ЗВІДКИ БЕРЕТЬСЯ ВЕЛИКИЙ ОБ’ЄМ ПАСТИ, ЩО НАНОСИТЬСЯ

07.03.2023 |

Причиною занадто великого об’єму пасти, що наноситься, найчастіше є витік пасти під трафарет, але часто ця проблема є просто помилковою тривогою з боку SPI (Solder Paste Inspection).

Часто в процесі PCBA на контактних площадках утворюється надто великий — більше, ніж заплановано — об’єм пасти, що може призвести до подальших дефектів у схемі, наприклад, утворення моста. Однак не менш поширеними є помилкові тривоги від SPI, які повідомляють про великий об’єм нанесеної пасти, хоча насправді кількість пасти сформована належним чином.

Брайан Сміт (Brian Smith), генеральний директор Electronic Assembly Americas у DEK, пише, що основною причиною може бути погане прилягання трафарету до друкованої плати: «Можливо отримати більший об’єм нанесеної пасти, ніж планувалося, і найбільш ймовірним сценарієм є те, що трафарет погано контактує із поверхнею друкованої плати під час циклу друку. Будь-який проміжок між платою та трафаретом може бути прямою причиною вищої висоти пасти, ніж теоретично очікувалося б на основі товщини трафарету. Однак я б сказав, що якщо процес друку налаштовано правильно, тобто немає зазору між трафаретом і друкованою платою, майже неможливо передати більше 100% від очікуваного об’єму».

Однак, коли справа доходить до помилкових показань SPI, явище «собачих вух», тобто утворення нанесень пасти із завернутими краями, вступає в дію: «Найпоширеніший спосіб зчитування занадто великої кількості пасти пов’язаний з програмними алгоритмами в SPI. Прикладом того, як можуть виникати помилкові показання, є феномен «собачих вух»: SPI може зчитувати висоту нанесеної пасти вздовж краю, а не в центрі. Коли це станеться, загальний обсяг буде розраховано неправильно, і результат може перевищити 100% очікуваного значення».

Фріц Байл (Fritz Byle), інженер-технолог компанії Astronautics, перераховує ще багато причин надмірних нанесень пасти і помилкових тривог SPI: «Є дві можливі ситуації: ефективність перенесення пасти справді буде більшою за 100% [тобто, більша, ніж запланована кількість], і також можливо, що постійна помилка в системі вимірювання паяльної пасти також може призвести до помилкового показника ефективності перенесення, що перевищує 100%. По-перше, варто перерахувати кілька причин, чому продуктивність передачі може фактично перевищити заплановані значення:

  • Шаблон накладено на друковану плату із занадто малим зусиллям. Це може бути спричинено забрудненням нижньої частини трафарету частинками припою поблизу отворів або складною топографією друкованої плати, зокрема паяльною маскою.
  • Розміри отвору шаблону не повністю відповідають файлу дизайну. Розміри отворів по осям X/Y можуть бути неправильними, тому товщина шаблону може бути неправильно обрана. У площині X/Y розмір апертури насправді більше варіюється, ніж зазвичай передбачається, і цілком можливо, що апертури трохи більші, ніж планувалося. Слід також пам’ятати, що збільшення лінійних розмірів на 10% відповідає збільшенню площі поверхні, а отже, і об’єму на 21%. Причому товщина листа може бути неоднорідною і трохи відрізнятися від номінальної.
  • Ракель не очищає трафарет ретельно. Якщо ракель ковзає навіть по одному шару частинок паяльної пасти, він додає «фантомному» трафарету майже два міл додаткової товщини.
  • Паста проникає під трафарет. Якщо проміжок між трафаретом і друкованою платою занадто великий, паста продавлюється під трафарет, що збільшує об’єм нанесення. Крім того, якщо конструкція передбачає однаковий розмір отвору і контактної площадки, навіть найменший зсув створює щілину, через яку паста може продавитися. Зазвичай це невеликий обсяг, але в деяких ситуаціях він може бути критичним.

Тепер давайте розглянемо кілька причин, чому SPI може повідомляти про надмірну кількість паяльної пасти, хоча це насправді не так:

  • Помилка опорної площини. Вимірювальна система повинна обчислити відстань між верхньою поверхнею нанесеної пасти та поверхнею контактної площадки, навіть якщо вона не бачить саму контактну площадку. Метод, який використовує машина, може мати певне наближення. Деякі машини використовують відносно складні алгоритми, а інші просто менш точні. Параметри самої друкованої плати можуть впливати на напрямок і/або величину зазначеного наближення. Якщо пристрій вважає, що контактна площадка нижча, ніж вона є насправді, заявлений обсяг буде вищим за фактичний.
  • Затінення. Ця помилка виникає, коли в системі датчиків є відхилення від напрямку. Деякі системи насправді не дуже добре бачать вертикальні краї, тому вони можуть додати «фантомний» об’єм, ніби обсяг пасти має форму піраміди, а не цегли. Цей тип зсуву не такий поширений або виражений у сучасних системах. Похибку можна усунути, точно вимірявши один і той же зразок у різних орієнтаціях.
  • Неправильна частота вибірки по осях X/Y. Система з низькою роздільною здатністю по осях X/Y може сприймати обсяг пасти з великим піднятим краєм («собачі вуха») як таке, що має помилково високу висоту. Подібна помилка не є поширеною в сучасних системах.

Як ви бачите, є багато можливостей для варіацій у процесі друку, як справжнього, так і помилкового. Важливо, щоб ми розуміли, яке явище насправді має місце, а яке ні. Тому надзвичайно важливо розуміти вашу систему вимірювання, включаючи «діапазон похибок» для будь-яких звітних значень. Зазвичай це досягається за допомогою структурованих тестів та аналізу системи. Такі тести можуть передбачати численні вимірювання одного зразка, включаючи вимірювання в різних орієнтаціях. Вони також можуть включати вимірювання зразка на спеціальних підкладках, щоб зменшити або усунути проблему визначення висоти».

Пітер Біокка (Peter Biocca), старший інженер із розвитку ринку в Kester, вказує на ще одну причину надмірного нанесення, яку обидва цитовані раніше експерти не згадують: «Отримання більшої висоти та об’єму паяльної пасти, ніж товщина трафарету, може статися через стиснення суміші порошку і флюсу. На гідродинамічні властивості паяльної пасти впливатимуть передній кут ракеля та сила його прикладання.

Тому в деяких випадках після друку з’являється більше паяльної пасти, ніж очікувалося. Більший передній кут ракеля в поєднанні з надмірним тиском може призвести до більшого об’єму нанесеної пасти. Це також певною мірою залежить від реології паяльної пасти та хімічних компонентів, які використовуються у флюсі».

За матеріалами сайту https://tek.info.pl