RTP: ważny parametr pasty, o którym łatwo zapomnieć

Pasta lutownicza jest prawdopodobnie najbardziej zaawansowanym materiałem stosowanym w montażu elektronicznym i musi posiadać wiele właściwości, sprzyjających jej prawidłowemu działaniu. Musi na przykład tworzyć zgodny z oczekiwaniami depozyt pasty lutowniczej, odporny na osiadanie w niskich i wysokich temperaturach. Pasta musi zapewniać też odpowiednią przyczepność, aby utrzymać elementy na PCB. Podczas przechodzenia przez piec do lutowania rozpływowego zawarty w paście topnik musi usuwać z padów wszelkie tlenki, a wraz ze wzrostem temperatury ‘bariera tlenowa’ w topniku musi chronić cząsteczki lutu przed utlenianiem.

Istnieje jednak jeszcze jeden parametr pasty lutowniczej, który może znacząco wpłynąć na produktywność, nazywany response-to-pause (dosł. czas reakcji na pauzę, RTP). Są momenty, kiedy linia montażowa musi zostać zatrzymana, na przykład celem załadowania komponentów do P&P. W czasie przerwy w produkcji niektóre pasty lutownicze twardnieją i w takim przypadku pierwszy wydruk szablonowy należy zeskrapować, a ponadto czyszczenie pasty z szablonu może zająć do dziesięciu minut. Jeśli taka procedura jest wykonywana kilka razy dziennie, spadek produktywności może być znaczny.

Dobra pasta lutownicza powinna być w stanie pozostawać na szablonie przez ponad godzinę bez znaczącego wpływu na wydajność drukowania. Jak wspomniano, przerwy występują, gdy linia SMT musi zostać zatrzymana w celu uzupełnienia komponentów lub na przykład w przypadku drobnych problemów konserwacyjnych. Zjawisko sztywnienia lub inaczej twardnienia pasty po wstrzymaniu drukowania nazywane jest słabą reakcją na pauzę. Rysunek poniżej przedstawia objętość depozytów pasty lutowniczej dla trzech różnych past lutowniczych jako funkcja czasu trwania pauzy. W tym eksperymencie pastę lutowniczą umieszczono na szablonie bezpośrednio ze słoika bez mieszania. Należy zauważyć, że pasta lutownicza 3 ma początkową objętość depozytu na poziomie zaledwie 5.300 mils³, która w trzech kolejnych nadrukach wzrasta do 9.100 mils³. Po godzinnej przerwie, depozyt tworzony przez pastę lutowniczą nr 3 gwałtownie spada do 7.500 mils³. Należy zauważyć, że pasta lutownicza 2 o wiele bardziej stałe parametry objętości depozytu, a pasta lutownicza 1 wykazuje najlepsze pod tym względem parametry.

Jeśli montażysta używa pasty lutowniczej 3, najprawdopodobniej będzie musiał odrzucić pierwszą nadrukowaną po przerwie płytkę. Zazwyczaj taka sytuacja wymagałaby od operatora umycia płytki po pierwszym wydruku i jej ponownego nadrukowania, co z pewnością zajęłoby kilka minut.

Żródło: Response-to-Pause: A critical Solder Paste Parameter © Indium Corp.

Kilka minut może i nie brzmi jak wielka sprawa. Jednak Ron Lasky z Indium zbadał koszt produktywności takiej straty czasu produkcji i w jednym z badań stwierdził spadek produktywności nawet o 7%. Na przykład, jeśli linia montażowa byłaby w stanie wyprodukować 10.000 płytek PCB w określonym czasie z pastą lutowniczą, która ma dobrą reakcję na pauzę, stosuję pastę o gorszej o 7-procent RTP, wyprodukowałaby już tylko 9.300 PCB. Spadek produktywności o 7-procent wynika z czasu straconego na ponowne drukowanie po wstrzymaniu pracy.

Montaż SMT istnieje od około czterech dekad. Można by więc pomyśleć, że wszystkie pasty lutownicze będą miały dobry RTP: niestety tak nie jest. Dlatego dobry RTP jest jednym z pierwszych wskaźników wydajności, które należy zmierzyć podczas oceny pasty lutowniczej.

Żródło: Response-to-Pause: A critical Solder Paste Parameter © Indium Corp.

Autor: Ron Lasky

Zapraszamy 15 września 2023 na TEK.day Gdańsk, zapisz się już dziś!