle ne constitue pas une exigence complète de qualification de matériau ou de processus. Les normes applicables, les dessins, les spécifications du client et les données de processus validées prévalent.
Q : La règle des huit-billes est-elle une exigence IPC pour les ouvertures circulaires ?
R : Cela doit être traité comme une heuristique d’ingénierie conservatrice pour l’emballage circulaire, et non comme une exigence IPC universelle. La capacité réelle dépend du processus complet de pochoir et de collage.
Q : Le type 4 peut-il imprimer une ouverture rectangulaire de 0,20 mm ?
R : En utilisant une taille de particule supérieure de 38 μm, le seuil de cinq -balles est de 190 μm. Une ouverture de 200 μm passe de peu l'écran géométrique, mais le rapport de surface et les tests d'impression répétés doivent toujours être vérifiés.
Q : Le type 5 est-il toujours meilleur que le type 4 ?
R : Non. Le type 5 offre une plus grande marge géométrique pour les petites ouvertures, mais le choix correct dépend également de la libération, du comportement de refusion, du stockage, du coût et de la stabilité de la production.
Q : Qu'est-ce que la pâte à souder de type 4.5 ?
R : Le type 4.5 est une désignation de fournisseur ou de spécification utilisée pour une distribution entre les gammes conventionnelles de type 4 et de type 5. Ne présumez pas d’une gamme universelle ; utilisez la fiche technique actuelle du produit et la limite supérieure de taille des particules-.
Q : Le ratio de surface remplace-t-il la règle des cinq-balles ?
R : Non. Le nombre de particules évalue la taille de la poudre par rapport à l'ouverture. Le rapport de surface évalue la surface d'ouverture par rapport à la surface du mur de l'ouverture-. Ils répondent à des questions différentes et peuvent être requis tous les deux.
Q : Comment doit-on vérifier le choix final ?
R : Utilisez des impressions répétées, des données SPI, des tests de pause, des tests de durée de vie du pochoir-et une inspection par refusion dans les conditions de production prévues.
Conclusion
La règle à cinq-billes et un écran à ouverture circulaire-conservateur sont des moyens utiles pour comparer la taille de la poudre de pâte à souder avec la géométrie du pochoir. Ce sont des filtres initiaux, pas des garanties.
Commencez par la plus petite ouverture critique et la limite supérieure réelle de taille de particule-du fournisseur. Vérifiez ensuite l'épaisseur du pochoir, calculez le rapport de surface, inspectez l'ouverture finie et validez l'efficacité du transfert avec des impressions répétées et SPI.
Le but n’est pas de spécifier la poudre la plus fine disponible. Il s'agit de sélectionner une formulation de poudre et de pâte qui produit des dépôts stables et reproductibles tout au long de la fenêtre de production requise.
Pour une recommandation basée sur l'alliage, le type de poudre, la géométrie de l'ouverture, l'épaisseur du pochoir et les conditions d'impression, utilisez leFormulaire de demande YIHMAoucontactez l'équipe YIHMA.
