سطح ماؤنٹ ٹیکنالوجی میں، کے درمیان فرقبہاؤاورسولڈر پیسٹبنیادی عمل کے فیصلوں کی وضاحت کرتا ہے جو پیداوار، وشوسنییتا، اور پیداوار کے ذریعے کو متاثر کرتے ہیں۔ فلوکس-ایکٹیویٹر، گاڑیوں اور سالوینٹس پر مشتمل کیمیائی صفائی کا ایجنٹ-سبسٹریٹ سطحوں سے دھاتی آکسائیڈز کو ہٹاتا ہے اور تھرمل گھومنے پھرنے کے دوران گیلے ہونے کو فروغ دیتا ہے۔ سولڈر پیسٹ اس فلوکس کیمسٹری کو کروی مرکب پاؤڈر (عام طور پر 85-90% دھاتی وزن کے لحاظ سے) کے ساتھ ایک چپچپا میڈیم میں معطل کرتا ہے، جس سے اجزاء کے اٹیچمنٹ کے لیے سنگل ایپلیکیشن مواد تیار ہوتا ہے۔ دونوں مادے ایک ہی میٹالرجیکل اصولوں پر کام کرتے ہیں لیکن واضح طور پر مختلف مینوفیکچرنگ سیاق و سباق کی خدمت کرتے ہیں۔
فلوکس اصل میں کیا کرتا ہے۔
یہاں بہاؤ کے بارے میں وہ چیز ہے جس کے بارے میں کافی بات نہیں کی جاتی ہے: یہ بنیادی طور پر ایک قربانی کا مواد ہے۔ چالو کرنے والے-چاہے روزن-ابیٹک ایسڈ، نامیاتی ہالائیڈز، یا مصنوعی مرکبات حاصل کرتے ہیں-کیمیاوی طور پر تانبے کے آکسائیڈز (Cu₂O اور CuO) کو گرم کرنے کے دوران واپس بنیادی دھات میں کم کرنے کے لیے موجود ہیں۔ یہ ردعمل تیزی سے ہوتا ہے۔ واقعی تیز۔ اور ایک بار جب وہ ایکٹیویٹر استعمال ہو جاتے ہیں، تو آپ کے پاس 90-180 سیکنڈ کا وقت ہو گا اس سے پہلے کہ دوبارہ آکسیڈیشن آپ کی گیلا کرنے والی کھڑکی کو خراب کرنا شروع کرے۔
IPC J-STD-004 درجہ بندی کا نظام اسے چار-کریکٹر کوڈ کے ساتھ توڑ دیتا ہے۔ ROL0 کا مطلب ہے روزن پر مبنی، کم سرگرمی، زیرو ہالائیڈز۔ ORM1 درمیانے درجے کی سرگرمی اور halide مواد کے ساتھ نامیاتی بہاؤ کی نشاندہی کرتا ہے۔ زیادہ تر انجینئرز چند عام عہدوں کو حفظ کرتے ہیں اور اسے ایک دن کہتے ہیں۔
گاڑی کا جزو-روزن، مصنوعی رال، یا گلائکول-بیسڈ کیریئرز-دو مقاصد کو پورا کرتا ہے۔ یہ آکسائیڈ میں کمی کے دوران پیدا ہونے والے دھاتی نمکیات کو پگھلا دیتا ہے، اور یہ سولڈرنگ کے دوران جوڑ کو جسمانی طور پر کوٹ کرتا ہے تاکہ ماحول کے دوبارہ آکسیکرن کو روکا جا سکے۔ پانی-گھلنشیل بہاؤ پولی تھیلین گلائکول ڈیریویٹوز کا استعمال کرتے ہیں جو صاف کرتے ہیں لیکن اگر بورڈ پر چھوڑ دیا جائے تو پاگلوں کی طرح نمی جذب کرتے ہیں۔ روزن ایک عنبر کی باقیات میں مضبوط ہو جاتا ہے جو عام حالات میں برقی طور پر غیر فعال ہوتا ہے۔ کوئی-صاف فارمولیشن ڈیزائن کے لحاظ سے کم سے کم باقیات چھوڑتی ہے، حالانکہ "نہیں-کلین" کچھ حد تک گمراہ کن ہے-سخت سروس کے حالات میں یا کچھ سطحی تکمیل کے ساتھ، یہاں تک کہ یہ باقیات بھی مسائل کا سبب بن سکتے ہیں۔
سولڈر پیسٹ: انجینئرڈ امتزاج
سولڈر پیسٹ علیحدہ فلوکس ایپلی کیشن مرحلہ کو مکمل طور پر ختم کر دیتا ہے۔ الائے پاؤڈر-Sn63/Pb37 eutectic for Legacy applications, SAC305 (Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5) RoHS تعمیل کے لیے-کنٹرولڈ ریشوز پر فلوکس میڈیم میں معطل ہے۔ پیسٹ ایک تھیکسوٹروپک سیال کی طرح برتاؤ کرتا ہے: یہ سٹینسل پر مستحکم ہوتا ہے لیکن نچوڑ کے دباؤ کے تحت بہتا ہے۔
ذرہ کا سائز زیادہ تر لوگوں کے احساس سے زیادہ اہمیت رکھتا ہے۔ ٹائپ 3 پاؤڈر (25-45μm قطر) 0.5mm پچ کے اجزاء کے لیے ٹھیک کام کرتا ہے۔ 0.3mm پچ پر گریں اور آپ ٹائپ 4 (20-38μm) یا ٹائپ 5 (15-25μm) کو دیکھ رہے ہیں۔ فائنر پاؤڈر کا مطلب ہے زیادہ سطحی رقبہ، جس کا مطلب ہے ذخیرہ کرنے کے دوران تیز تر آکسیکرن اور ری فلو کے دوران زیادہ بہاؤ کی طلب۔ ہمیشہ تجارت ہوتی ہے۔
سٹوریج کی ضروریات دکان کے فرش کے سر درد کا باعث بنتی ہیں۔ سولڈر پیسٹ متعدد میکانزم کے ذریعے انحطاط پذیر ہوتا ہے: دھات کے ذرات آکسائڈائز ہوتے ہیں، بہاؤ کیریئر سے الگ ہو جاتا ہے، سالوینٹس نامکمل مہروں کے ذریعے بخارات بن جاتے ہیں۔ 0-10 ڈگری پر ریفریجریشن شیلف لائف کو 3-6 ماہ تک بڑھا دیتی ہے۔ اسے کمرے کے درجہ حرارت پر چھوڑ دیں اور انحطاط ہفتوں میں تیز ہو جاتا ہے۔ ہر پیسٹ جار کو استعمال کرنے سے پہلے 4-8 گھنٹے کے لیے محیط میں توازن پیدا کرنے کی ضرورت ہوتی ہے- اسے ٹھنڈا کھولیں اور گاڑھا ہونا بہاؤ کو آلودہ کرتا ہے۔
سٹینسل پرنٹنگ کی حقیقت
سٹینسل کی موٹائی کا انتخاب رقبہ کے تناسب کے اصول کی پیروی کرتا ہے: قابل اعتماد پیسٹ کی رہائی کے لیے دیوار کی سطح کے رقبے سے تقسیم شدہ یپرچر کا افتتاح 0.66 سے زیادہ ہونا چاہیے۔ زیادہ تر ایپلی کیشنز کے لیے 150μm موٹا سٹینسل کام کرتا ہے۔ ٹھیک-پچ BGAs کو 100μm یا یہاں تک کہ 80μm کی ضرورت ہو سکتی ہے۔ لیزر-کٹ سٹینسل کیمیکل اینچ سے زیادہ صاف یپرچر دیواریں فراہم کرتے ہیں، جو براہ راست منتقلی کی کارکردگی کا ترجمہ کرتی ہے۔
پورے پیسٹ-پر-پیڈ کا عمل پیسٹ اور سٹینسل کی دیوار کے درمیان چپکنے والے بانڈ کو توڑنے پر منحصر ہوتا ہے جبکہ پیسٹ ڈپازٹ کے اندر ہم آہنگ بانڈ کو برقرار رکھتا ہے۔ اس کو غلط سمجھیں اور آپ کو نامکمل فلز، ڈاگ-کان، پرنٹ پر پُلنے والے نقائص نظر آئیں گے-جو ری فلو کے ذریعے کھلے جوڑوں یا شارٹس کے طور پر پھیلتے ہیں۔
جب آپ کیا استعمال کرتے ہیں۔
ایک بار جب آپ عمل کی رکاوٹوں کو سمجھ لیتے ہیں تو فیصلہ کرنے والا درخت پیچیدہ نہیں ہوتا ہے۔
سولڈر پیسٹ ایس ایم ٹی اسمبلی پر حاوی ہے۔ری فلو سولڈرنگ-چاہے کنویکشن، وانپ فیز، یا IR-کی ضرورت ہوتی ہے کہ سولڈر میٹریل کو کمپوننٹ پلیسمنٹ سے پہلے پیڈ پر رکھا جائے-۔ پیداوار کے حجم کے لیے کوئی عملی متبادل نہیں ہے۔ ایک چنیں-اور-مشین ڈپازٹ اجزاء کو مشکل پیسٹ ڈپازٹس پر رکھیں۔ پیسٹ آسنجن ریفلو اوون میں لے جانے کے ذریعے ہر چیز کو پوزیشن میں رکھتا ہے۔
اسٹینڈ لون فلوکس مختلف ایپلی کیشنز کی خدمت کرتا ہے۔سوراخ والے اجزاء کے لیے ویو سولڈرنگ اسپرے یا فوم فلوکسرز کا استعمال کرتی ہے تاکہ بورڈ کو پگھلے ہوئے سولڈر کی لہر سے رابطہ کرنے سے پہلے نیچے کوٹ کیا جائے۔ دوبارہ کام کرنے والے اسٹیشنوں کا انحصار مائع یا جیل کے بہاؤ پر ہوتا ہے جو براہ راست مرمت کیے جانے والے جوائنٹ پر لگایا جاتا ہے۔ ہینڈ سولڈرنگ روایتی طور پر فلوکس-کورڈ وائر کا استعمال کرتی ہے، حالانکہ اضافی بہاؤ آکسیڈائزڈ سطحوں یا مشکل مرکب دھاتوں پر نتائج کو بہتر بناتا ہے۔
سلیکٹیو سولڈرنگ-مکسڈ-ٹیکنالوجی بورڈز کے لیے ایک ہائبرڈ اپروچ-عام طور پر سرشار فلوکس جیٹس کا استعمال کرتا ہے جو مواد کو صرف اس جگہ لاگو کرتے ہیں جہاں سلیکٹیو نوزل سے رابطہ ہوتا ہے۔
ری فلو پروفائل کا مسئلہ
یہ وہ جگہ ہے جہاں فلوکس کیمسٹری تھرمل انجینئرنگ کے ساتھ ملتی ہے، اور جہاں چیزیں حقیقی طور پر پیچیدہ ہوجاتی ہیں۔
ایک معیاری ریفلو پروفائل میں چار زون ہوتے ہیں۔ محیط سے تقریباً 150 ڈگری پر گرم ریمپ 1-3 ڈگری فی سیکنڈ-تھرو پٹ کے لیے کافی تیز، سیرامک کیپسیٹرز پر تھرمل جھٹکے سے بچنے اور اسمبلی میں یکساں حرارت کی اجازت دینے کے لیے کافی سست۔ لینا زون 60-120 سیکنڈ کے لئے 150-180 ڈگری کے درمیان رکھتا ہے۔ یہ وہ جگہ ہے جہاں فلوکس ایکٹیویشن واقعتاً ہوتا ہے۔ سالوینٹس میں اتار چڑھاؤ آتا ہے، ایکٹیویٹر آکسائیڈز پر حملہ کرنا شروع کر دیتے ہیں، اور پوری اسمبلی تقریباً یکساں درجہ حرارت پر متوازن ہو جاتی ہے۔
پھر چوٹی تک ریمپ۔ سیسہ-مفت مرکب 240-250 ڈگری چوٹی کا درجہ حرارت مانگتا ہے جس میں مائع سے 30-60 سیکنڈ زیادہ ہوتا ہے (SAC305 کے لئے 217 ڈگری)۔ سولڈر اور کاپر پیڈ کے درمیان انٹرفیس پر اس ونڈو-Cu₆Sn₅ کے دوران انٹرمیٹالک مرکبات بنتے ہیں۔ بہت چھوٹا اور آپ کو ناکافی گیلا ملتا ہے۔ بہت لمبا اور انٹرمیٹالک نشوونما جوڑوں کو کمزور کرتی ہے۔ IMC پرت ٹوٹنے والی ہو جاتی ہے۔
ٹھنڈک کی شرح کو ٹھوس بنانے کے ذریعے 3-4 ڈگری فی سیکنڈ مارنا چاہئے۔ سست ٹھنڈک کمتر تھکاوٹ کے خلاف مزاحمت کے ساتھ بڑے اناج کے ڈھانچے کو اگاتی ہے۔
آپ کے پیسٹ میں بہاؤ اس پروفائل پر سخت رکاوٹیں قائم کرتا ہے۔ کسی بھی-صاف فارمولیشن میں کم سرگرمی نہیں ہوتی ہے-انہیں شروع کرنے کے لیے صاف ستھرا سطحوں کی ضرورت ہوتی ہے اور عمل کی کھڑکیوں کو سخت کرنا پڑتا ہے۔ پانی-حل پذیر پیسٹ جارحانہ آکسائڈ کو ہٹانے کی پیشکش کرتے ہیں لیکن بالکل پوسٹ-ری فلو کی صفائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ صفائی ستھرائی کا ایک قدم چھوڑ دیں اور آپ فیلڈ تعیناتی کے مہینوں کے اندر کنڈکٹرز کے درمیان ڈینڈریٹک نمو دیکھیں گے۔
عیب کی درجہ بندی
SMT نقائص کے درمیان ہر پروڈکشن انجینئر کا اپنا ذاتی دشمن ہوتا ہے۔ یہاں فلوکس اور پیسٹ سلیکشن سے تعلق ہے:
قبر کا پتھر(مین ہٹن اثر): ری فلو کے دوران چپ کے جزو کا ایک سرا اٹھتا ہے۔ بنیادی وجہ ناہموار گیلا کرنے والی قوتیں ہیں-اگر ایک پیڈ دوسرے سے پہلے گیلا ہوتا ہے تو سطح کا تناؤ جزو کو عمودی کھینچتا ہے۔ یہاں فلوکس سرگرمی اور پیسٹ والیوم بیلنس اہمیت رکھتا ہے، لیکن پیڈ جیومیٹری اور تھرمل ہم آہنگی بھی اسی طرح اہم ہے۔
ٹانکا لگانا: وہ چھوٹے دائرے جو ری فلو کے بعد اجزاء کے گرد بکھرے ہوئے ہیں۔ ایک سے زیادہ اسباب-پہلے ہیٹ میں تیز گرم ہونے سے سولڈر پیسٹ کا چھڑکنا، ری فلو کے دوران فلوکس آؤٹ گیسنگ، یا اجزاء کی جگہ کے دوران پیسٹ نچوڑ-جو مرکزی جوائنٹ کے ساتھ یکجا نہیں ہوتا ہے۔ کم- باقیات کا بہاؤ بعض اوقات اسے مزید خراب کر دیتا ہے کیونکہ فرار ہونے والی ٹانکا لگانے والی گاڑی کم ہوتی ہے۔
پلنگ: ملحقہ پیڈ یا لیڈز کو جوڑنے والا اضافی سولڈر۔ پرنٹ (بہت زیادہ پیسٹ، سٹینسل کی غلط رجسٹریشن) یا ری فلو (ناکافی بہاؤ کی سرگرمی، جزو کی غلط ترتیب) کے دوران شروع ہو سکتا ہے۔ 0.4 ملی میٹر مراکز پر ٹھیک-پچ حصے خاص طور پر کمزور ہیں۔
voiding: سولڈر جوائنٹ کے اندر پھنسے ہوئے گیس کی جیبیں۔ بہاؤ کے اتار چڑھاؤ جو مستحکم ہونے سے پہلے نہیں نکلتے ہیں وہ معمول کے مجرم ہیں۔ نیچے والے-ختم شدہ اجزاء-QFNs، LGAs-اس کو بدترین ظاہر کرتے ہیں کیونکہ گیس کے نکلنے کے لیے کوئی جگہ نہیں ہے۔ ویکیوم ری فلو مدد کرتا ہے۔ کم voiding کے رجحان کے ساتھ پیسٹ کی تشکیل بھی کرتا ہے۔ کچھ ایپلی کیشنز صرف 25-30% صفر کے ساتھ رہنا سیکھتی ہیں۔
ٹھنڈے جوڑ / غیر-گیلا: سولڈر نے ایک یا دونوں سطحوں کو صحیح طریقے سے گیلا نہیں کیا۔ ناکافی بہاؤ کی سرگرمی، آکسائڈائزڈ سطحیں، یا مائع کے اوپر ناکافی وقت۔ یہ وہ جگہ ہے جہاں بہاؤ کا انتخاب واقعی اہمیت رکھتا ہے-بھاری آکسائڈائزڈ بورڈز یا کمزور سولڈریبلٹی والے اجزاء کو زیادہ-سرگرمی کے بہاؤ، مدت کی ضرورت ہوتی ہے۔
بہاؤ کی اقسام: فوری رن ڈاؤن
روزن (ر): قدرتی پائن-سالوینٹ میں حاصل کردہ روزن۔ بہت کم سرگرمی۔ پہلے سے ٹن شدہ سطحوں پر کام کرتا ہے اور زیادہ نہیں۔ باقیات سخت اور غیر فعال ہیں۔ اب کوئی بھی اسے پیداوار کے لیے استعمال نہیں کرتا ہے لیکن یہ شوق کی ایپلی کیشنز میں برقرار ہے۔
RMA (روزن ہلکے سے چالو): روزن پلس ہلکے ایکٹیویٹر۔ دہائیوں سے کلاسک بہاؤ کی قسم۔ مناسب صفائی کی توقعات کے ساتھ ہاتھ سے سولڈرنگ کے لیے اب بھی مفید ہے۔
RA (Rosin Activated): آکسائڈائزڈ سطحوں کے لئے جارحانہ ایکٹیویٹر۔ باقیات سنکنار ہو سکتی ہیں-لازمی صفائی۔ IPC کی درجہ بندی جیسے ROM1 یا ROH0۔
نہیں-صاف: جگہ پر چھوڑی ہوئی باقیات کے لیے انجینئرڈ۔ کم ٹھوس مواد، عام طور پر 2-5% بمقابلہ 15-30% روزن کے بہاؤ کے لیے۔ کلینر شروع کرنے والی سطحوں اور سخت عمل کے کنٹرول کی ضرورت ہے۔
پانی-گھلنشیل: نامیاتی تیزاب- پر مبنی، انتہائی فعال، مکمل طور پر سنکنرن اگر ہٹایا نہ جائے۔ اعلی گیلا کارکردگی. مکمل طور پر پانی کی صفائی کی پوسٹ-ریفلو-DI واٹر سپرے یا سرفیکٹینٹس کے ساتھ ڈوبنے کی ضرورت ہے۔ آٹوموٹو اور اعلی- قابل اعتماد ایپلی کیشنز کے لیے مقبول جہاں صفائی پہلے سے ہی عمل کا حصہ ہے۔
سٹوریج اور ہینڈلنگ کی تفصیلات جو اصل میں اہمیت رکھتی ہیں۔
سولڈر پیسٹ فریج میں رکھنا چاہتا ہے، لیکن استعمال سے 4 گھنٹے پہلے کھینچ لیا جاتا ہے۔ پرنٹر میں لوڈ کرنے سے پہلے اسے ہلانا یا گوندھا جانا چاہتا ہے۔ یہ مسلسل squeegee دباؤ اور علیحدگی کی رفتار دیکھنا چاہتا ہے۔ پیسٹ لوڈ کرنے کے بعد پہلے پرنٹس اکثر مختلف ٹرانسفر خصوصیات دکھاتے ہیں جو کہ پیسٹ کے چند چکروں تک کام کرنے کے بعد بنائے گئے پرنٹس سے مختلف ہوتے ہیں۔
لہر یا سلیکٹیو سولڈرنگ کے لیے مائع شکل میں بہاؤ-کی ہینڈلنگ ڈیمانڈز کم ہوتی ہیں لیکن پھر بھی انحطاط ہوتی ہے۔ الکحل-پر مبنی بہاؤ بخارات بن جاتے ہیں اگر کنٹینرز کو سیل نہیں کیا جاتا ہے۔ پانی پر مبنی فارمولیشنز وقت کے ساتھ ساتھ مائکروبیل کی نشوونما کو سہارا دے سکتی ہیں۔
سب سے بڑا ناکامی موڈ جو میں نے بار بار دیکھا ہے: پیسٹ کو اس کی شیلف لائف سے باہر استعمال کرنا کیونکہ "یہ اب بھی ٹھیک لگتا ہے۔" پیسٹ ٹھیک پرنٹ کر سکتا ہے اور معقول جلدیں جمع کر سکتا ہے۔ لیکن فلوکس کیمسٹری خراب ہو گئی ہے، لہذا آپ کو خوبصورت-پیسٹ کے ذخائر ملتے ہیں جو ری فلو کے دوران ٹھیک سے گیلے نہیں ہوتے ہیں۔ جوڑ پھیکے اور دانے دار نظر آتے ہیں۔ الیکٹریکل ٹیسٹ کچھ ناکامیوں کو پکڑتا ہے؛ دوسرے گاہکوں کو بھیجتے ہیں اور میدان میں ناکام رہتے ہیں۔
کال کرنا
ایس ایم ٹی کی پیداوار کے لیے: سولڈر پیسٹ، ہمیشہ۔ فلوکس کی قسم کو اپنی صفائی کی ضروریات اور سطح کی تکمیل سے ملائیں۔ OSP (آرگینک سولڈریبلٹی پرزرویٹیو) بورڈز زیادہ تر معاملات میں کوئی-کلین پیسٹ برداشت نہیں کرتے۔ ENIG (الیکٹرو لیس نکل وسرجن گولڈ) معاف کرنے والا ہے۔ HASL (ہاٹ ایئر سولڈر لیولنگ) فنش میں پہلے سے ہی سولڈر کوٹنگ ہوتی ہے، اس لیے فلوکس سرگرمی کی مانگ کم ہوتی ہے۔
وقف شدہ لائنوں پر سوراخ کے ذریعے-اسمبلی کے لیے: اسپرے فلکسر یا فوم کے ذریعے لگائی جانے والی مائع بہاؤ کے ساتھ لہر سولڈرنگ۔ مکسڈ-ٹیکنالوجی بورڈز کے لیے، پن-ان-پیسٹ (انٹروسیو ری فلو) بہت سے ڈیزائنوں کے لیے لہر کے مرحلے کو ختم کرتا ہے۔
دوبارہ کام کے لیے: ٹکی فلوکس یا جیل کا بہاؤ مقامی طور پر لگایا جاتا ہے۔ جوائنٹ کو صفائی کی کارروائی کی ضرورت ہے لیکن آپ نہیں چاہتے کہ مواد پڑوسی علاقوں میں منتقل ہو۔
پروٹو ٹائپ کام یا کم-حجم ہینڈ اسمبلی: فلوکس-کورڈ سولڈر وائر زیادہ تر حالات کو ہینڈل کرتا ہے۔ ضدی جوڑوں کے لیے ایک فلوکس قلم رکھیں۔
وسیع تر نکتہ یہ ہے کہ فلوکس اور سولڈر پیسٹ زیادہ تر سیاق و سباق میں ایک دوسرے کے متبادل نہیں ہیں-وہ مختلف پروڈکٹ کیٹیگریز ہیں جو اوور لیپنگ لیکن الگ الگ افعال پیش کرتے ہیں۔ سولڈر پیسٹ ایک انجنیئرڈ سسٹم ہے جس میں فلوکس شامل ہوتا ہے۔ اسٹینڈ لون فلوکس ایپلی کیشنز کے لیے قابل استعمال عمل ہے جہاں سولڈر مواد الگ سے آتا ہے۔ یہ سمجھنا کہ ہر ایک کب فٹ بیٹھتا ہے، اور کیوں، الیکٹرانکس مینوفیکچرنگ کو چھونے والے ہر فرد کے لیے بنیادی خواندگی ہے۔
اس میں مزید باریکیاں دستیاب ہیں-الائے سلیکشن، لیڈ-مفت منتقلی کے چیلنجز، انٹرمیٹالک فارمیشن کی تفصیلی فزکس، فلوکس ریزیڈیو کی درجہ بندی کے لیے معائنہ کا طریقہ کار۔ لیکن دن-سے-دن کے عمل کے فیصلے کرنے کے لیے، یہاں کے بنیادی اصول زیادہ تر حالات کا احاطہ کرتے ہیں جن کا آپ سامنا کریں گے۔
