Azonos, teljesen halogénmentes pasztaközeg különféle ötvözetekkel, sokrétű feladatokra

Az elektronikai ipar az egyik leggyorsabban fejlődő iparág. A fejlődés megjelenik a gyártásban használt anyagok terén is. A forraszpaszták jelentős változásokon mentek keresztül az elmúlt 10 évben. Tíz évvel ezelőtt elvétve lehetett találni ólommentes forraszpasztát. Elő­ször csak a pasztákban lévő forraszötvözetet cserélték ólommentesre, ami jelentősen megszűrte a lehetséges alternatívákat. Ezután folytattak kísérleteket a forrasz­ötvözetek optimalizálására. Ekkor alakultak ki az ón-ezüst-réz ötvözetek, előbb 3,8% Ag- és 0,7% Cu-tartalommal (SAC/TSC 387, Multicore jelölés: 96SC), majd az ezüst drágulása mindinkább előtérbe helyezte a 3,0% Ag- és 0,5% Cu-tartalmúakat (SAC/TSC 305 Multicore jelölés: 97SC). Ezzel egy időben elindultak a fejlesztések az ólommentes forraszpaszták folyasztószerrendszereinek optimalizálására. A fejlődés azóta is folyamatos, az eredményeket jelzik a mérőtűvel átszúrható, nem ragadós (pin testable) folyasztószer-maradványok, jobb nyomtathatóságú, egyre kisebb apertúrákhoz alkalmas, következésképpen mind kisebb forraszszemcsékkel készülő, majd a teljesen halogénmentes (halide and halogen free) forraszpaszták.

A JPCA, IEC, IPC szabványok halogén-mentesnek nevezik azt az anyagot, ami összesen kevesebb, mint 1500 ppm, külön-külön pedig maximum 900 ppm klórt és brómot tartalmaz. A hosszú távú megbízhatóság és a környezetvédelem teljesen halogénmentes anyagért kiáltott. A halogének és ionos vegyületeik jelentős szerepet játszanak a fém-oxidok eltávolításában, valamint a paszta stabilitásában, így teljesen halogénmentes anyag előállítása nem egyszerű feladat.

Az ólommentes forrasztások megbízhatóságának növelése, valamint az ólommentes átállás óta tapasztalható alapanyag-drágulás újabb forraszötvözetek kifejlesztését indította meg. Az ezüst árának emelkedése szükségessé tette alacsony ezüsttartalmú forraszpaszták kifejlesztését. Ma már egyre több gyártó gyárt már forraszpasztát SAC0307 ötvözettel (0,3% Ag, 0,7% Cu). Az ólomtartalom egy forraszötvözet tulajdonságait több szempontból javította. Az alacsonyabb ár mellett jelentősen javította a kötés megbízhatóságát alacsonyabb hőmérsékleten, valamint a termikus kifáradásállóságot. A legújabb fejlesztések olyan ólommentes ötvözet kifejlesztésére irányultak, ami a hőciklusteszteken legalább azt az eredményt hozza, amit az ólmos forraszanyagok, mivel az ólommentes forraszok magasabb hőmérsékleten és a hőciklusteszteken általánosságban nem bizonyultak olyan megbízhatóak, mint az ólomtartalmúak. A megoldás a problémára a 90iSC (Innolot) ötvözet lett aminek az ólmos forraszoknál megszokottnál is jobb a megbízhatósága. Az Innolot hatalkotós ötvözet, az ón-ezüst-réz mellett, bizmutot, antimont és nikkelt is tartalmaz (SnAg3.8Cu0.7Bi3Sb1.4Ni0.15).

Mindazon gyártóknak, akik eddig a magas megbízhatósági követelmények miatt nem váltottak az ólommentes technológiára, az új ötvözet lehetőséget ad a váltásra, az egyre szigorodó környezetvédelmi előírások betartására.

Az alkatrész-kivezetések — és ezzel együtt a stencilapertúrák — drasztikus méretcsökkenése egyre finomabb szemcseméreteket követel meg a forraszpasztáktól. A 2000-es évek fordulóján általános volt a Type 3 besorolású (IPC-J-STD-006) paszta használata, Multicore jele: AGS, szemcseméret-tartománya: 25—45 µm. Ma már mind nagyobb a Type 4-be tartozó DAP (20—38 µm) alkalmazásának részaránya, és megjelent a KBS (10—25 µm), ami a Type 5-nek felel meg.

Bár a környezetvédelem miatt fejlesztették ki a tisztítást nem igénylő forraszpasztákat, manapság egyre nagyobb igény merül fel a panelek tisztítására azok alakkövető lakkal való bevonása, vagy kiöntés előtt. A folyasztószer-maradványok tisztíthatósága egyre inkább alapkövetelmény az amúgy tisztítást nem igénylő folyasztószerrel rendelkező paszták esetén is.

Multicore forraszpaszták és fejlesztésük mozgatórugói

Az új Henkel Multicore HF212 forraszpaszták megfelelnek a fenti kritériumoknak. Ugyanaz a forraszpasztaközeg elérhető a szokásos SAC-ötvözettel, az alacsony ezüsttartalmú ötvözettel, valamint a nagy megbízhatóságú 90iSC-ötvözettel is. Ez jelentős elő­nyökkel járhat a gyártók részére. Amennyiben a gyártási folyamatban szerepel paneltisztítás, a tisztítási folyamatot nem szükséges a különböző ötvözetű forraszpasztákra optimalizálni. A folyasztószer-maradványok megbízhatóságának vizsgálati eredményei használhatók a különböző forraszötvözetű pasztával gyártott paneleknél, ami költséges vizsgálatokat tesz szükségtelenné. A paszta jellemzője a hosszú nyitott idő a stencilen, ami akár 4 órás nyomtatási szünet után is megfelelő első nyomatot eredményez, és 72 órai stencilen töltött szünet után is csak 3-szor kell átmozgatni a pasztát ahhoz, hogy a nyomtatási folyamat stabilan jó legyen.

A kisebb volumenű gyártások esetén a körülmények (pl. alkatrészek tárolási lehetőségei, felhasznált paszta mennyiségének aránya a stencilen minimálisan szükséges mennyiséghez) a legtöbbször nem nevezhetők ideálisnak. A Multicore HF212 forraszpaszták folyasztószere megfelelően aktív ahhoz, hogy még a rosszul forrasztható alkatrészek (például CuNiZn) forrasztása is jó legyen. A paszta jól megfelel azon vevők igényeinek, akik sokfajta panelt gyártanak kis szériában, köszönhetően az előző generációs pasztákhoz képest javított stencilélettartamnak.

A hosszú élettartamra tervezett berendezéseknek — például az autóelektronika, ipari elektronika, de a mostanában felfutó LED-es világítás területén — a halogénmentes folyasztószer nagyobb megbízhatóságot eredményez, ami nemcsak a végfelhasználó számára előnyös, hanem a gyártónak is, hála a kevesebb reklamációnak.

A Henkel elektronikai termékeit, így az új Multicore HF212 forraszpasztákat is, a Microsolder Kft. forgalmazza Magyarországon, természetesen megfelelő műszaki támogatás mellett.