A forraszpaszták fejlesztése bonyolult, nagy elméleti felkészültséget és széles körű gyakorlati tapasztalatokat igénylő feladat.
A forraszpasztával szemben támasztott követelményekből csak ízelítőül néhány: hosszú nyitott idő, alacsony zárványosodási hajlam, nagy nedvestapadási erő, aktív folyasztószer a jó nedvesítésért akár nehezen forrasztható alkatrészek és panelek esetén is, halogénmentesség, biztonságos, nem korrozív maradék, tűvel tesztelhetőség, esetenként a maradék lemoshatósága, alacsony késnyomással, nagy sebességgel való finomrajzolatú nyomtathatóság, első nyomtatásnál is kiváló nyomat, mindezt akár magas hőmérsékleten és magas páratartalom mellett is biztosítva. Alapvető elvárás, hogy a forrasztás után ne találjunk óngolyókat és forraszhidakat a panelen. Az optikai ellenőrzés megkönnyítése miatt átlátszó és alacsony mennyiségű maradék az elvárás.
A forraszpaszták tulajdonságát az alkalmazott ötvözet, annak szemcsemérete, eloszlása, alakja és a használt folyasztószer (medium) együttesen határozza meg.
Forraszötvözetek
Általánosan a SAC305 és a SAC387 ötvözet terjedt el. Néhány gyártó indiumot is ad az ötvözethez. Ez valamelyest alacsonyabb olvadásponttal, jobb mechanikai tulajdonsággal rendelkezik, mint az alap SAC-ötvözet. Ezen előnyök ellen szól a magasabb ár és a korrózióra való hajlam. További gondot okoz az ilyen anyagok korlátozott eltarthatósága, ami a Magyarországon szokásos hullámzó gyártási igények miatt nagy gondot jelenthet az anyaggazdálkodásban. Speciális folyasztószer-rendszerre van szükség, ami a forraszkötést teljesen befedve gondoskodik annak védelméről. Amennyiben ezt a réteget valamilyen módon megbontjuk (pl. rework során, vagy a teszteléskor a tűvel), akkor a panel védelméről lakkozással kell gondoskodni. Ezek az indiumtartalmú forraszpaszta olyan korlátai, amiket már a panel tervezésekor figyelembe kell venni.
Az utóbbi pár évben a fémárak jelentősen megnőttek, így az alacsonyabb ezüsttartalmú ötvözetekkel költségcsökkentést lehet elérni, hiszen a szokásos SAC-ötvözetekben az ezüst ára az alapanyagok árának nagyjából a felét adja úgy, hogy az ötvözet csak nagyjából 3% ezüsttartalommal rendelkezik. Az ezüstmentes, vagy alacsony ezüsttartalmú ötvözeteket viszont rosszabb nedvesítés jellemzi, ami például a hullámforrasztásnál a furatkitöltésben vehető észre. Az ezüst nem csak a nedvesítést javítja, hanem a forraszkötés mechanikai tulajdonságaira is jótékony hatással van, ami a hőciklus- és ejtési teszteken elért szignifikáns különbségben mutatkozik meg. Ez azoknál a berendezéseknél különösen fontos, ahol a rendszer nem helyhez kötött, vagy szélsőséges hőmérsékleti hatások érhetik, például a mobiltelefonok, vagy az autóelektronikai termékek esetében.
Az alacsony ezüsttartalmú SAC-ötvözetek nem eutektikusak, a likvidus hőmérséklet közelít az eutektikus SnCu-ötvözet 227 °C-os olvadáspontjához. Az ilyen ötvözetekből készült forraszpasztákkal történő forrasztási művelet során hosszabb olvadáspont felett töltött időre lehet szükség. Ez viszont problémát okozhat a második oldali forrasztásnál, illetve az azt esetenként követő hullám- vagy szelektív forrasztásnál OSP-bevonatos panelek esetén. Természetesen a folyamatot javíthatjuk nitrogén-atmoszférás reflow-forrasztással, de ennek költsége kompenzálja az olcsóbban előállítható paszta miatt elérhető megtakarítást.
Szemcseméret
Az egyre kisebb alkatrészek miatt a forraszpaszták szemcsemérete is mind kisebb. Ma már egyre elterjedtebb a 4-es szemcseosztályú paszta. Minél kisebb a szemcse mérete, annál nagyobb a fajlagos felülete, ami a felületének oxidációja miatt nem a legjobb. Amennyiben a technológia nem igényli, nem célszerű a finomabb forraszporból előállított forraszpaszta használata. Ráadásul a finomabb szemcseméret ugyanolyan fémtartalom esetén magasabb viszkozitást eredményez a forraszpor nagyobb felülete miatt. Ugyanez okból az oxidáció veszélye is nagyobb. A magasabb viszkozitás nagyobb késnyomást igényel, ami a második oldal nyomtatásánál okozhat gondot, ha az alátámasztás nem megfelelő. Előny viszont, hogy a paszta tapadása az alkatrészekhez nagyobb lesz, ami beültetésnél hasznos lehet.
Image
Néhány vásárlónk még nem tért át teljesen az ólommentes technológiára, hanem a vevői igények szerint gyárt ólmos, illetve ólommentes pasztával. Emiatt a reflow-profilt meg kell változtatni a váltásoknál, vagy az ólommentes profillal kell forrasztani az ólmos forraszpasztával nyomtatott paneleket, amire nem mindegyik ólmos forraszpaszta alkalmas. Amennyiben az ólommentes SAC-pasztát ólmos folyamathoz beállított profillal próbáljuk meg újraömleszteni, jó forrasztásra semmiképp sem számíthatunk.
Az új Multicore forraszpaszták fejlesztésénél fontos szempont volt az, hogy rövid reflow-profillal is jó forrasztást lehessen elérni. Ez előnyös azoknál a felhasználóknál, ahol a kemence kapacitása nem elég (például régi, kisméretű reflow-kemencéknél), de azoknál a felhasználóknál is, ahol váltva használnak ólmos, illetve ólommentes pasztát, hiszen az ólmos paszta jobban elviseli a rövidebb ólommentes profilt, mint a hosszút. (Ehhez természetesen az is szükséges, hogy az alkatrészek is elviseljék az ólmos forrasztás során használt profilhoz képest magasabb csúcshőmérsékletet.)
További előnye az ilyen anyagoknak, hogy a rövidebb reflow-profil alatt nem romlik annyira az OSP-felületvédelemmel ellátott panelek forraszthatósága, ami megkönnyíti a második oldali reflow-forrasztást, valamint az esetenként utána következő hullámforrasztást is. Minél rövidebb a profil, annál kisebb a forraszpaszta hő okozta degradációja. Az aktivitásból kevesebb használódik el oxidációgátlásra, több jut a nedvesítés javítására. A rövidebb profil alatt a panel méretei kevésbé változnak meg, csökkentve a második oldali nyomtatás során felmerülő pozicionálási problémákat.
Az ilyen paszták használatával jelentős költségcsökkentést lehet elérni, az átállási idők lerövidülnek, a javítási ráfordítások mérséklődnek.
További információ
