Георгий Александров

Главный инженер компании ProSMD

В среднем, по многолетней статистике: ¾ аудитории Хабра – мужчины.

Главная мужская мечта – собственный бар. Для начала – помещение в заброшенном ДК давно закрытого завода, стойка из поддонов, столы из кабельных бобин. Напитки – разлитый в бутылки, собранные субботним утром у ресторанов, 96% этанол в канистрах с надписью «Антисептик», вода, смягченая содой, ароматные концентраты с Озона, холодильник Бирюса за самовывоз и быстрая слава андеграундного заведения.

Что может пойти не так? В один из вечеров клиенты начинают кричать, что в зале темно. Не то, что бы был смысл прислушиваться – ящик сорокаваттных лампочек, найденный в подсобке, сам себя не сожжет. Беда в том, что клиенты разом начали слепнуть. Хоть спирт вроде тот же, что обычно.

Вероятно, сочная метафора донесла до Вас серьезность проблемы. Концепция, вынесенная в заголовок, в целом, без значительных изменений, применяется и при открытии приборостроительных предприятий, а спирт в нашем случае – аналогия паяльной пасты.

Проблема брака пасты стоит в нашей индустрии стоит весьма серьезно, и присуща даже крупным, многолетним игрокам рынка. Усугубляется она тем, что паста в большинстве случаев везется из-за границы – и немудрено, ибо сам я, увидев на этикетке главного российского пастового завода надпись: «Паста паяльная бессвинцовая Sn62Pb36Ag2», на полчаса впал в истерический пароксизм.  Безусловно, некоторые продавцы заявляют о рефрижераторных перевозках, однако, помимо очевидной дороговизны этого решения, должна вызывать скепсис реализуемость его на практике, особенно в регионах. Любой, кто покупал мороженое, прекрасно знает, что оно, то постояв при разгрузке вне грузовика, то полежав в холодильнике с открытой дверцей, имеет радикально отличную от свежего консистенцию. То же и с пастой – клиенты наделали мне немало психических травм, щедро делясь историями: то с курьером, сутки везшим пасту в багажнике под солнцем в +30 ℃, с грузчиками, швыряющими изолированные контейнеры, с таможней, криво вскрывающей упаковку, громя все внутри (последний случай – после месячной очереди на досмотр).

Рано или поздно – в первую поставку, или через пятнадцать лет, но к Вам приедет бракованная паста. Не обязательно испорченная именно в пути – заводской брак тоже изредка встречается. Нервы, деньги, клиенты, репутация, персонал – потерять можно много.

Выход? Контроль. Можно найти лабораторию на аутсорсе, закрыть вопрос и закрыть вкладку с моим бубнежом, либо… озаботиться организацией мероприятий у себя.

Разумеется, есть специализированные автоматические станции оптической инспекции, которые контролируют нанесение пасты, но речь не о них, хоть в поставке такого оборудования и заключается смысл существования моей конторы. Сегодня я попробую написать что-то о методах входного контроля паяльной пасты.

Методы, что неудивительно, четко регламентированы в IEC 61189-5 и IPC-TM-650, и любовно перенесены в ГОСТР МЭК 61189-5-1-2019

Одной из основных характеристик пасты является вязкость, пропорциональная, в общем, ее реологическим качествам. И очень соблазнительно обойтись приборчиком размером с чайник, но…

Вязкость определяется при помощи ротационного вискозиметра Брукфилда (на фото), реже методом Малколма.

Для определения свойств паст при пайке этого недостаточно. Не выходя за пределы паспортного диапазона вязкости, та, тем не менее, может: 

• потерять клейкость, как следствие – смещение компонентов

• скомковаться конгломератами – брызги припоя

• обрести склонность к растеканию – перемычки

Помимо этого, также могут деградировать свойства флюса, окисляться сами шары припоя.

Безусловно, найдутся люди, которые пожелают продать Вам ИСПЫТАТЕЛЬНУЮ УСТАНОВКУ «НЕДРЕМАННОЕ ОКО 9000» и регулярно возить к ней ЗИП. В теории, такая бандура почти самостоятельно анализирует пасту и формирует отчет с фото и измерениями. Однако, за свою семизначную стоимость, должна еще, как минимум, списывать брак со склада, отправлять поставщику претензию и под столом массировать оператору ножки. А она остальной месяц стоит, пылится.

Что предложу я со своим скромным опытом? Сделать то же самое, но с оборудованием, которое, вероятно, у вас уже есть. А если нет, то долго ждать его не нужно.

Оснащаем пастометрическую лабораторию из гвоздей и спичек

Нам понадобятся:

• Металлографический микроскоп 30х-50х, желательно с мерной шкалой и видеоголовкой;

• Камерная печь оплавления (вероятно, у Вас уже есть);

• Стопка резаного медненого текстолита и макетных плат для распайки микросхем на выводных сборках, а если у вас маленькое изделие – берите родные платы;

• И, для полного счастья – лабораторный динамометр, для определения клейкости пасты.

Как видите узкоспециализированного оборудования немного, однако, этот набор позволяет проводить основной спектр тестов IPC-TM-650, включая:

2.4.35 – усадка пасты

2.4.43 – слипание шаров припоя

2.4.45 – смачивание

2.4.46 – контур паяного соединения

2.4.44 – клейкость

Как будет происходить осмотр? Для начала возьмите плату, осторожно снимите с нее упаковку, нежно положите на стол и уверенно смажьте пастой: дозированием, или через трафарет – роли не играет. На всех этапах, наш главный инструмент – микроскоп, он позволяет первично оценивать однородность пасты и нужен для всех дальнейших тестов IPC.

Важно! При тестировании по 2.4.35 и 2.4.43 паста наносится на плату с дорожками, при 2.4.45 и 2.4.46 – на медненую пластину. Соответственно, для тестирования на усадку (2.4.35), оставьте плату при комнатной температуре на промежуток времени, равный вашему «print life». Понадобится измерить ширину дорожки до/после выдержки. Далее, для оставшихся тестов, отправляем намазанные платы в печь, а когда остынут – снова рассматриваем под микроскопом. Заветные цифры, которым должна соответствовать паста – в стандарте, который должен жить на столе у технолога. Если вы таки прикупили копеечный динамометр, то можно потестировать и на 2.4.44, там греть ничего не надо, разве что, единственный раз припаяв адгезионную площадку на рычажок.

Колхоз? Безусловно. Но колхоз рабочий. В свою очередь, мне хотелось бы прочесть, как проблема ВК паяльных материалов решается у хабровчан, коротающих жизнь на заводах.

Литература:

1. IPC-TM-650

2. IEC 61189-5

3. Ли, Нин-Чен. Технология пайки оплавлением, поиск и устранение дефектов: поверхностный монтаж, BGA, CSP, и flip-сhip технологии – М.:  Издательский Дом «Технологии», 2006

4. Кантер, А., Вахрушев, О. «Качественная паяльная паста – залог успешного производства»: Технологии в электронной промышленности, №7’2009

5. Нижник, М., Черный, А. «Паяльные пасты: все о главном. Часть 2»: Производство электроники: технологии, оборудование, материалы, №6’2008