उन्नत सोल्डर पेस्ट बेहतर इलेक्ट्रॉनिक्स चलाता है

सरफेस माउंट टेक्नोलॉजी असेंबली एक ऐसी सामग्री पर निर्भर करती है जिसे अधिकांश इंजीनियर स्वीकार करना पसंद नहीं करते:कंधे पर लगाई जाने वाली क्रीम. फ्लक्स में सूक्ष्म धातु कणों का निलंबन यौगिक {{1}यह निर्धारित करता है कि $50,000 का उत्पादन जहाज समय पर चलता है या नष्ट हो जाता है। हाल के फॉर्मूलेशन ने बढ़िया पिच अनुप्रयोगों में जो हासिल किया जा सकता है उसकी सीमाओं को बढ़ा दिया है, और उद्योग आखिरकार इस पर ध्यान दे रहा है।

यहाँ सोल्डर पेस्ट विकास के बारे में बात है: यह सुर्खियाँ नहीं बनता है। उद्योग के बाहर कोई भी कण आकृति विज्ञान या फ्लक्स सक्रियण तापमान के बारे में उत्साहित नहीं होता है। लेकिन पिछले तीन वर्षों में, सामग्री वैज्ञानिकों ने पुनर्प्रवाह के दौरान पेस्ट कैसे व्यवहार करता है इसके बुनियादी सिद्धांतों को फिर से तैयार किया है। जब तक आप उपज डेटा को नहीं देखते तब तक परिवर्तन सूक्ष्म होते हैं।

टाइप 5 और टाइप 6 पाउडर - हम क्रमशः 15 - 25 माइक्रोन और 5-15 माइक्रोन कण आकार की बात कर रहे हैं - विशेष अनुप्रयोगों से मुख्यधारा के उत्पादन में चले गए हैं। पांच साल पहले, अधिकांश अनुबंध निर्माता टाइप 6 को नहीं छूते थे। उन्होंने कहा, बहुत नकचढ़ापन। मुद्रण विंडो बहुत संकीर्ण थी.

वह बदल गया है.

सुधार तीन क्षेत्रों पर केंद्रित हैं, हालांकि उन्हें समान रूप से महत्वपूर्ण कहना बेईमानी होगी। रियोलॉजिकल स्थिरता सबसे अधिक मायने रखती है।

जो पेस्ट लगातार सुबह 9 बजे प्रिंट होता है, उसे शाम 4 बजे भी उसी तरह प्रिंट होना चाहिए। स्पष्ट लगता है. व्यवहार में, पुराने फॉर्मूलेशन दिन चढ़ने के साथ-साथ गाढ़े हो जाते हैं, विशेषकर उन सुविधाओं में जहां आर्द्रता पर सख्त नियंत्रण नहीं है। ऑपरेटरों ने निचोड़ दबाव को समायोजित करके मुआवजा दिया, जिसने अपनी स्वयं की परिवर्तनशीलता पेश की। फ़्लक्स वाहनों की नई पीढ़ी विशेष रूप से सिंथेटिक रेज़िन सिस्टम बहुत सख्त बैंड के भीतर चिपचिपाहट बनाए रखती है। हमने देखा है कि केवल फॉर्मूलेशन बदलने से सुविधाओं में प्रिंट संबंधी दोष दर 40% तक कम हो जाती है। कोई उपकरण नहीं बदलता. कोई प्रक्रिया समायोजन नहीं. बस बेहतर पेस्ट करें.

दूसरा कारक दूषित सतहों पर गीलापन का प्रदर्शन है। और इससे पहले कि कोई यह तर्क दे कि बोर्डों को दूषित नहीं किया जाना चाहिए, निश्चित रूप से, सिद्धांत रूप में। वास्तविक -विश्व ओएसपी ऑक्सीकरण समाप्त करता है। ENIG पैड भंडारण के दौरान जैविक फिल्में विकसित करते हैं। रिफ्लो के दौरान हैलोजन मुक्त सब्सट्रेट गैस छोड़ देते हैं। एक मजबूत प्रवाह प्रणाली इन स्थितियों को संभालती है, बिना प्रत्येक अपस्ट्रीम को पूर्णता प्राप्त करने की आवश्यकता के बिना।

शून्य व्यवहार तीसरा विचार है। उस पर और बाद में।

लघुकरण ने पेस्ट प्रौद्योगिकी को किसी भी अन्य कारक की तुलना में अधिक कठिन बना दिया है। जब आपका घटक 0.6 मिमी x 0.3 मिमी मापता है, और पैड शायद 0.25 मिमी चौड़ा है, तो आप लगभग 0.02 घन मिलीमीटर पेस्ट जमा कर रहे हैं। उन संस्करणों में, हर चीज़ मायने रखती है।

कण आकार वितरण महत्वपूर्ण हो जाता है। एक एकल बड़े आकार का कण {{1}मान लीजिए, टाइप 5 फॉर्मूलेशन में 45 माइक्रोन - ब्रिजिंग या अपर्याप्त जमाव का कारण बन सकता है। प्रतिष्ठित निर्माता इन आउटलेर्स को खत्म करने के लिए अपने पाउडर उत्पादन को नियंत्रित करते हैं, लेकिन हर कोई ऐसा नहीं करता है। कड़ाई से नियंत्रित पाउडर और मानक सामग्री के बीच लागत अंतर महत्वपूर्ण है। कुछ असेंबलर्स को यह सबक महंगा सीखना पड़ता है।

स्टैंसिल प्रौद्योगिकी समानांतर में विकसित हुई है। लेजर पर नैनो कोटिंग्स {{2} कट स्टेनलेस स्टील एपर्चर पेस्ट रिलीज में नाटकीय रूप से सुधार करते हैं। कोटिंग हाइड्रोफोबिक है। पृथक्करण चरण के दौरान पेस्ट एपर्चर दीवारों पर चिपकता नहीं है। ये तो छोटी सी बात लगती है. यह। एपर्चर रिलीज यह निर्धारित करता है कि आपकी जमा ऊंचाई 100 माइक्रोन या 85 माइक्रोन है, और यह अंतर पूरे थर्मल प्रोफ़ाइल के माध्यम से फैलता है।

नेतृत्व मुक्त असेंबली की ओर बदलाव ने सब कुछ जटिल कर दिया। SAC305-प्रमुख मिश्रधातु 96.5% टिन, 3% चांदी, 0.5% तांबा-पर पिघलती है, जबकि पारंपरिक यूटेक्टिक टिन-लेड 183 डिग्री पर पिघलती है। जब तक आप यह नहीं मानते कि पूरे बोर्ड को तापमान-संवेदनशील घटकों को नुकसान पहुंचाए बिना या फ्लक्स को जलाए बिना लिक्विडस तापमान तक पहुंचना चाहिए, तब तक 35-डिग्री का अंतर बहुत अधिक नहीं लगता है।

आधुनिक पेस्ट फॉर्मूलेशन ने काम करने योग्य विंडो को बढ़ा दिया है। बेहतर फ्लक्स वाहन व्यापक तापमान सीमाओं में गतिविधि बनाए रखते हैं, जिसका अर्थ है कि रिफ्लो प्रोफ़ाइल को सटीक समय पर सटीक तापमान तक पहुंचने की आवश्यकता नहीं होती है। प्रीमियम सामग्रियों के साथ सहनशीलता शायद ±5 डिग्री से ±10 डिग्री या इससे अधिक हो गई है।

परिणामस्वरूप कुछ सुविधाएं प्रोफाइलिंग के मामले में आलसी हो गई हैं। यह एक गलती है. पेस्ट अधिक क्षमाशील है, असीम रूप से नहीं।

यहां मैं विषय की अपेक्षा से अधिक समय बिताऊंगा, क्योंकि शून्यता प्रक्रिया इंजीनियरों को पागल कर देती है और कारण हमेशा सहज नहीं होते हैं।

रिक्तियां तब बनती हैं जब फ्लक्स वाष्पशील ठोस सोल्डर में फंस जाते हैं। ठंडा करने के दौरान गैसें तेजी से बाहर नहीं निकल पाती हैं, इसलिए वे बुलबुले बनाती हैं। संयुक्त क्षेत्र के 25% से कम के छोटे रिक्त स्थान -आम तौर पर विश्वसनीयता को प्रभावित नहीं करते हैं। आईपीसी-7095 मानदंड बताता है। उस सीमा से ऊपर, आप यांत्रिक और थर्मल कनेक्शन को कमजोर कर रहे हैं।

नीचे के {{0}समाप्ति घटक {{1}क्यूएफएन, डीएफएन, एलजीए {{2}कुख्यात शून्य जनरेटर हैं। बड़ा केंद्रीय ग्राउंड पैड नीचे अस्थिर पदार्थों को फँसाता है। पेस्ट पिघलता है, फ्लक्स सक्रिय होता है और गैस छोड़ता है, लेकिन घटक ढक्कन की तरह काम करता है। गैस को सोल्डर के अलावा कहीं नहीं जाना है।

तीन कारक मलत्याग को नियंत्रित करते हैं, और वे अप्रत्याशित रूप से परस्पर क्रिया करते हैं:

रसायन शास्त्र चिपकाएँ. नहीं, {{1}स्वच्छ फॉर्मूलेशन पानी में घुलनशील प्रकारों की तुलना में अधिक शून्य हो जाते हैं, क्योंकि अवशेष वाष्पशील पदार्थों को उसी तरह अवशोषित नहीं करते हैं। कुछ गैर-स्वच्छ पेस्टों को विशेष रूप से कम मूत्रत्याग के लिए इंजीनियर किया गया है; दूसरों ने नहीं किया है. डेटाशीट हमेशा इसे स्पष्ट नहीं करती है।

पुनः प्रवाहित वातावरण. वायु पुनःप्रवाह की तुलना में नाइट्रोजन शून्यता को कम करता है। तंत्र को पूरी तरह से समझा नहीं गया है। कुछ शोधकर्ता इसका श्रेय कम ऑक्सीकरण को देते हैं जिससे बेहतर गीलापन संभव होता है, अन्य परिवर्तित फ्लक्स अपघटन कैनेटीक्स की ओर इशारा करते हैं। इसके बावजूद, एयर रिफ्लो चलाने वाली सुविधाओं में आम तौर पर 10-20% अधिक शून्य स्तर दिखाई देता है, कभी-कभी इससे भी अधिक।

स्टेंसिल डिज़ाइन. यह वह जगह है जहां ज्यादातर लोग सबसे पहले देखते हैं, और ईमानदारी से कहें तो शुरुआत करने के लिए अक्सर यह गलत जगह होती है। हां, आप उल्टी को सीमित करने के लिए पेस्ट की मात्रा कम कर सकते हैं। हां, आप भागने के रास्ते प्रदान करने के लिए बड़े एपर्चर पर क्रॉसहैच पैटर्न या विंडो पैन का उपयोग कर सकते हैं। लेकिन ये संशोधन सोल्डर की मात्रा को कम कर देते हैं, जिससे अपर्याप्तता हो सकती है या थर्मल अपव्यय कम हो सकता है। अनुकूलन सीधा नहीं है.

वास्तव में क्या काम करता है: वैक्यूम रीफ्लो। चरम तापमान के दौरान वैक्यूम खींचने वाली प्रणालियाँ सोल्डर के जमने से पहले फंसी गैसों को बाहर निकलने देती हैं। परिणाम नाटकीय हैं-शून्य स्तर लगभग शून्य तक गिर गया है। उपकरण की लागत पर्याप्त है. उच्च विश्वसनीयता वाले अनुप्रयोगों के लिए, यह उचित है।

मैं स्वीकार करूंगा कि पहली बार जब मैंने इस दोष का सामना किया तो मैं चकित रह गया। आपके पास बीजीए है, एकदम सही स्थिति में। सोल्डर पेस्ट साफ-सुथरा प्रिंट करता है। रिफ़्लो प्रोफ़ाइल पाठ्यपुस्तक जैसी लगती है। पोस्ट{{4}रीफ्लो एक्स{{5}रे से कुछ गेंदों का पता चलता है जो...गलत दिखती हैं। पेस्ट जमा और घटक बॉल दोनों पिघल गए, लेकिन वे एकजुट नहीं हुए। वे वास्तव में जुड़े बिना छू रहे हैं, जैसे तकिए पर सिर टिका हुआ हो। इसलिए नाम.

मूल कारण समय का बेमेल होना है। रिफ्लो के दौरान घटक वारपेज बिल्कुल गलत समय पर कुछ गेंदों को पेस्ट जमा से दूर उठा देता है। गेंद को ऊपर उठाने पर पेस्ट जम जाता है। जब गेंद ठंडा होने के दौरान वापस नीचे आती है, तो यह पहले से ही ठोस पेस्ट से संपर्क करती है लेकिन धातुकर्म बंधन नहीं बना पाती है।

उन्नत पेस्ट से वॉरपेज का समाधान नहीं होता है, यह एक घटक स्तर का मुद्दा है। लेकिन लंबे समय तक खुले रहने और बाद में फ्लक्स सक्रियण वाले फॉर्मूलेशन पेस्ट को तब तक पिघलाए रख सकते हैं जब तक कि घटक वापस स्थिर न हो जाए। यह एक समाधान है, समाधान नहीं। वास्तविक समाधानों में असेंबली अनुक्रमण के दौरान घटक विक्रेता योग्यता और रणनीतिक प्लेसमेंट शामिल है।

प्रत्येक विशेष शीट में शेल्फ जीवन सूचीबद्ध होता है। आमतौर पर 6-12 महीने 0-10 डिग्री पर प्रशीतित किया जाता है। जिस चीज़ पर वे ज़ोर नहीं देते वह फ्रिज और स्टेंसिल प्रिंटर के बीच अनुचित संचालन से होने वाली क्षति है।

ठंडा पेस्ट मुद्रित नहीं किया जा सकता. इसे उपयोग से पहले परिवेश के तापमान {{1}आमतौर पर 4{3}}6 घंटे तक पहुंचने की आवश्यकता होती है। इसे जल्दी बाहर निकालें, और चिपचिपाहट गलत है। संक्षेपण जार की सतह पर और संभावित रूप से पेस्ट पर ही बनता है। नमी का अवशोषण रियोलॉजी को इस तरह से बदल देता है जो तब तक स्पष्ट नहीं होता जब तक कि आप घंटों बाद दोषों को दूर नहीं कर लेते।

कुछ सुविधाओं में वास्तविक तापमान को ट्रैक करने के लिए पेस्ट जार में थर्मोकपल लगे होते हैं। अतिशयोक्ति? शायद। लेकिन उन्होंने सोमवार की सुबह उपज में रहस्यमयी गिरावट बंद कर दी।

अन्य हैंडलिंग समस्या धातु लोडिंग है। फॉर्मूलेशन के आधार पर, सोल्डर पेस्ट वजन के हिसाब से 88-92% धातु है। भंडारण के दौरान वे कण जम जाते हैं। यदि कोई प्रिंटर लोड करने से पहले जार को ठीक से रोल नहीं करता है, तो {{5}और मेरा मतलब ठीक से है, पांच त्वरित घुमाव नहीं, {{6}पहला प्रिंट फ्लक्स होगा{{7}भारी और आखिरी प्रिंट सोल्डर-हैवी होगा। दोनों ही दोष हैं.

मैंने इसे अंत तक के लिए बचाकर रखा क्योंकि जेटिंग अभी भी विशिष्ट है, लेकिन तकनीक तेजी से परिपक्व हो रही है। स्टेंसिल के माध्यम से प्रिंट करने के बजाय, जेटिंग सिस्टम पेस्ट के अलग-अलग डॉट्स को प्रति घंटे दस लाख डॉट्स से अधिक की दर से जमा करते हैं।

उच्च-मिश्रित वातावरण में लाभ स्पष्ट हैं। कोई स्टैंसिल नहीं होने का मतलब कोई बदलाव का समय नहीं है। नए उत्पाद? प्रोग्राम अपलोड करें. विशिष्ट पैड पर अलग-अलग पेस्ट मात्रा? मामूली। स्टेप स्टेंसिल और एकाधिक प्रिंट अनावश्यक हो जाते हैं।

पेस्ट की आवश्यकताएं अलग हैं। जेटेड पेस्ट को मुद्रित पेस्ट की तुलना में कम चिपचिपाहट और महीन कण आकार की आवश्यकता होती है। अधिकांश निर्माता अब जेटिंग-विशिष्ट फॉर्मूलेशन पेश करते हैं। मुख्यधारा के उत्पादन के लिए जेटिंग स्टेंसिल प्रिंटिंग की जगह लेगी या नहीं, यह स्पष्ट नहीं है {{4}वर्तमान थ्रूपुट संख्या उच्च {{5}वॉल्यूम एकल {{6}उत्पाद लाइनों के लिए स्टेंसिल का पक्ष लेती है। लेकिन क्रॉसओवर बिंदु निकट आ रहा है।

भौतिक विकास क्रांतिकारी परिवर्तन के बजाय विकासवादी परिवर्तन की ओर प्रवृत्त होता है। अगले कुछ वर्ष संभवतः सुधार लाएंगे: बेहतर वॉयडिंग प्रदर्शन, व्यापक प्रक्रिया विंडो, स्टैंसिल पर पेस्ट सूखने से पहले लंबे समय तक खुला रहना। उपयोगी सुधार, परिवर्तनकारी नहीं।

अपवाद कम तापमान वाला सोल्डरिंग हो सकता है। बिस्मथ आधारित मिश्रधातुओं को 140 डिग्री के आसपास पिघलाने से तापमान के प्रति संवेदनशील उत्पादों का संयोजन नाटकीय रूप से सरल हो जाएगा। विश्वसनीयता संबंधी चिंताओं का पूरी तरह से समाधान नहीं हुआ है {{6}कुछ शर्तों के तहत बिस्मथ एम्ब्रिटल्स{{7}लेकिन शोध जारी है। कई प्रमुख पेस्ट निर्माताओं के पास कम तापमान वाले उत्पाद हैं।

अभी के लिए, उन्नत पेस्ट का मतलब है कम दोष, व्यापक प्रक्रिया मार्जिन और उन घटकों को इकट्ठा करने की क्षमता जो पांच साल पहले अव्यावहारिक होती। यह आम तौर पर इंजीनियरों द्वारा स्वीकार किए जाने से कहीं अधिक मूल्यवान है।

इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग नाटकीय घोषणाओं पर ध्यान केंद्रित करता है {{0}नए चिप आर्किटेक्चर, महत्वपूर्ण सामग्री, क्रांतिकारी प्रक्रियाएं। इस बीच, सोल्डर पेस्ट में वृद्धिशील सुधार चुपचाप प्रत्येक क्रमिक पीढ़ी को लघुकरण में सक्षम बनाता है। प्रौद्योगिकी को उसके प्रभाव के अनुपात में शायद ही कभी श्रेय मिलता है।