Duże apertury i pasta lutownicza typu 4

Zazwyczaj, gdy apertura szablonu/wymiar padu zmniejsza się, potrzebna jest pasta o mniejszym rozmiarze kulek lutowia. Generalne zasady, przytaczane przez Karthik’a Vijay z Indium, są następujące:

• Szerokość apertury powinna być równa minimum 4-5 średnicom kulki lutowia (dla proszku typu 3 średnica cząstek lutowia wynosi 25-45 mikronów, dla proszku typu 4 średnica cząstek lutowia wynosi 20-38 mikronów)
• Proszek typu 3 jest używany do komponentów  CSP o skoku 20 mil i powyżej oraz QFP 16 mil i powyżej a typ 4 jest zwykle używany do wszystkich mniejszych komponentów 

‘Pasta lutownicza typu 3 jest powszechnie uważana za standard branżowy, który sprawdzi się w większości zastosowań drukowania, a typ 4, dzięki lepszemu uwalnianiu pasty i tworzeniu bardziej spójnych depozytów, jest tak naprawdę stosowany tylko do drukowania szczególnie precyzyjnych aplikacji. Ogólnie uważa się, że graniczna wielkość apertury dla pasty lutowniczej typu 3 wynosi 9 mils (0.22 milimetra), chociaż inne zmienne, takie jak skład chemiczny pasty, grubość szablonu i inne parametry drukarki, również mogą wywierać pewien wpływ. Oznacza to, że pasta typu 3 będzie na ogół działać dobrze do otworu o średnicy 9 mils lub większym. W przypadku otworów, które są węższe niż 9 milicali, aby zapewnić właściwe uwalnianie pasty z szablonu,  najlepiej jest użyć pasty typu 4’ mówi Brian Smith z DEK International. Przytacza on również wspomnianą wcześniej zasadę ‘pięciu kulek’. 

© FCT Solder

Jeden z internautów zadał przytoczony w tytule problem na popularnym blogu Phil’a Zarrow i Jim’a Halla. Tytułem wstępu prowadzący blog przypominają, iż z powodu małych cząstek, z jakich jest złożona pasta typu 4, jej wcześniejsze generacje miały większą skłonność do utleniania się niż pasty typu trzeciego i dodatkowo ich cena była większa. Obecnie, wraz z rozpowszechnieniem się komponentów w obudowach 0.5/0.4 milimetrowych, typ czwarty staje się praktycznie standardem. Ponadto, w nowszych generacjach pasty typu 4, już jakiś czas temu poradzono sobie z problemami związanymi z utlenianiem, głownie dzięki postępom na polu nowoczesnych technologii topników.

Phil Zarrow podkreśla też, iż obecnie stosowanie pasty typu 4 w dużych aperturach nie powinno stanowić problemu: ‘Większość obecnie produkowanych płytek stanowi kombinację większych i mniejszych apertur, konicznych dla bardzo drobnych elementów. Nie widzę też jakikolwiek problemów ze stosowaniem pasty typu 4 do siatki kulek […] a wszystkie nowoczesne pasty są obecnie produkowane z bardzo wytrzymałymi topnikami. Niemniej jednak, aby mieć absolutną pewność, że pasta jest odpowiednia do projektu, przed wprowadzeniem do procesu, każdą nową pastę należy ocenić.’

‘Rozwój rynku przenośnych urządzeń popycha nas nawet do obudów 0,3 milimetrowych i obudów w skali chipa czy QFN i coraz częściej mówi się o pastach typu 5, o których jeszcze cztery czy pięć lat temu prawie nikt nie słyszał’ pisze Jim Hall. ‘Jednak pytanie o połączenie większych apertur i pasty typu 4 wciąż jest aktualne. Generalnie, typ 4 jest zwykle przeznaczony do małych apertur, ale przy nowoczesnych formułach topnika nie powinny występować problemy z żadnym rodzajem połączeń lutowanych’.

Jednak jak czytamy na blogu, ze względu na większy poziom trudności w produkcji mniejszych proszków, pasty typu 4 wciąż są droższe i na razie nie widać, aby miało się to zmienić.

W dyskusji na ten temat głos zabrał również Richard Stadem z firmy General Dynamics: ‘Moi klienci […] od wielu lat korzystają zarówno z past typu 4, jak i typu 5. Jednak prawdą jest, że ​stosując te pasty kluczowe znaczenie ma bardzo powtarzalne i stabilne ustawienie szablonu a także zwrócenie większej uwagi na rozmiar apertury, kształt i grubość szablonu oraz inne krytyczne czynniki, takie jak sposób obchodzenia się z pastą czy kontrola jej wilgotności. Jeśli uważa się na wymienione czynniki, ze względu na większą ilość metalu w objętości pasty, zyskuje się bardzo zauważalną poprawę zwilżalności lutowia’.

Z kolei swoimi doświadczeniami we wprowadzaniu past o drobnych ziarnach do produkcji dzieli się Alan Woodford z NeoTech: ‘Nie używamy już typu 3, a jedynie typ 4 i 5. Przejście na typ czwarty nie było tak trudne, jak myśleliśmy. Najważniejszym problemem, z którym musieliśmy się zmierzyć, było ustanowienie poprawnych profili temperaturowych lutowania rozpływowego. Ponieważ obecnie produkujemy płytki z bardzo małymi depozytami pasty, okno procesu staje się coraz ciaśniejsze. Jeśli zabierzesz się za opracowanie profilów na końcu, prawdopodobnie spotkasz się z problemem  grapingu i niedostateczną zwilżalnością, powodowanych niedostateczną ilością topnika. Przejrzyj więc stosowane profile i przygotuj się do opracowania nowych’.