La pasta saldante è un tipo di saldatura utilizzata nella produzione di circuiti stampati per collegare i componenti a montaggio superficiale (SMD) ai pad presenti sulla scheda.
Cos'è la Pasta Saldante?
La pasta per saldatura è una combinazione di polvere composta da particelle sferiche di metallo saldante e da un flussante che ha la consistenza di un mastice appiccicoso.
Il flussante svolge il compito di pulire le superfici di saldatura dalle impurità e dall'ossidazione, ma costituisce anche un sistema adesivo temporaneo che tiene in posizione i componenti di montaggio superficiale.
Le paste saldanti sono utilizzate nella produzione di massa di circuiti stampati e prototipi di assemblaggio di circuiti stampati.
Come si Usa la Pasta per Saldatura
La pasta per saldatura si applica alla scheda mediante stampo. I componenti vengono messi in posizione da una macchina di prelevamento e posizionamento, oppure a mano.
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La pasta inizialmente aderisce in posizione a causa della sua appiccicosità.
Si utilizza quindi il calore per fondere la pasta e formare quindi sia un legame meccanico che un collegamento elettrico.
La procedura generale è la seguente:
- Rimuovere l'olio, il grasso, il composto per lucidatura ed eventuali ossidi eccessivi dal giunto.
- Assicurarsi che il giunto sia liscio, piatto e libero da eventuali sbavature.
- Applicare la pasta per saldatura sul giunto superiore. La pasta non riempirà grandi spazi, quindi assicurarsi che i pezzi da saldare siano effettivamente a contatto.
- Riscaldare il pezzo lontano dal giunto mantenendo la fonte di calore in movimento, per evitare il surriscaldamento della pasta.
- Una volta che la pasta scorre, rimuovere la fonte di calore.
Tipi di Pasta Saldante
La polvere di saldatura utilizzata nella pasta può variare nella sua composizione chimica.
Sono infatti possibili diversi tipi di materiale, in percentuali che vengono utilizzate a seconda delle esigenze della scheda da saldare.
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Ad esempio, la pasta saldante è disponibile nella versione senza piombo per soddisfare la direttiva RoHS sulla restrizione delle sostanze pericolose.
La pasta saldante viene classificata in base alla dimensione delle particelle di metallo che compongono la polvere di saldatura.
Queste particelle sono di forma sferica e possono variare di dimensioni secondo gli standard IPC J-STD.
Processo di Assemblaggio SMD con Pasta Saldante
Sul circuito stampato, la pasta saldante viene inizialmente applicata nei punti in cui saranno posizionati i terminali dei componenti SMD. Successivamente, i componenti vengono montati mediante macchine pick and place.
- La serigrafia è il primo step del processo, in cui la pasta saldante viene depositata sul PCB.
- Il posizionamento dei componenti è eseguito con macchine Pick and Place di alta precisione Mycronic MY300. Questi macchinari robotizzati sono in grado di montare fino a 16.000 componenti all’ora, garantendo velocità e accuratezza eccezionali.
- Il processo di saldatura avviene attraverso un forno ventilato “Centurion” di Vitronic Soltec, dotato di 12 zone modulabili (9 di riscaldamento e 3 di raffreddamento).
L’intero processo è supportato da un sistema di automazione avanzato, con un Loader PCB all’inizio della linea e un Un-Loader alla fine, entrambi prodotti da Seica Automation.
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Un elemento distintivo, nonchè punto di forza, della linea produttiva SMD è il controllo di qualità AOI (Automated Optical Inspection).
Utilizziamo un sistema AOI VT-S530 di OMRON, che esegue un’ispezione 3D dettagliata di ogni PCB, rilevando automaticamente incongruenze e difetti durante la fase di assemblaggio.
La macchina infatti effettua una serie di fotogrammi per ogni singola scheda.
Pasta Saldante Sparkfun: Un Esempio Pratico
Sparkfun offre 50 g di pasta saldante senza piombo di alta qualità, uno strumento essenziale per la prototipazione e progetti hobbistici che coinvolgono la saldatura SMD.
Il metodo di stencil con pasta saldante è un modo rapido e semplice per saldare componenti SMD complessi.
Sparkfun utilizza lo stencil con pasta saldante per la maggior parte delle sue schede, poiché riduce significativamente il tempo di saldatura.
Per ottenere i migliori risultati con lo stencil, questa pasta saldante è uno strumento indispensabile.
La pasta saldante è composta per il 96,5% da stagno (Sn), per il 3% da argento (Ag) e per lo 0,5% da rame (Cu).
Questa combinazione garantisce eccellenti prestazioni di saldatura e un legame affidabile e duraturo tra i componenti.
Sebbene la pasta saldante sia confezionata in contenitori da 100 g, ogni contenitore contiene 50 g di pasta.
Il design del contenitore non è concepito per essere riempito fino all'orlo, ma per fornire ampio spazio per l'accesso e l'utilizzo della pasta.
Questa pasta saldante è perfetta per un'ampia gamma di applicazioni.
Ad esempio, è ideale per assemblare circuiti stampati, riparare dispositivi elettronici o creare progetti elettronici fai-da-te.
È adatto anche sia per uso professionale che per attività hobbistica.
Uno dei principali vantaggi di questa pasta saldante è la sua composizione senza piombo, che la rende più sicura per l'ambiente e per l'utente.
Inoltre, con una notevole quantità di 50 g, è sufficiente per più progetti senza la necessità di sostituzioni frequenti.
Oltre al suo utilizzo pratico, questa pasta saldante è supportata da numerose risorse.
Le schede tecniche dettagliate forniscono informazioni approfondite sul prodotto, mentre tutorial e video del prodotto offrono indicazioni su come utilizzare la pasta per la saldatura.
Fattori da Considerare nella Scelta della Pasta Saldante
Questa guida illustra i passaggi più significativi nella scelta della pasta saldante.
Ci sono ulteriori dettagli sulle prestazioni della lega e del flussante, non trattati qui, che possono essere molto importanti nel processo di selezione.
Con Piombo vs. Senza Piombo
Molte applicazioni richiedono l'uso di leghe lead-free (senza piombo). Ogni lega può cambiare il suo stato da solido a liquido a determinate temperature.
Mentre la bagnatura inizia alla temperatura del solidus, la migliore bagnatura si ottiene a una temperatura di picco di 15º C o più al di sopra del liquidus.
Dimensione delle Particelle
Una volta scelta la lega, l'elemento successivo da valutare è la dimensione delle particelle. L'uso di polveri troppo grosse implica difficoltà di dosatura e stampaggio, che possono compromettere la qualità.
Categorie di Flussante
Le categorie di flussante sono definite dalle specifiche militari QQ-S-571E e dal sistema di classificazione dei flussanti IPC. Esistono principalmente cinque categorie di flussanti definite dalla specifica QQ-S-571E.
Il flusso R (Rosin) è costituito da colofonia e solvente. La colofonia ha un'attività molto bassa ed è adatta solo per superfici facili da saldare. La classificazione IPC è ROL0. Il residuo R è duro, non corrosivo, non conduttivo e può essere lasciato sul prodotto.
I flussanti No Clean sono composti da colofonia, solvente e una piccola quantità di attivatore. Hanno tipicamente un'attività da bassa a moderata e sono adatti a superfici facilmente saldabili. La classificazione IPC è solitamente ROL0 o ROL1. Il residuo NC è trasparente, duro, non corrosivo, non conduttivo e progettato per essere lasciato su molti tipi di assiemi. Il residuo può essere rimosso con un solvente appropriato.
I flussanti Moderatamente Attivi (RMA) sono costituiti da colofonia, solvente e una piccola quantità di attivatore. La maggior parte dei flussanti RMA ha un'attività piuttosto bassa ed è più adatto a superfici facilmente saldabili. La classificazione IPC è solitamente ROL0, ROL1, ROM0 o ROM1. Il residuo del flussante RMA è trasparente e morbido. Nella maggior parte dei casi è non corrosivo e non conduttivo. Molti flussanti RMA superano i test SIR come flussanti NC.
I flussanti attivati a colofonia sono costituiti da colofonia, solvente e attivatore aggressivo. I flussanti RA hanno un'attività simile e superiore a quella di RMA e sono adatti a superfici moderatamente e altamente ossidate. ROM0, ROM1, ROH0, or ROH1. In assenza di test che dimostrino il contrario, si presume che il residuo di flusso di RA sia corrosivo. Gli assiemi sensibili alla corrosione o alla possibilità di conduzione elettrica attraverso i residui devono essere puliti il prima possibile dopo il montaggio.
I flussanti idrosolubili sono costituiti da attivatore, tixotropo e solvente. Il flussante WS è disponibile in un'ampia gamma di livelli di attività, da nessuna attività ad attività estremamente elevata, per la saldatura anche delle 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 contenuto di alogenuro di 0 o 1.
Considerazioni Finali nella Scelta della Pasta Saldante
L'ultimo aspetto da considerare quando per arrivare alla scelta definitiva della pasta saldante riguarda le caratteristiche che potrebbero essere richieste per fronteggiare un'applicazione impegnativa. Due formulazioni di flussante possono differire notevolmente in termini di prestazioni, nonostante abbiano le stesse classificazioni QQ-S-571E e J-STD-004.
Paste saldanti con caratteristiche specifiche possono essere utilizzate per risolvere problemi tecnici di assemblaggio che altre forme di saldatura non riescono a fare.
Il residuo del flussante NC 26D04 rimane limitato nella concavità della saldatura dopo la rifusione.
I flussanti RMA 07D01 e 04D01 sono progettati per tenere in posizione la lega fino al raggiungimento del liquidus.
Termine utilizzato per dire che la pasta saldante si riscalda in meno di 5 secondi.
Le paste saldanti RMA 04D02 e RMA 07D02 a rapida rifusione non schizzano quanto si riscaldano in soli 0,25 secondi.
Una tecnica di applicazione in cui la saldatura viene effettuata immergendo un componente o un piedino nella pasta saldante.
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