Comprendere chiaramente le descrizioni delle paste saldanti

Formulazione e selezione delle saldature semplificate

5.000 anni fa, gli antichi mesopotamici tentarono di unire le superfici metalliche utilizzando un metallo d'apporto. Nel 3000 a.C., le spade dei Sumeri venivano assemblate con la saldatura a mano¹. Purtroppo, per molti utenti di oggi, la comprensione di ciò che si trova all'interno della formulazione della saldatura potrebbe essere comunicata in sumero antico. Per contrastare la struttura bizantina della formattazione delle saldature, Nordson EFD ha creato una serie di regole chiare per descrivere le paste saldanti. Ora ogni formula Nordson può essere facilmente distinta dalle altre. Per gli utenti, questa descrizione della formula è vantaggiosa in quanto fornisce un mezzo logico e inequivocabile per conoscere la formula del flussante, il metodo di applicazione, la lega, il contenuto di metallo, il tipo di confezione, la quantità e il colore del pistone di ciascun prodotto.

Alcuni anni fa, Nordson EFD ha creato questa nuova descrizione della formula, in modo che ogni formula unica possa essere facilmente distinta dalle altre chimiche. L'immagine sottostante mostra come vengono compilati i nomi delle saldature e come capire il significato di ciascun elemento del nome della saldatura.

Selezione delle saldature

L'approccio di Nordson EFD alla selezione di una saldatura può essere condensato in un processo in tre fasi:

• Scegliere la lega
• Scegliere il flussante
• Scegli le vostre caratteristiche speciali

Utilizzando questo approccio, è possibile specificare con facilità e precisione la saldatura giusta per le proprie esigenze. Naturalmente, ci sono altri dettagli sulle prestazioni della lega e del flussante che non vengono trattati in questa sede e che possono essere molto importanti nel processo di selezione. In questi casi, vi consigliamo di contattare il vostro specialista di vendita di saldature Nordson EFD, che vi assisterà nella scelta della pasta saldante migliore per il vostro lavoro. Se avete bisogno di assistenza nella scelta della pasta saldante perché avete un requisito di prestazione unico, vi consigliamo di contattare il vostro specialista di vendita Nordson EFD, contattare Nordson EFD qui.

Passaggio 1: Scegliere la lega

La scelta della lega di saldatura giusta è essenziale per ottenere i risultati desiderati dal processo di saldatura. Le leghe possono essere con o senza piombo. Inoltre, le temperature solide e liquide di ciascun tipo di saldatura variano. Infine, le formulazioni delle saldature sono sviluppate per soddisfare le esigenze di potenza delle caratteristiche dell'applicazione.

Il primo passo è rispondere a queste tre domande:

• La lega deve essere senza piombo (lead-free)
• Esiste un requisito o una limitazione della temperatura di rifusione?
• Che tipo o dimensione deve avere l'alimentazione per l'elemento più piccolo della vostra applicazione?

Con piombo vs. senza piombo

Le applicazioni odierne prevedono tipicamente l'utilizzo di una lega di saldatura con o senza piombo. Nel caso in cui si richieda una lega di saldatura senza piombo, uno scenario comune è dovuto all'inclusione del prodotto nella direttiva sulla restrizione delle sostanze pericolose (RoHS); in altri casi, l'uso di una lega di saldatura senza piombo può essere parte di un mandato aziendale.

In molti casi in cui è richiesta una saldatura al piombo per la vostra applicazione, il motivo è che l'applicazione stessa non rientra nelle normative RoHS perché i requisiti di temperatura di rifusione possono essere soddisfatti solo con leghe di saldatura ad alto contenuto di piombo esenti dalla normativa RoHS.

Temperatura di fusione

Ogni lega di saldatura ha un intervallo di temperatura in cui passa da solido a liquido. Per definirlo ulteriormente, il cambiamento di fase dallo stato solido allo stato liquido inizia quando si raggiunge il solidus e termina quando si raggiunge il liquidus. Al di sotto della temperatura del solidus, la lega si trova in uno stato solido al 100%. Tra gli stati solidus e liquidus, esiste una regione chiamata intervallo plastico. Nell'intervallo plastico, una parte della lega è solida, ma la maggior parte della saldatura è liquida. Inoltre, le leghe sono dette eutettiche quando il solidus e il liquidus sono uguali.

Il processo di bagnatura è quello in cui il metallo della saldatura si fonde con il metallo del PCB o dei componenti. La saldatura diventa fluida e scorre lungo il componente e il substrato, creando il giunto di saldatura richiesto dal processo.

La bagnatura inizia alla temperatura di solidus, ma la migliore bagnatura si verifica a una temperatura di picco di 15° C o più sopra lo stato di liquidus. Se il giunto di saldatura deve mantenere l'integrità fisica durante un'operazione successiva (eventualmente un secondo processo di rifusione), la temperatura di picco dell'operazione successiva deve essere inferiore alla temperatura di solidus della lega.

Dimensione delle particelle

Il passo finale nella selezione di una lega è la scelta della giusta distribuzione granulometrica. Le dimensioni delle particelle sono presentate con riferimenti incrociati ai requisiti tipici di stampa ed erogazione. Le dimensioni elencate per l'ala di gabbiano, il quadrato/cerchio e il punto di erogazione rappresentano la caratteristica più piccola raccomandata per quella dimensione di polvere. Se la caratteristica è più piccola, l'applicazione richiede il formato di polvere immediatamente inferiore. Se un produttore sceglie un formato di polvere troppo grande, in genere si verificano problemi di stampa ed erogazione, con conseguenti compromessi sulla qualità. L'uso di una polvere più piccola comporta un prezzo più elevato, ma quando è necessario garantisce i migliori risultati di saldatura.

Passaggio 2: Scegliere il flussante

Esistono cinque categorie generali di flussanti. Ognuna di esse è disponibile con una gamma di livelli di attività, qualità dei residui e metodi di pulizia necessari per rimuovere i residui dopo il processo di saldatura.

Le descrizioni che seguono offrono spunti di riflessione sulle rispettive selezioni di flussante, sulle loro funzioni e su come rimuovere i residui da ciascuna formula di flussante.

Selezione del flussante

Colofonia (R)

Il flussante R è composto da colofonia e solvente. Il flussante a base di colofonia ha un'attività molto bassa ed è adatto solo per superfici facili da saldare. La classificazione IPC è ROL0. Il residuo R è duro, non corrosivo, non conduttivo e può essere lasciato in posa. I residui possono essere rimossi con un solvente appropriato.

Flussanti Moderatamente Attivi (RMA)

Il flussante RMA è composto da colofonia, solvente e una piccola quantità di attivatore. La maggior parte dei flussanti RMA ha un'attività piuttosto bassa e si adatta meglio alle superfici facilmente saldabili. La classificazione IPC è solitamente ROL0, ROL1, ROM0 o ROM1. Il residuo del flussante RMA è chiaro e morbido. La maggior parte non è corrosiva e non conduttiva. Molti flussanti RMA superano i test SIR come flussanti No-Clean (NC). I residui possono essere rimossi con un solvente appropriato.

Attivato a Colofonia (RA)

Il flussante RA è composto da colofonia, solvente e attivatori aggressivi. Il flussante RA ha un'attività simile e superiore a quella dell'RMA per le superfici moderatamente e altamente ossidate. La classificazione IPC è solitamente ROM0, ROM1, ROH0 o ROH1. In assenza di prove che dimostrino il contrario, si presume che i residui del flussante RA siano corrosivi. I gruppi sensibili alla corrosione o alla possibilità di conduzione elettrica attraverso il residuo devono essere puliti il prima possibile dopo l'assemblaggio. I residui possono essere rimossi con un solvente appropriato.

No Clean (NC)

Il flussante NC è composto da colofonia, solvente e una piccola quantità di attivatore. Il flussante NC ha in genere un'attività da bassa a moderata ed è adatto a superfici facilmente saldabili. La classificazione IPC è solitamente ROL0 o ROL1. Il residuo NC è chiaro, duro, non corrosivo, non conduttivo e progettato per essere lasciato su molti tipi di assemblaggi. I residui possono essere rimossi con un solvente appropriato. Alcuni, ma non tutti, i flussanti NC sono più difficili da rimuovere rispetto ai flussanti RMA.

Idrosolubile (WS)

Il flussante WS è composto da attivatori, tixotropio e solvente. Il flussante WS è disponibile in un'ampia gamma di livelli di attività, da nessuna attività a un'attività estremamente elevata per saldare anche le superfici più difficili, come l'acciaio inossidabile. La classificazione IPC inizia normalmente con OR per organico. Sono disponibili con livelli di attività L, M, H e con un contenuto di alogenuri pari a 0 o 1. Per definizione, i residui possono essere rimossi con acqua.

Come spiegato in precedenza, ogni flussante è disponibile con una varietà di livelli di attività, di qualità dei residui e di metodi di pulizia necessari per ripulire il processo di saldatura. Ora che avete una buona conoscenza delle caratteristiche dei flussanti disponibili, siete pronti a considerare le caratteristiche speciali che la vostra formulazione potrebbe richiedere.

Fase 3: Selezionare le caratteristiche speciali

Le applicazioni di saldatura difficili spesso includono caratteristiche specifiche. Alcuni esempi di caratteristiche di applicazioni complesse sono: residui limitati, riempimento di spazi vuoti, superfici verticali, rifusione rapida, trasferimento di pin, immersione, basso vuoto e flussante tracciabile UV.

Due formule di flussante hanno prestazioni molto diverse, pur avendo le stesse classificazioni QQ-S-571E e J-STD-004. Le saldature con caratteristiche speciali possono spesso risolvere problemi di saldatura che le formulazioni prive di tali caratteristiche non sono in grado di risolvere.

Solder Paste Formulation Made Easy

La scelta oculata delle paste saldanti è essenziale per realizzare prodotti di alta qualità. La descrizione di questa formula è utile per conoscere in modo logico e univoco la formula del flussante, il metodo di applicazione, la lega, il contenuto di metallo, il tipo di confezione, la quantità e il colore del pistone di ogni prodotto.

Per saperne di più, visitare il sito:

Guida alla scelta delle saldature

Pagina della categoria Saldature, flussanti & TIM

¹Brady, George; et al. (1996). Manuale dei materiali. McGraw Hill. pp. 768–70. ISBN978-0-07-007084-4.

John Vivari

John Vivari è il Product Line Manager per i prodotti di saldatura presso Nordson EFD.

 

John ha più di 25 anni di esperienza nella progettazione e nell'assemblaggio elettronico. Da quando è entrato a far parte di Nordson EFD nel 2001, ha sfruttato la sua esperienza nella tecnologia di erogazione dei fluidi e delle paste saldanti per assistere i clienti nello sviluppo di processi di erogazione, stampa e rifusione di precisione. È autore di tre brevetti e di oltre una dozzina di articoli tecnici.

 

John ha conseguito una laurea in ingegneria industriale presso l'Università di Rhode Island e un master in ingegneria industriale di produzione presso l'Università di New Haven.