Bei der Auswahl eines Lotpastenpulvertyps kommt es nicht nur darauf an, das beste verfügbare Pulver auszuwählen. Die Partikel müssen klein genug für die anspruchsvollsten Schablonenöffnungen sein, aber die vollständige Paste muss auch zur Legierung, zum Flussmittelsystem, zur Schablonendicke, zu den Lagerbedingungen, zum Reflow-Prozess und zur erforderlichen Produktionsstabilität passen.
Kurze Antwort:Verwenden Sie die Fünf-{0}}-Ball-Regel als ersten Bildschirm für die schmale Abmessung einer rechteckigen Öffnung. Verwenden Sie für eine kreisförmige Apertur eine konservativere Bewertung der Partikelzahl-, da der nutzbare Bereich von der Mittellinie weg kleiner wird. Berechnen Sie dann das Flächenverhältnis und validieren Sie das Ergebnis durch wiederholtes Drucken und Prüfen der Lotpaste.
Diese Reihenfolge trägt dazu bei, eindeutig ungeeignete Pulvergrößen zu eliminieren. Es ersetzt nicht das technische Datenblatt des Produkts, die Überprüfung des Schablonendesigns oder die Prozessvalidierung.
Warum die Pulvergröße beim Schablonendruck wichtig ist
Lötpastekombiniert Legierungspulver mit einem flussmittelhaltigen Träger. Beim Drucken muss die Paste vor der Rakel rollen, die Öffnung ausfüllen und sich von den Schablonenwänden lösen, während sie auf dem PCB-Pad verbleibt.
Die Pulvergröße beeinflusst, wie viele Partikel eine kleine Öffnung einnehmen können. Die Partikelgröße ist jedoch nur ein Teil des Prozesses. DerFunktionsprinzip der Lotpastehängt auch von der Flussmittelchemie, der Rheologie und dem Erwärmungsverhalten ab.
Halten Sie bei der Pulverauswahl drei Begriffe getrennt:
- Größe des Lotpastenpulversist das allgemeine Thema der Partikelgröße.
- Pulvertypist eine Klassifizierung wie Typ 3, Typ 4, Typ 5 oder Typ 6.
- Obere Partikelgrößenbeschränkung-ist der Wert, der für die erste geometrische Rasterberechnung verwendet wird.
Gehen Sie nicht davon aus, dass jedes Produkt mit der gleichen Typenbezeichnung eine identische kontrollierte Verteilung hat. Verwenden Sie für die endgültigen Berechnungen die tatsächliche Spezifikation des Lieferanten.
Was sind die fünf -Kugel- und Kreis--Apertur-Rasterregeln?
Bei beiden Methoden werden die größten relevanten Pulverpartikel mit der kleinsten Schablonenöffnung verglichen. Sie beantworten eine frühe Frage:
Sind die Partikel klein genug für die Aperturgeometrie, ohne dass die nutzbare Partikelpopulation zu stark eingeschränkt wird?
Sie messen nicht direkt die Pastenfreisetzung, die Übertragungseffizienz oder die endgültige Qualität der Lötverbindung.
Die Fünf-{0}}Ball-Regel für rechteckige Öffnungen
Die Fünf-{0}}-Kugelregel wird üblicherweise auf die engste Abmessung einer rechteckigen Öffnung angewendet.
Mindestöffnungsweite ≈ 5 × obere Partikelgrößengrenze
Für eine Paste mit einer oberen Partikelgröße von 38 μm:
5 × 38 μm = 190 μm
Eine rechteckige Blende mit einer Breite von 200 μm passiert daher diesen geometrischen Schirm knapp.
Die Regel basiert im Allgemeinen auf dem oberen Ende der kontrollierten Partikelverteilung und nicht auf dem durchschnittlichen Partikeldurchmesser. In der technischen IPC-Literatur wird diese Fünf-{1}Teilchen-Beziehung als technische Richtlinie und nicht als vollständige Prozessqualifizierungsmethode erörtert.
Ein konservativer Schirm für kreisförmige Öffnungen
Eine kreisförmige Öffnung führt zu einem anderen Packungsproblem. Über den Mitteldurchmesser passen möglicherweise fünf Partikel, aber die verfügbare Breite nimmt abseits der Mittellinie ab. Eine Paste, die die rechteckige Fünf-{2}}-Kugelberechnung nur knapp besteht, kann daher eine begrenzte Partikelpopulation über die gesamte kreisförmige Fläche liefern.
Ein häufig diskutierter konservativer technischer Screen ist:
Minimaler kreisförmiger Aperturdurchmesser ≈ 8 × obere Partikelgrößengrenze
Für eine obere Partikelgröße von 38 μm:
8 × 38 μm = 304 μm
Eine kreisförmige Öffnung von 275 μm erreicht diesen konservativen Wert nicht, obwohl etwa sieben Partikel der oberen --Größe ihren Durchmesser überspannen können. Die Kombination kann unter gut-kontrollierten Bedingungen noch gedruckt werden, hat aber einen geringeren geometrischen Spielraum als eine Paste mit kleineren Partikeln.
Diese Berechnung der kreisförmigen -Apertur sollte als Screening-Heuristik behandelt werden, nicht als IPC-Anforderung oder universelle Pass/Fail-Regel.
Gängige Arten von Lotpastenpulvern
Die folgenden Bereiche werden üblicherweise für technische Vergleiche verwendet. Bestätigen Sie die genaue Partikelverteilung, Testmethode und Spezifikation anhand des aktuellen Produktdatenblatts, bevor Sie einen Prozess kaufen oder genehmigen.
| Pulvertyp | Gemeinsamer Partikelbereich | Obere Größe wird zum Screening verwendet | Fünf-Ballschwelle | Acht-Partikelkreisförmiger Schwellenwert |
|---|---|---|---|---|
| Typ 3 | 25–45 μm | 45 μm | 225 μm | 360 μm |
| Typ 4 | 20–38 μm | 38 μm | 190 μm | 304 μm |
| Typ 5 | 15–25 μm | 25 μm | 125 μm | 200 μm |
| Typ 6 | 5–15 μm | 15 μm | 75 μm | 120 μm |
Diese Werte erklären, warum Typ 4 möglicherweise Merkmale druckt, die für Typ 3 schwierig sind, und warum Typ 5 oder Typ 6 für feinere Blenden in Betracht gezogen werden kann. Sie bedeuten nicht, dass jede Baugruppe auf das kleinste verfügbare Pulver umsteigen sollte.
Wenn die Partikelgröße abnimmt, können mehr Partikel eine kleine Öffnung belegen und die Definition feiner{0}Merkmale kann sich verbessern. Gleichzeitig nimmt die gesamte Partikeloberfläche zu, sodass Oxidationskontrolle, Lagerung, Flussmittelformulierung und Reflow-Verhalten empfindlicher werden können. Je breiterphysikalische Eigenschaften von Lotpastesollte daher zusammen mit dem Pulvertyp überprüft werden.
Arbeitsbeispiel 1: Eine rechteckige Apertur von 0,20 mm
Betrachten Sie eine rechteckige Öffnung mit einer Mindestbreite von:
0,20 mm=200 μm
Bildschirm Typ 3
5 × 45 μm = 225 μm
Die 200-μm-Apertur ist kleiner als der 225-μm-Rasterwert.
Screening-Ergebnis:Typ 3 besteht nicht über das herkömmliche Fünf-{1}Kugel-Sieb.
Bildschirm Typ 4
5 × 38 μm = 190 μm
Die 200-μm-Apertur ist etwas größer als 190 μm.
Screening-Ergebnis:Typ 4 ist erfolgreich, jedoch mit begrenztem geometrischem Spielraum.
Bildschirm Typ 5
5 × 25 μm = 125 μm
Typ 5 bietet einen erheblich größeren Partikelgrößenspielraum.
Das macht Typ 5 nicht automatisch zum besseren Material. Wenn Typ 4 bereits eine stabile Freisetzung, ein akzeptables Reflow-Verfahren und eine geeignete Lagerleistung bietet, kann der Wechsel zu einem feineren Pulver die Kosten erhöhen oder die Prozessempfindlichkeit erhöhen, ohne ein definiertes Problem zu lösen.
Die Regel sollte eindeutig ungeeignete Optionen eliminieren. Es sollte nicht die gesamte Paste selbst auswählen.
Arbeitsbeispiel 2: Eine kreisförmige Apertur von 0,275 mm
Betrachten Sie nun eine kreisförmige Öffnung mit einem Durchmesser von:
0,275 mm=275 μm
Bildschirm Typ 3
8 × 45 μm = 360 μm
Die Apertur liegt deutlich unter dem konservativen Wert von 360 μm.
Praktische Implikation:Typ 3 verfügt über einen begrenzten geometrischen Spielraum für dieses kreisförmige Merkmal.
Bildschirm Typ 4
8 × 38 μm = 304 μm
Die Apertur von 275 μm bleibt unter dem konservativen Schwellenwert.
275 ÷ 38 ≈ 7.2
Ungefähr sieben Partikel größerer Größe können den Durchmesser überspannen. Typ 4 druckt möglicherweise immer noch erfolgreich, wenn Paste, Schablone und Drucker gut kontrolliert werden, aber er erfüllt das konservative Acht-Partikel-Raster nicht vollständig.
Bildschirm Typ 5
8 × 25 μm = 200 μm
Die 275 μm Apertur übertrifft diesen Wert.
Praktische Implikation:Typ 5 bietet einen größeren Partikelgrößenspielraum und verdient eine Überlegung, wenn Typ 4 kein stabiles Ablagerungsvolumen oder keine stabile Freisetzung erzeugen kann.
Warum Ball-Count-Regeln nur der erste Bildschirm sind
Eine Paste kann das geometrische Partikelsieb passieren und dennoch schlecht drucken. Der Vergleich zwischen Pulver- und -Öffnung berücksichtigt nicht vollständig die Kräfte, die die Paste in der Schablone halten.
Flächenverhältnis
Das Flächenverhältnis vergleicht die Aperturöffnungsfläche mit der Aperturwandfläche. IPC-7525C definiert diese Geometrie in seinen Schablonen-Designrichtlinien.
Für eine rechteckige Öffnung:
Flächenverhältnis=L × B ÷ [2 × T × (L + B)]
Dabei ist L die Länge der Öffnung, W die Breite der Öffnung und T die Dicke der Schablone.
Für eine kreisförmige Blende:
Flächenverhältnis=D ÷ 4T
Dabei ist D der Öffnungsdurchmesser und T die Schablonendicke.
Beispiel für das Verhältnis der bearbeiteten Fläche-
Betrachten Sie eine rechteckige Öffnung mit:
- L=0.40 mm;
- B=0.20 mm;
- T=0.10 mm.
Flächenverhältnis=0.40 × 0,20 ÷ [2 × 0,10 × (0.40 + 0.20)]
Flächenverhältnis=0.08 ÷ 0,12 ≈ 0,67
Dieser Wert liegt nahe an der traditionellen Referenz von 0,66, die häufig für den herkömmlichen Schablonendruck verwendet wird. Es bleibt eher eine erste technische Referenz als eine universelle Akzeptanzgrenze. Pastenformulierung, Lochwandqualität, Beschichtung und Prozesskontrolle können die tatsächliche Leistungsfähigkeit verändern.
Wenn die Schablonendicke bei gleichbleibenden Öffnungsabmessungen zunimmt, vergrößert sich die Wandfläche und das Ablösen wird in der Regel schwieriger. Das Ergebnis der Kugelzählung ändert sich nicht, weshalb Partikelsiebung und Flächenverhältnis getrennt betrachtet werden müssen.
Übertragungseffizienz
Die Übertragungseffizienz vergleicht das auf der Leiterplatte abgeschiedene Pastenvolumen mit dem theoretischen Öffnungsvolumen:
Übertragungseffizienz=Volumen der abgeschiedenen Paste ÷ Theoretisches Aperturvolumen × 100 %
Der Wert sollte zusammen mit der Volumenschwankung und der Druck-zu-Druckkonsistenz ausgewertet werden. Eine akzeptable Anzahlung beweist nicht, dass der Prozess stabil ist.
Andere Faktoren, die die Blendenauslösung beeinflussen
Qualität und Beschichtung der Schablonenwand
Die Paste muss sich von den Öffnungswänden lösen und auf dem PCB-Pad verbleiben. Die Freigabe kann durch Laserschnittqualität, Wandrauheit, Folienmaterial, Elektropolieren, Nanobeschichtung, Abnutzung, getrocknete Paste und Verunreinigungen auf der Schablonenunterseite beeinträchtigt werden.
Eine glatte, gut erhaltene Öffnung-druckt möglicherweise gleichmäßiger als eine raue oder verunreinigte Öffnung mit den gleichen Nennabmessungen.
Nenngröße im Vergleich zur -gebauten Blendengröße
Zeichnungsmaße sind für eine frühzeitige Auswahl hilfreich, die fertige Öffnung kann jedoch aufgrund von Schnitt-, Endbearbeitungs- und Prüftoleranzen abweichen. Wenn ein Design nahe an der Grenze für das Partikel-Größen- oder Flächenverhältnis-liegt, verwenden Sie die gemessenen Abmessungen der gebauten Öffnungen, anstatt sich nur auf den nominalen CAD-Wert zu verlassen.
Pastenrheologie und Prozessbedingungen
Lotpulver ist nur ein Bestandteil der Paste. Das Flussmittelvehikel beeinflusst Viskosität, Scherverdünnung, Füllung, Setzmaß, Trennverhalten, Trocknungswiderstand und Erholung nach Druckerpausen.
Der Druck kann sich auch je nach Rakelgeschwindigkeit und -druck, Trenngeschwindigkeit, Platinenunterstützung, Schablone-zu-Abdichtung, Raumbedingungen, Pastenalter und Häufigkeit der Reinigung der Unterseite der Schablone ändern. Der Artikel überwie sich die Flussmittelchemie auf die Elektronikmontage auswirkterklärt, warum das Fahrzeug nicht ignoriert werden kann.
Wenn die Füllung akzeptabel erscheint, die Freisetzung jedoch inkonsistent bleibt, überprüfen Sie zunächst die Dichtung, den Zustand der Öffnungen, das Trennverhalten und den Zustand der Paste, bevor Sie davon ausgehen, dass die Partikelgröße die einzige Ursache ist.
Sechs-Schritte zur Auswahl des Pulvertyps
Schritt 1: Finden Sie die kleinste kritische Blende
Überprüfen Sie die gesamte Schablone und nicht nur die häufigste Komponente. Notieren Sie die kleinste Breite, den kleinsten Durchmesser, die Öffnungslänge, ungewöhnliche Formen und die lokale Stufen-Schablonendicke.
Schritt 2: Notieren Sie die Blendenform
Klassifizieren Sie jedes kritische Merkmal als rechteckig, quadratisch, kreisförmig, abgerundetes Quadrat, Grundplatte, Fensterscheibe oder eine andere benutzerdefinierte Geometrie. Wenden Sie das Fünf-Kugel-Raster hauptsächlich auf die schmale Abmessung rechteckiger Merkmale an und verwenden Sie eine konservativere Bewertung für kreisförmige Öffnungen.
Schritt 3: Erhalten Sie die tatsächliche Pulverspezifikation
Fragen Sie den Lieferanten nach Pulvertyp, Nennbereich, oberer Partikelgrößengrenze, Partikelformspezifikation, Testmethode und Chargenkontrollinformationen. Berechnen Sie nicht nur anhand eines durchschnittlichen Durchmessers.
Schritt 4: Wenden Sie den geometrischen Bildschirm an
Berechnen Sie die rechteckige Mindestbreite dividiert durch den oberen Partikeldurchmesser. Ein Wert unter fünf deutet darauf hin, dass ein feineres Pulver, eine größere Blende oder eine Designänderung in Betracht gezogen werden sollte.
Bei einer kreisförmigen Apertur ist bei einem Ergebnis unter etwa acht besondere Vorsicht geboten, da die nutzbare Breite von der Mittellinie weg abnimmt.
Schritt 5: Flächenverhältnis berechnen
Berücksichtigen Sie die tatsächliche Schablonendicke. Wenn die Platine sowohl große als auch sehr kleine Ablagerungen enthält, vergleichen Sie den Wechsel des Pulvertyps mit Alternativen wie einer dünneren Folie, einer Stufenschablone, einer modifizierten Öffnung, einer Beschichtung oder einer anderen Abscheidungsmethode. Der Leitfaden zuMethoden zum Auftragen von LotpasteBietet einen breiteren Prozesskontext.
Schritt 6: Validieren Sie mit wiederholtem Drucken und SPI
Bewerten Sie das aufgetragene Volumen, die Übertragungseffizienz, die Volumenschwankung, die Konstanz von Öffnungen{0}}zu-, die Druckkonsistenz von -zu-, das Verhalten nach einer Pause, das Verhalten über die vorgesehene Lebensdauer der Schablone, die Verschmutzung der Unterseite, die Brückenbildung, das Absacken und die Reflow-Leistung.
Inspektion von Lotpastenist besonders nützlich, da es die Ablagerung vor der Platzierung misst und das ursprüngliche Druckproblem durch Reflow verbergen kann. Umfassendere Methoden fürBewertung der Lötleistungkann den finalen Qualifizierungsplan unterstützen.
Häufige Fehler bei der-Pulverauswahl
Nur Pulvertyp aus dem Komponentennamen auswählen
Die Bezeichnung einer BGA-Pitch- oder Chip{0}}-Komponente erfordert nicht automatisch einen universellen Pulvertyp. Paddesign, Lochabmessungen, Schablonendicke, Lochform, Pastenformulierung und Prozessfähigkeit bestimmen den tatsächlichen Bedarf.
Betrachtet man nur die durchschnittliche Partikelgröße
Das obere Ende der kontrollierten Verteilung ist für die geometrische Screening-Berechnung relevanter. Zwei mit demselben Typ gekennzeichnete Produkte können dennoch unterschiedliche Verteilungen und Druckverhalten aufweisen.
Wir gehen davon aus, dass feineres Pulver immer besser ist
Feineres Pulver kann mehr Spielraum für kleine Öffnungen bieten, kann jedoch andere Überlegungen zu Lagerung, Oxidation, Reflow und Kosten mit sich bringen. Wählen Sie das gröbste Pulver, das einen stabilen validierten Prozess bietet.
Ignorieren von Schablonendicke oder -form
Die Regeln für die Kugel-berücksichtigen nicht die Foliendicke, und gleiche Nennabmessungen führen nicht dazu, dass runde und rechteckige Öffnungen gleichwertig sind. Flächenverhältnis und Geometrie müssen gemeinsam überprüft werden.
Eine technische Heuristik als Standardanforderung behandeln
Die Fünf-{0}}Ball-Regel und das konservative zirkuläre-Packungssieb unterstützen eine frühzeitige Auswahl. Die Genehmigung sollte sich auf aktuelle Zeichnungen, Lieferantenspezifikationen, geltende Normen und tatsächliche Prozessdaten stützen.
Genehmigen des Einfügens aus einem Druck
Ein Prozess, der unmittelbar nach dem Einrichten funktioniert, kann sich nach einer Pause oder mehreren Stunden auf der Schablone anders verhalten. Bei der Qualifizierung sollten mehrere Drucke und das vorgesehene Produktionsfenster verwendet werden.
Was in einer Lotpasten-Anfrage enthalten sein sollte
Stellen Sie dem Lieferanten genügend Prozessinformationen zur Verfügung, um ein vollständiges Pastensystem und nicht nur einen Pulvertyp zu empfehlen:
- Lotlegierung und blei-freie oder verbleite Anforderung;
- erforderlicher Pulvertyp, falls bereits angegeben;
- kleinste rechteckige Öffnung;
- kleinste kreisförmige Öffnung;
- nominale und gemessene Schablonendicke;
- kritische Blendenformen;
- kleinster Bauteilabstand;
- Druck-, Spende- oder Strahlverfahren;
- Flussmittelklassifizierung und Reinigungsanforderungen;
- Reflow-Atmosphäre;
- Lagerbedingungen und erwartete Lebensdauer der Schablone;
- aktuelle Version, Übertragungs--Effizienz- oder Defektproblem;
- erforderliche Packungsgröße und Verbrauch.
Für Halbleiter- und -Funktionsanwendungen sehen Sie sich die verfügbaren anHalbleiterlotpasteOptionen. Wenn der Prozess eine kontaktlose Abscheidung anstelle einer herkömmlichen Schablone verwendet,Jet-Drucken von Lotpastekann einen anderen Auswahlansatz erfordern.
Die Auswahl der Legierung bleibt Teil der vollständigen Spezifikation. Der Leitfaden zugängige Zinnlotlegierungen für die Leiterplattenbestückungkann Ihnen helfen, die Legierungsfragen zu definieren, bevor Sie eine Empfehlung anfordern.
FAQ
F: Ist die Fünf-{0}}Ball-Regel eine IPC-Anforderung?
A: Sie wird häufig als technische Richtlinie verwendet, stellt jedoch keine vollständige Material- oder Prozessqualifikationsanforderung dar. Maßgeblich sind geltende Normen, Zeichnungen, Kundenspezifikationen und validierte Prozessdaten.
F: Ist die Acht--Ball-Regel eine IPC-Anforderung für kreisförmige Öffnungen?
A: Es sollte als konservative technische Heuristik für die zirkuläre Packung betrachtet werden, nicht als universelle IPC-Anforderung. Die tatsächliche Leistungsfähigkeit hängt vom gesamten Schablonen- und Kleisterprozess ab.
F: Kann Typ 4 eine rechteckige Öffnung von 0,20 mm drucken?
A: Bei einer oberen Partikelgröße von 38 μm liegt der Schwellenwert für fünf -Kugeln bei 190 μm. Eine 200-μm-Öffnung passiert das geometrische Sieb nur knapp, das Flächenverhältnis und wiederholte Drucktests müssen jedoch noch überprüft werden.
F: Ist Typ 5 immer besser als Typ 4?
A: Nein. Typ 5 bietet mehr geometrischen Spielraum für kleine Öffnungen, aber die richtige Wahl hängt auch von der Freisetzung, dem Reflow-Verhalten, der Lagerung, den Kosten und der Produktionsstabilität ab.
F: Was ist Lotpaste vom Typ 4.5?
A: Typ 4.5 ist eine Lieferanten- oder Spezifikationsbezeichnung, die für eine Verteilung zwischen herkömmlichen Typ-4- und Typ-5-Bereichen verwendet wird. Gehen Sie nicht von einem universellen Bereich aus; Verwenden Sie das aktuelle Produktdatenblatt und die Obergrenze für die Partikelgröße.
F: Ersetzt das Flächenverhältnis die Fünf-{0}}Ball-Regel?
A: Nein. Die Partikelanzahl beurteilt die Pulvergröße im Verhältnis zur Öffnung. Das Flächenverhältnis bewertet die Öffnungsfläche im Verhältnis zur Wandfläche der Öffnung-. Sie beantworten unterschiedliche Fragen und können beide erforderlich sein.
F: Wie soll die endgültige Entscheidung überprüft werden?
A: Verwenden Sie wiederholtes Drucken, SPI-Daten, Pausentests, Schablonenlebensdauertests und Reflow-Inspektion unter den vorgesehenen Produktionsbedingungen.
Abschluss
Die Fünf-{0}}Kugelregel und ein konservativer kreisförmiger -Aperturbildschirm sind nützliche Methoden, um die Größe des Lotpastenpulvers mit der Schablonengeometrie zu vergleichen. Es handelt sich hierbei um Erstfilter, nicht um Garantien.
Beginnen Sie mit der kleinsten kritischen Apertur und der tatsächlichen Obergrenze der Partikelgröße des Lieferanten. Überprüfen Sie dann die Dicke der Schablone, berechnen Sie das Flächenverhältnis, überprüfen Sie die fertige Öffnung und validieren Sie die Übertragungseffizienz durch wiederholtes Drucken und SPI.
Das Ziel besteht nicht darin, das feinste verfügbare Pulver anzugeben. Es geht darum, eine Pulver- und Pastenformulierung auszuwählen, die im gesamten erforderlichen Produktionsfenster stabile, wiederholbare Ablagerungen erzeugt.
Für eine Empfehlung basierend auf Legierung, Pulvertyp, Öffnungsgeometrie, Schablonendicke und Druckbedingungen verwenden Sie dieYIHMA-AnfrageformularoderKontaktieren Sie das YIHMA-Team.
