Taal wijzigen
Introductie
De keuze van de soldeerpasta is cruciaal en bepaalt de efficiëntie van uw PCB-assemblageproces en de betrouwbaarheid op lange termijn. Een soldeerpasta voor hoge temperaturen en een soldeerpasta voor temperaturen boven een lage temperatuur zijn geschikt voor verschillende productieprocessen, afhankelijk van de thermische limieten en de mechanische sterkte. Het is belangrijk om uw toepassing te begrijpen en te bepalen welk materiaal het meest geschikt is, aangezien uw printplaat bestand moet zijn tegen de temperaturen van stencilprinten en reflowsolderen, evenals tegen omgevingsinvloeden.
Verschillen tussen soldeerpasta voor hoge en lage temperaturen
Soldeerpasta met een hoog smeltpunt en soldeerpasta met een laag smeltpunt verschillen in smelttemperatuur, legeringstype en verwerkingsgedrag. Hoogsmeltpasta bevat tin-zilver-koper (SAC305) en smelt boven de 217 °C; laagsmeltpasta gebruikt bismut- of indiumlegeringen en smelt bij een veel lagere temperatuur. De keuze die u maakt, heeft invloed op de configuratie van uw reflow-profiel, de normale thermische vervorming van het substraat en de mechanische betrouwbaarheid van de printplaat.
Compositie-elementen
Pasta voor hoge temperaturen bevat een standaard tin-zilver-koper matrix, terwijl pasta voor lage temperaturen gebruikmaakt van een andere metaalsamenstelling, zoals bismut of indium.
Lage-temperatuurformuleringen bevatten mengsels van legeringen, zoals tin-bismut (SnBi), tin-bismut-zilver (SnBiAg) of tin-bismut-indium (SnBiIn). SAC305 heeft weliswaar een sterke standaard kristallijne structuur, maar bismutsoldeer is speciaal ontworpen om de liquidustemperatuur aanzienlijk te verlagen. Wanneer zilver aan SnBiAg wordt toegevoegd, verbetert het bevochtigingsgedrag van de lage-temperatuurpasta's ten opzichte van de gewone, binaire bismutmengsels.
Smeltpunttrajecten
Deze materialen hebben een aanzienlijk verschillend smeltpunt, waardoor uw SMT-productieparameters veranderen . SAC305 soldeerpasta is een pasta met een hoog smeltpunt, tussen 210 °C en 227 °C. Door dit hoge smeltpunt moeten de piektemperaturen in de oven ongeveer 245 °C bereiken. Het nauwkeurig instellen van een temperatuurprofiel voor reflow solderen is hier cruciaal om de opwarm- en liquidustijden in balans te brengen zonder componenten in de buurt te oververhitten. Aan de andere kant is het smeltpunt van bismut soldeerpasta voor lage temperaturen laag, namelijk precies 138 °C. Uw thermische verwerkingsvenster zal componenten ofwel sterk verhitten, ofwel ze in een veilig, koel verwerkingsvenster houden, afhankelijk van dit aanzienlijke temperatuurverschil.
Reflow-soldeergedrag en procesvolgorde
De volgorde waarin je de dubbelzijdige printplaat assembleert, heeft een grote invloed op het reflow-gedrag. Voor de eerste laag gebruik je soldeerpasta met een hoge temperatuur, terwijl voor de tweede laag soldeerpasta met een lage temperatuur wordt gebruikt. Dit wordt bereikt door andere legeringen te gebruiken dan de standaardlegering. Dit voorkomt dat de verbindingen aan de eerste zijde opnieuw smelten tijdens de tweede reflow-laag. Als SAC305 in beide lagen wordt gebruikt, zullen de componenten aan de bovenzijde opnieuw smelten en loslaten tijdens de tweede reflow. Door in de tweede laag soldeerpasta met een lage temperatuur te gebruiken, creëer je een solide stapsgewijze soldeerverbinding die de verbindingen aan de eerste zijde beschermt.
Kwaliteit en uiterlijk van de soldeerverbinding
Een vergelijking tussen soldeerpasta voor hoge en lage temperaturen laat verschillende cosmetische en structurele verschillen zien. Afwerkingen die met de materialen voor hoge temperaturen worden geproduceerd, zijn glanzend en helder, en bezitten een hoge schuifsterkte en weerstand tegen thermische cycli, perfect voor veeleisende omgevingen. De variant voor lage temperaturen vertoont van nature een doffere glans, een verhoogde broosheid van de verbindingen en een verminderde schokbestendigheid bij vallen, maar presteert goed bij het beschermen van gevoelige elektronica.
Componenten en printplaatmaterialen
Het type substraat bepaalt welke categorie soldeerpasta u moet gebruiken. Soldeerpasta's voor hoge temperaturen worden vaak gebruikt voor zeer betrouwbare assemblages en toepassingen die hogere thermische spanningen moeten kunnen weerstaan. Soldeerpasta voor lage temperaturen is geschikt voor warmtegevoelige componenten, assemblages met weinig kromtrekking en stapsgewijs solderen op dubbelzijdige printplaten.
Toepassingsgeschiktheid en mechanische betrouwbaarheid
Soldeerpasta's voor lage en hoge temperaturen voldoen aan totaal verschillende mechanische en omgevingseisen in de elektronica-industrie. Legeringen voor hoge temperaturen vormen de basisstandaard voor betrouwbaarheid bij thermische cycli in toepassingen met hoge trillingen. Alternatieven voor lage temperaturen zijn zeer geschikt om componenten te beschermen tegen beschadiging door SMT bij lage temperaturen. De thermische bescherming moet echter worden afgewogen tegen het feit dat tin-bismut soldeerverbindingen een lagere valbestendigheid en een hogere gevoeligheid voor microholtes hebben onder structurele belasting.
Elektronica reparatie en herstel
Bij het repareren van printplaten maakt een pasta met een lage smelttemperatuur het voor de technicus mogelijk om een component los te solderen en te vervangen door een ander component. Deze plaatselijke thermische bescherming wordt gebruikt bij het repareren van dure consumentenelektronica zoals smartphones, laptops en tablets.
LED-montage
Bij hoge temperaturen kan het reflow-proces de levensduur en de kleurweergave van LED's negatief beïnvloeden, omdat deze zeer gevoelig zijn voor warmtebeheer. Om een uniforme productkleur en duurzaamheid van de diodes te garanderen, wordt een bismut-soldeer met een laag smeltpunt gebruikt.
Flexibele schakelingen
Een soldeerpasta voor lage temperaturen, speciaal ontwikkeld voor flexibele printplaten, die dunne kunststofsubstraten beschermt tegen kromtrekken, krimpen en delaminatie . Daardoor is het een belangrijk industrieel materiaal voor de productie van moderne draagbare apparaten en flexibele sensorarrays voor de automobielindustrie.
Medische en ruimtevaartelektronica
De juiste pasta voor lage temperaturen wordt gebruikt in essentiële medische en ruimtevaartinstrumenten om te voorkomen dat interne spanningen de kwetsbare circuits beschadigen. De betrouwbaarheid van deze precisiemachines gedurende hun levensduur kan worden verbeterd door de initiële fabricagespanningen te verminderen.
Prototypen en hobbyprojecten
Ingenieurs en prototypebouwers profiteren van een laag smeltpunt bij het handmatig solderen van fijnmazige SMD-componenten. Het helpt kleine bedrijven en hobbyisten om snel en betaalbaar producten te maken voor het testen van hardware.
Formulerijpheid en materiaalstabiliteit
Soldeerpasta voor hoge temperaturen is een beproefde formule met stabiele chemische bestanddelen, voorspelbare activering van de flux en uitstekende stencilprintparameters voor fijne pitch. Soldeerpasta's voor lage temperaturen vereisen een nauwkeurigere behandeling en procescontrole, met name met betrekking tot koude opslag, opwarming tot kamertemperatuur en de totale levensduur van het stencil. Sommige pasta's voor lage temperaturen drogen sneller dan we gewend zijn en de fluxactiveringschemie is anders, wat problemen kan opleveren in de voorverwarmingszone.
Kosten
Soldeerpasta's met een laag smeltpunt kunnen de totale productiekosten verlagen door de piektemperatuur tijdens het reflowproces te verlagen, het energieverbruik van de oven te verminderen en de thermische belasting van warmtegevoelige componenten te verlagen. De legering zelf is echter niet altijd goedkoper per kilogram, vooral niet bij gespecialiseerde SnBi-formuleringen. De kosten moeten worden beoordeeld als de totale proceskosten, inclusief materiaalkosten, energieverbruik, opbrengst en risico op herwerking.
SAC305, geschikt voor hoge temperaturen, blijft een gangbare keuze voor productieprocessen waarbij betrouwbaarheid cruciaal is, terwijl soldeerpasta voor lage temperaturen beter geschikt is voor warmtegevoelige onderdelen en toepassingen met stapsgewijs solderen.
Hoe kies je de juiste soldeerpasta voor je project?
Bij de keuze van de juiste soldeerpasta moet u rekening houden met de hittegevoeligheid van uw componenten, de materiaallimieten van de printplaat en de mechanische omstandigheden waaraan uw product wordt blootgesteld. U moet de liquidustemperatuur van de legering afstemmen op uw productieproces, zodat u sterke, betrouwbare verbindingen krijgt zonder gevoelige elektronica te beschadigen.
Stap 1: Bepaal de thermische limieten van de componenten en het substraat.
Bepaal eerst de maximale temperatuur die uw componenten en printplaat kunnen verdragen. Voor warmtegevoelige componenten zoals LED's en flexibele printplaten kunt u het beste een soldeerpasta met een lage smelttemperatuur gebruiken. Het is waarschijnlijk verstandiger om loodvrij soldeer met een hoge smelttemperatuur, zoals SAC305, te bewaren voor robuuste substraten.
Stap 2: Evalueer de procesvolgorde en de soldeerstappen.
Plan de zones voor je reflow-profiel zorgvuldig, vooral als je dubbelzijdig soldeert. Je moet een hiërarchisch stapsgewijs soldeerproces toepassen, waarbij je eerst een soldeerpasta met hoge smelttemperatuur aanbrengt voor de voorzijde en een bismut-soldeerpasta met lage smelttemperatuur voor de achterzijde.
Stap 3: Stem de mechanische en betrouwbaarheidseisen op elkaar af.
Denk na over de omgeving waarin uw eindproduct zal functioneren. Voor betrouwbaarheid bij thermische cycli moeten soldeerlegeringen die in de automobiel- of ruimtevaartindustrie worden gebruikt, een hoge betrouwbaarheid hebben. Daarentegen kunnen goedkope consumentenelektronica met minimale valbestendigheid gebruikmaken van tin-bismut soldeerverbindingen.
Stap 4: Breng de printparameters en de productiekosten in balans.
Evalueer uw productiebudget in relatie tot de mogelijkheden van uw productielijn. Pasta's die gebruikt worden voor stencilprinten functioneren goed bij hoge temperaturen, maar zijn kostbaar, terwijl pasta's voor lage temperaturen energiezuinig zijn, maar hun eigen activeringsproblemen met zich meebrengen.
Veelgestelde vragen
Kun je soldeer met een hoog en een laag smeltpunt combineren op een dubbelzijdige printplaat?
Beide methoden zijn geschikt voor een hiërarchisch soldeerproces. Breng voor de ene kant een hittebestendige SAC305-soldeerpasta aan en voor de andere kant een bismut-soldeerpasta met een laag smeltpunt. Omdat het tweede reflow-profiel een piek heeft die ruim onder het smeltpunt van de eerste kant ligt, zullen de componenten aan de bovenzijde niet losraken of eraf vallen.
Waarom verlaagt bismut het smeltpunt, maar maakt het soldeer broos?
Bismut verlaagt het smeltpunt van tinlegeringen, maar SnBi-verbindingen zijn over het algemeen brozer en hebben een zwakkere valbestendigheid dan SAC305. Hoewel dit de fijne onderdelen beschermt tegen thermische vervorming, verandert het de groei van intermetallische verbindingen (IMC) en vermindert het de valbestendigheid. Door hun onvermogen om elastisch te vervormen, is de kans groot dat deze tin-bismut-soldeerverbindingen breken bij een plotselinge impact of mechanische spanning.
Hoe bewaar je loodvrije soldeerpasta om deze vers te houden?
Bewaar loodvrije soldeerpasta in de koelkast tussen 2°C en 10°C om fluxscheiding te vertragen en de juiste viscositeit te behouden. Bewaar de verpakkingen goed afgesloten om oxidatie, vochtopname en microholtes tijdens het reflow-proces te voorkomen. Laat de pasta vóór het stencilprinten altijd 4 tot 6 uur op kamertemperatuur komen voor een optimale hechting.
Conclusie
De juiste soldeerpasta kiezen vereist een zorgvuldige evaluatie van de thermische gevoeligheid van uw componenten, de gebruikte substraatmaterialen en uw productiebudget. Als professionele fabrikant van elektronische assemblages beschikt PCBTok over 8 geautomatiseerde SMT- en speciale THT-lijnen , waarmee we u ondersteunen met zowel SAC305-soldeerprocessen voor hoge temperaturen als SnBi-soldeerprocessen voor lage temperaturen . Al onze oplossingen voldoen aan de IPC Klasse 2/3-normen . Dien vandaag nog uw Gerber-bestanden in voor een gratis DFM-controle en een offerte op maat.
