L'effet de la forme de la zone et du rapport de surface sur les performances d'impression de la pâte à souder

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La tendance actuelle à la miniaturisation dans la production SMT induit de nouveaux défis et des systèmes hautement intégrés. Dans les composants passifs, la miniaturisation conduit à l'introduction de la taille EIA 01005 ou inférieure. Les composants 01005 typiques sont des résistances à puce et des condensateurs à puce d'une dimension de 0,4 mm x 0,2 mm. Malgré de nombreuses publications dans ce domaine traitant déjà de l'impression de tels dispositifs, un processus défini entièrement optimisé reste non résolu et inspire de nouvelles idées de recherche sur ce sujet.

Ce document se concentre sur le processus d'impression au pochoir, car le plus grand nombre d'échecs est supposé être basé sur cette étape du processus. De plus, l'article prolonge le travail préliminaire par des considérations fondamentales. Ainsi, différentes valeurs pour le rapport de surface feront partie de l'enquête, qui sont délibérément fixées à des limites très basses.

L'influence de la forme et de l'orientation de l'ouverture sur les performances d'impression par soudure sera discutée. Il est basé sur différentes formes de rectangles. En commençant par un carré, les dimensions sont modifiées progressivement, de sorte que le carré se transforme davantage en rectangle. De plus, chaque rectangle est en outre tourné de 90° pour pouvoir évaluer l'influence de la direction des ouvertures vers la raclette.

Figure 1:Disposition des dépôts de PCB et de pâte à souder.

En plus des attributs d'ouverture de pochoir décrits précédemment, cette recherche explore également différentes épaisseurs de pochoir, des pâtes à souder et une variation de la vitesse de la raclette. L'évaluation de toutes les données sera basée sur les deux critères d'efficacité de transfert et d'écart-type. Pour les deux expériences, les mêmes dispositions de pochoir et la même pâte à souder sont utilisées. L'article se termine par une perspective et des suggestions sur la modification du calcul actuel par des limitations des dimensions d'ouverture.

Montage expérimental

La configuration expérimentale comprend trois variables principales, à savoir la disposition par le PCB, la pâte à souder et les pochoirs utilisés. Une description du processus d'expérimentation est expliquée plus en détail.

Disposition des circuits imprimés

Pour les expériences d'impression au pochoir, une plaque d'aluminium anodisé noir est utilisée comme matériau de substrat avec des dimensions de 160 x 160 x 1,5 mm. Ce matériau est très rigide et plan, représentant une surface d'impression presque parfaite pour minimiser son influence sur le résultat du processus d'impression. De plus, le matériau en aluminium noir permet des contrastes plus élevés au SPI, conduisant à des mesures plus précises. La figure 1 montre la conception générale des dépôts de pâte à souder imprimée sur le PCB.

Pâte à braser

Le test d'impression au pochoir visait également à comparer quatre formulations différentes de pâte à souder SAC305 sans nettoyage, variant selon le type et le fabricant. Des pâtes à souder de type 4 et de type 5 ont été utilisées. Selon l'IPC J-STD-005, au moins 80 % de la poudre d'alliage dans une pâte de type 4 mesure 20 à 38 μm tandis qu'une pâte de type 5 contient le même rapport d'alliage dans des particules de 15 à 25 μm de diamètre. En raison des petites dimensions des ouvertures testées, une différence dans les performances d'impression attribuée à la taille des particules (c'est-à-dire au type) est considérée comme une possibilité raisonnable. Deux sources de fournisseurs de pâtes ont également été incluses dans cette étude, nommées A et B, qui ont été fournies à la fois dans les produits de type 4 et de type 5. Comme la distribution des particules de pâte à braser est comparable, A et B diffèrent principalement dans la composition de leurs systèmes de flux qui affecte la rhéologie et la capacité d'impression.

Pochoirs

Au total, trois pochoirs ont été utilisés pour les expériences. D'une part, les pochoirs diffèrent par leur épaisseur et d'autre part par la taille de leurs ouvertures (comparer le tableau 1 au tableau 3). La structure générale est identique. La mise en page (Figure 1) peut être divisée en lignes et en colonnes. Chaque rangée représente un rapport de surface, commençant à la rangée A avec un AR de 0,45 et se terminant par un AR de 0,65 à la rangée E. Chaque colonne de ces tableaux représente différentes formes d'ouverture. La colonne 1 a toujours la forme d'un cercle, la colonne 7 est un carré et la colonne 13 est la forme d'un losange. La colonne 14 contient des types particuliers de structures qui ne seront pas abordés dans cet article. Les colonnes 2-6 et 8-12 sont appariées avec les mêmes dimensions et ne diffèrent que par leur orientation vers la raclette. Les colonnes 2 à 6 font face avec le petit côté à la raclette (c'est-à-dire l'orientation nord-sud), tandis que les colonnes 8 à 12 font face à la raclette avec le côté long du rectangle (orientation est-ouest).

Pour lire la version complète de cet article, paru dans le numéro de décembre 2017 de SMT Magazine, cliquez ici.