Los SMC (Componentes de Montaje Superficial) se han vuelto cada vez más populares en la industria de fabricación de productos electrónicos debido a sus ventajas de tamaño reducido, bajo costo y alta fiabilidad. Hasta ahora, los SMC dependen de la soldadura por refusión como el principal método para fijarlos en las PCB (Placas de Circuito Impreso), y el rendimiento de la soldadura por refusión está directamente relacionado con el de los productos finales. Sin embargo, como defecto común que suele encontrarse en el proceso de ensamblaje SMT (Tecnología de Montaje Superficial), las bolas de soldadura se producen por muchas razones y son tan difíciles de controlar que se han convertido en una de las principales preocupaciones en el proceso de ensamblaje SMT.
En términos generales, las bolas de soldadura tienen un diámetro en el rango de 0,2 mm a 0,4 mm y suelen encontrarse principalmente en los laterales de los componentes de chip. A veces, las bolas de soldadura pueden encontrarse alrededor de las patillas de los circuitos integrados (IC) y de los conectores. Por un lado, las bolas de soldadura afectan la apariencia de los productos electrónicos. Por otro lado, las bolas de soldadura pueden desprenderse, provocando cortocircuitos en los SMD (dispositivos de montaje superficial), lo que reduce sustancialmente la fiabilidad de los productos electrónicos, lo cual es especialmente problemático en las PCB ensambladas con alta densidad y patillas finas.
Hasta ahora, PCBCart se ha convertido en un proveedor profesional de soluciones de PCB, incluyendo fabricación de PCB, abastecimiento de componentes y ensamblaje SMT, después de más de 20 años de esfuerzo y dedicación. Los ingenieros de procesos de nuestro almacén han estado estudiando constantemente medidas esenciales para eliminar las bolas de soldadura enProceso de ensamblaje SMTy se han resumido algunas medidas útiles basadas en su profundo análisis de la causa de las bolas de soldadura.
Es evidente que las bolas de soldadura se generan por muchas causas durante el proceso de ensamblaje SMT. En general, las causas pueden clasificarse en dos tipos: causas relacionadas con los materiales y causas relacionadas con la tecnología.
• Causas materiales
→ Pasta de soldadura
a. Bajo coeficiente de tixotropía;
b. Colapso en frío o colapso ligeramente térmico;
c. Demasiado fundente o baja temperatura de actividad;
d. Oxidación del polvo de estaño o partículas metálicas desiguales;
e. Absorción de humedad;
→ PCB
a. Espacio reducido entre las almohadillas de la PCB;
b. Almohadillas o componentes con baja soldabilidad;
→ Plantilla
a. Pared de apertura con rebabas;
→ Hoja de raspado
a. Demasiado bajo de peso;
b. Cuchilla de raspado deformada.
• Causas tecnológicas
a. Cantidad demasiado grande;
b. Hay pasta de soldadura residual entre la plantilla y la PCB;
c. Energía desequilibrada o ajuste inadecuado de la temperatura de soldadura;
d. Presión de montaje demasiado alta;
e. Demasiado espacio entre la PCB y la plantilla;
f. Hoja raspadora con un ángulo pequeño;
g. Plantilla con pequeñas aberturas;
h. La pasta de soldadura se aplica de forma incorrecta;
i. Otras causas, incluyendo el personal, el equipo y el entorno.
Medida n.º 1: Elija la pasta de soldadura compatible con los requisitos de SMT.
La selección de la pasta de soldadura afecta directamente la calidad de la soldadura. Tienden a formarse esferas de soldadura cuando la pasta de soldadura presenta un contenido metálico inadecuado, oxidación, partículas de IMC y un espesor incorrecto sobre la almohadilla. Antes de determinar la pasta de soldadura, es necesario probarla para confirmar si puede aplicarse en el ensamblaje SMT de gran volumen. La pasta de soldadura compatible con los requisitos de SMT presenta los siguientes atributos:
a. Alto contenido de metal
Normalmente, la pasta de soldadura presenta un contenido metálico del 88% al 92%. A medida que aumenta el contenido metálico en la pasta de soldadura, también se incrementa su viscosidad, lo que permite contrarrestar eficazmente el esfuerzo generado por la vaporización. Además, el mayor contenido de metal hace que el polvo metálico sea más compacto, de modo que el polvo metálico se combina con facilidad en lugar de separarse. Asimismo, el mayor contenido de metal evita que la pasta de soldadura se colapse y dificulta la formación de esferas de soldadura.
b. Oxidación controlada de la pasta de soldadura
En lo que respecta a la pasta de soldadura, un mayor contenido de óxidos metálicos siempre conduce a una mayor resistencia de combinación entre el polvo metálico. Posteriormente, se produce una humectabilidad insuficiente entre la pasta de soldadura, las almohadillas y los SMD, lo que reduce su soldabilidad. Se ha resumido que la aparición de esferas de soldadura es directamente proporcional al óxido metálico. Por lo tanto, el óxido debe controlarse rigurosamente por debajo del 0,05% en la pasta de soldadura para evitar que se generen esferas de soldadura.
c. Tamaño de partícula metálica más grande
Cuanto más pequeño es el tamaño de las partículas metálicas, mayor será el área de superficie total de la pasta de soldadura, lo que conduce a una mayor oxidación que aumenta la probabilidad de generación de esferas de soldadura.
d. Espesor reducido de pasta de soldadura en la almohadilla
El espesor normal de la pasta de soldadura sobre la almohadilla está entre 0,1 mm y 0,2 mm. Cuando la pasta de soldadura sobre la almohadilla es demasiado gruesa, generalmente se debe al colapso, lo que produce esferas de soldadura.
e. Contenido y actividad de fundente controlados
Un contenido de fundente demasiado alto tiende a hacer que la pasta de soldadura se colapse parcialmente, formando esferas de soldadura. Si el fundente presenta una menor actividad, tendrá un mal desempeño en la desoxidación, generando esferas de soldadura.
f. Almacenamiento y aplicación adecuados
En términos generales, la pasta de soldadura debe almacenarse en un rango de temperatura de 0 a 10 ℃. Antes de su aplicación, la pasta de soldadura debe someterse a un tratamiento de calentamiento y nunca debe utilizarse hasta que su temperatura haya subido completamente a la temperatura ambiente. Debe agitarse de acuerdo con las instrucciones establecidas. Después de extraer suficiente pasta de soldadura del frasco, la tapa debe volver a colocarse de inmediato. Las placas que han pasado por la impresión deben someterse a soldadura por refusión en un plazo de dos horas.
Medida n.º 2: La abertura de la plantilla debe estar correctamente diseñada.
El grosor de la plantilla debe diseñarse de manera adecuada y la relación de apertura debe controlarse rigurosamente. El grosor de la plantilla se determina por los SMD con los pasos más finos en la PCB. Se deben seleccionar plantillas relativamente delgadas y evitar las plantillas gruesas.
Pueden producirse algunos defectos cuando las aberturas del esténcil presentan una relación y una forma inadecuadas, lo que conduce a la generación de bolas de soldadura. Cuando las aberturas presentan una relación inadecuada, la pasta de soldadura tiende a imprimirse sobre la máscara de soldadura, de modo que se formarán bolas de soldadura durante el proceso de soldadura por refusión.
Medida n.º 3: Se debe mejorar la calidad de la limpieza de la plantilla.
La mejora de la calidad de limpieza del esténcil es beneficiosa para la mejora de la calidad de impresión. En el proceso de impresión de pasta de soldadura, la superficie del esténcil debe limpiarse cuidadosamente y la pasta de soldadura residual debe eliminarse a tiempo para evitar que se formen bolas de soldadura durante el proceso de soldadura por refusión. Sin embargo, si el esténcil se limpia de manera inapropiada, la pasta de soldadura que queda en la parte inferior de las aberturas del esténcil se acumulará alrededor de las mismas, lo que tenderá a causar la formación de bolas de soldadura.
Medida n.º 4: Debe reducirse el estrés creciente.
En realidad, el estrés de montaje también es una de las principales causas de las bolas de soldadura, pero recibe poca atención por parte de la gente. El estrés de montaje está determinado por factores como el grosor de la PCB, la altura de los componentes y el ajuste de la presión de la boquilla de la montadora de chips. Si el estrés de montaje es demasiado alto, la pasta de soldadura será exprimida fuera de la almohadilla y la pasta de soldadura expulsada se convertirá en bolas de soldadura después del proceso de soldadura por refusión. Para resolver este problema, el estrés de montaje puede reducirse hasta un punto en el que los componentes puedan colocarse sobre la pasta de soldadura impresa en la almohadilla y puedan ser presionados adecuadamente. Diferentes componentes requieren distintos niveles de estrés de montaje y este debe ajustarse de manera racional.
Medida n.º 5: Se debe aumentar la soldabilidad de los componentes y las almohadillas.
La soldabilidad de los componentes y las almohadillas tiene un efecto directo en la generación de bolas de soldadura. Si tanto los componentes como las almohadillas sufren una oxidación severa, parte del flux puede consumirse debido al exceso de óxidos, de modo que también pueden generarse bolas de soldadura por una soldadura y humectabilidad incompletas. Por lo tanto, debe garantizarse la calidad de entrada de los componentes y las PCB.
Medida n.º 6: La curva de temperatura de soldadura debe optimizarse.
Las bolas de soldadura se forman de manera auténtica en el proceso de soldadura por refusión, cuyo proceso contiene cuatro fases: precalentamiento, aumento de temperatura, soldadura por refusión y enfriamiento. El objetivo del precalentamiento y del aumento de temperatura es reducir el impacto térmico sobre la PCB y los componentes para garantizar que la pasta de soldadura fundida pueda volatilizarse parcialmente, evitando que la temperatura aumente demasiado rápido y provoque colapsos o salpicaduras, que son la causa principal de las bolas de soldadura.
Para obtener una curva de temperatura optimizada en el horno de soldadura por refusión, la solución es controlar la temperatura de la refusión y evitar que la temperatura aumente demasiado rápido en la fase de precalentamiento. La velocidad de aumento de la temperatura debe controlarse a 2 ℃/s o menos y la temperatura de la pasta de soldadura, los componentes y las almohadillas debe elevarse al rango de 120 ℃ a 150 ℃. Como resultado, el impacto térmico sobre los componentes puede reducirse durante la fase de soldadura por refusión.
Medida n.º 7: Otros elementos deben estar bien controlados.
Normalmente, la temperatura óptima para la impresión de pasta de soldadura se encuentra en el rango de 18 a 28 ℃, y la HR (Humedad Relativa) entre el 40 % y el 70 %. Si la temperatura es demasiado alta, la pasta de soldadura presentará baja viscosidad; si la HR es demasiado alta, la pasta de soldadura absorberá más agua. El resultado de ambas situaciones es la generación de esferas de soldadura. Por lo tanto, la temperatura y la HR del taller deben estar bien controladas.
La generación de defectos de bolas de soldadura es un proceso tan complicado que resulta de una gran cantidad de causas. Por lo tanto, es necesario tener en cuenta elementos integrales para evitar que se generen bolas de soldadura. En resumen, la plantilla debe diseñarse con precisión, con parámetros de apertura compatibles con los requisitos de SMT; la pasta de soldadura debe almacenarse y aplicarse de acuerdo con normativas rigurosas; la presión de montaje debe controlarse en una medida adecuada; y la curva de temperatura de la soldadura por refusión debe optimizarse.
Según la experiencia de más de 20 años de PCBCart en el ensamblaje SMT, se ha descubierto que entre el 60 % y el 80 % de las bolas de soldadura se deben a una presión de montaje inadecuada. Por lo tanto, se debe prestar la máxima atención al ajuste de la presión de montaje en la montadora de chips, de modo que la pasta de soldadura no sea exprimida fuera de la almohadilla, reduciendo así las probabilidades de formación de bolas de soldadura.
Los componentes de montaje superficial (SMCs) ofrecen ventajas muy significativas en la producción de productos electrónicos, incluyendo tamaño reducido, bajo costo y alta fiabilidad. Sin embargo, uno de los desafíos en el ensamblaje SMT es la formación de bolas de soldadura, lo que afecta la calidad y el rendimiento del producto. Estos defectos tienden a causar cortocircuitos, especialmente en placas de alta densidad. Las soluciones para este problema incluyen la selección adecuada de la pasta de soldadura, la optimización del diseño del esténcil y un proceso de soldadura por refusión controlado.
PCBCart aprovecha más de 20 años de experiencia en el ensamblaje SMT para minimizar la aparición de bolas de soldadura y mejorar la calidad del producto. Nuestros ingenieros experimentados toman medidas proactivas para garantizar un alto rendimiento y fiabilidad. Asóciese con PCBCart para la fabricación de sus PCB y experimente un excelente control de calidad. Contáctenos hoy para obtener una cotización completa y descubra cómo nuestros métodos personalizados pueden optimizar el éxito de su ensamblaje.
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