Nel mondo della produzione di elettronica di precisione, una piccola scheda PCB trasporta innumerevoli componenti elettronici delicati. Il ponte che collega questi componenti è lo strato sottile ma cruciale della pasta saldante. Se paragoniamo SMT (Surface Mount Technology) a una sinfonia, allora la stampa della pasta saldante funge da ouverture: la sua precisione determina direttamente il successo di tutti i processi successivi.

La stampa della pasta saldante rappresenta la fase iniziale e più critica nel processo SMT. Questo passaggio prevede il deposito preciso della giusta quantità di pasta saldante sui pad del PCB, tipicamente ottenuto tramite stampa a stencil o stampa a getto. Il consenso del settore ritiene che la maggior parte dei difetti di assemblaggio derivino da un controllo improprio di questo processo. La qualità della stampa della pasta saldante influisce direttamente sul posizionamento dei componenti e sulla saldatura a rifusione, determinando in definitiva l'affidabilità e le prestazioni del prodotto finale.

L'efficienza del trasferimento della pasta saldante dallo stencil al PCB è influenzata da molteplici variabili, che possono essere analizzate sistematicamente utilizzando un diagramma di Ishikawa (a lisca di pesce):

• Fattori materiali: Tipo di pasta saldante, viscosità, contenuto di metallo e trattamento superficiale del PCB
• Fattori relativi all'attrezzatura: Precisione della stampante, qualità dello stencil, materiale e angolo del raclatore
• Fattori di processo: Velocità di stampa, pressione, velocità di separazione, frequenza di pulizia
• Fattori ambientali: Temperatura, umidità, elettricità statica

Per ottenere una stampa della pasta saldante di alta qualità, questi parametri chiave devono essere controllati con precisione:

1. Design dello Stencil: Lo stencil funge da strumento principale, con il suo design che influisce direttamente sul deposito della pasta saldante. Un design ottimale dello stencil considera le dimensioni dei pad, la spaziatura e le caratteristiche della pasta saldante. Per i componenti a passo fine, aperture dello stencil più fini prevengono la formazione di ponti.

2. Velocità del Raclatore: In genere a partire da 25 mm/sec, questa deve essere regolata in base alla viscosità della pasta e alle dimensioni dell'apertura. Una velocità eccessiva causa un deposito insufficiente, mentre velocità lente possono portare al collasso della pasta.

3. Pressione del Raclatore: Un riferimento comune è 500 g per 25 mm di lunghezza della lama. Una pressione insufficiente lascia pasta residua, mentre una pressione eccessiva può danneggiare lo stencil.

4. Angolo del Raclatore: Tipicamente fissato a 60°, angoli impropri possono causare un deposito insufficiente o residui di pasta.

5. Spazio di Stampa: La stampa a spazio zero è generalmente raccomandata per garantire una corretta tenuta tra stencil e PCB, in particolare per i componenti a passo fine.

6. Velocità di Separazione: Dovrebbe essere mantenuta al di sotto di 3 mm/sec per prevenire la formazione di "orecchie di cane" ai bordi del deposito di pasta.

7. Pulizia dello Stencil: La pulizia regolare previene l'intasamento delle aperture. I sistemi automatizzati che utilizzano IPA e tergicristalli sono preferiti per risultati coerenti.

La pasta saldante è costituita da particelle di stagno sospese nel flusso, che funge da adesivo temporaneo fino a quando la saldatura a rifusione crea connessioni permanenti. In quanto materiale tissotropico, richiede energia meccanica (dal processo di stampa) per ottenere le corrette caratteristiche di flusso.

La selezione delle dimensioni delle particelle segue la "regola delle 5 sfere": almeno cinque particelle dovrebbero coprire la larghezza dell'apertura più piccola. Le dimensioni delle particelle disponibili variano da Tipo 1 (25-45μm) a Tipo 6 (<5μm). Sia le paste con piombo che quelle senza piombo richiedono la refrigerazione, ma devono acclimatarsi a temperatura ambiente per otto ore prima dell'uso.

La pasta deve essere miscelata per 3-5 minuti prima dell'uso per garantire l'omogeneità. La pasta usata oltre le otto ore deve essere scartata, mentre la pasta usata per meno di quattro ore può essere conservata fino a 24 ore in contenitori sigillati.

I sistemi di ispezione automatizzati (2D per la misurazione dell'area, 3D per l'analisi del volume) aiutano a verificare la qualità di stampa. I difetti comuni includono:

• Stampe collassate dovute a pressione eccessiva
• Scooping da angoli del raclatore errati
• Formazione di ponti da un design dello stencil improprio
• Picchi da un'eccessiva velocità di separazione

La stampa di paste senza piombo a bassa temperatura richiede parametri diversi: velocità più elevate (50-100 mm/sec) e pressione inferiore (~300 g/25 mm). Si consiglia un volume di pasta aggiuntivo poiché queste formulazioni tendono ad attaccarsi alle lame del raclatore.

Con le statistiche del settore che mostrano alcune operazioni SMT che operano a solo 20% di efficienza, l'ottimizzazione della stampa della pasta saldante presenta significative opportunità per il miglioramento della qualità e la riduzione dei costi. Affrontando sistematicamente tutte le variabili di processo, i produttori possono ottenere rendimenti più elevati, riduzione degli sprechi e migliore affidabilità del prodotto.