Cosa offre la saldatura con profili sottovuoto? – Parte 2

Dopo che nella prima parte vi abbiamo dato un’infarinatura sull’argomento “Saldatura con profili sottovuoto”, nella seconda parte illustreremo un approfondimento e la discussione relativa ai risultati di saldatura ottenuti.

Illustrazione grafica 1: Impostazione del layout di test con cinque differenti aperture per elementi strutturali BTC

La figura 1 mostra il layout totale, anche se in questo caso dobbiamo concentrarci solo sulla valutazione degli elementi strutturali con collegamenti di massa. Su ogni scheda sono previste due aperture per variazione.

Le due maschere sono state variate in spessore e tipologia di produzione. Inoltre una delle maschere è stata utilizzata con uno spessore di 120 µm, senza applicare ulteriori “processi di affinazione”. Come controparte, sulla seconda metà del board è stata usata una maschera con spessore pari a 110 µm e una variante con rivestimento al plasma, sulla quale è stata effettuata la pulitura elettrolitica.

Le differenze dei due profili di saldatura si possono vedere nella figura 2, dove nell’immagine a destra è stata utilizzata la saldatura sottovuoto guidata. Nella fase del preriscaldamento, è stato utilizzato un cosiddetto

prevuoto. Ciò stabilizza il processo del test, poiché i vari processi sono stati divisi nell’arco di una giornata e quindi sarebbero potuti sopraggiungere fattori, come l’assorbimento di umidità nell’aria della pasta per saldare, che avrebbero portato a risultati falsati. Con l’abbassamento della pressione, è possibile ottenere delle condizioni più stabili.

Illustrazione grafica 3: Comparazione della geometria delle maschere con o senza saldatura sottovuoto

Figura 2: A sinistra: profilo di saldatura senza sottovuoto. A confronto a destra: profilo con saldatura a sottovuoto a 10 mbar e 10 s di tempo di arresto.

Per l’utilizzo del sottovuoto principale per la riduzione della formazione di Voids, il tempo della fase liquida è stato aumentato di 30 s. Si è quindi provveduto ad impostare una pressione finale di 10 mbar e un tempo di arresto di 10 s. Dato che la riduzione di Voids deve avvenire soprattutto allo stato fuso e non può avvenire con velocità arbitraria, come compromesso è necessario accettare un allungamento dei tempi necessari al rivestimento per fusione.

La comparazione dei risultati delle due differenti saldature è visibile nella figura 3. Nei risultati è possibile riconoscere delle leggere differenze dovute alle aperture. Queste non sono tuttavia classificabili come significativi. Significativo è invece il risultato riportato applicando un valore di sottovuoto pari a 10 mbar: in questo caso, tutti i punti di saldatura presentano <2 % di Void.

Figura 4: Comparazione della geometria delle maschere, tipo di maschera e processo di saldatura

Il risultato della comparazione estrema tra la saldatura sotto pressione ambiente e quella sottovuoto a 10 mbar, viene confermato anche dall’esecuzione dei test a 100 mbar. Anche qui la percentuale dei Void (<3 %) e la frequenza di formazione degli stessi, possono essere ridotti in maniera importante. D’altro canto non è possibile influenzare in maniera concreta la saldatura sottovuoto tramite la scelta della geometria di apertura o della tipologia di maschera. Soggettivamente comunque si potrebbe avere l’impressione che la maschera al plasma riduca leggermente il Voiding. Ciò potrebbe essere riconducibile ad una migliore attivazione della pasta e quindi alla pressione più stabile ad essa collegata. Da questo punto di vista, sarebbe utile considerare anche la pressione stabile e costante sulla pasta come un parametro influente.

Riepilogo

Il processo di saldatura con l’utilizzo mirato del sottovuoto può portare ad una riduzione significativa del numero e della percentuale di Voids. Per evitare influenze negative come danneggiamenti di elementi strutturali o spruzzi di saldatura sensibili, è consigliabile mantenere il profilo della curva di pressione pari al profilo di temperatura. Non necessariamente l’utilizzo di diverse geometrie di apertura, o di differenti maschere, porta a risultati significativamente diversi durante l’utilizzo della saldatura sottovuoto. Non è ancora possibile confermare la teoria dei canali di uscita, poiché questi spariscono già nella fase di preriscaldamento. È molto più probabile che la suddivisione di un grande pad di massa abbia un’influenza positiva sul comportamento e la stabilità della pressione (vedi ad es. attingere/scooping etc.) e ciò potrebbe far ottenere un risultato migliore. Allo stesso modo è impossibile indicare un valore di pressione forfettario volto ad ottenere un risultato sempre ottimale. A seconda dello spessore del rivestimento bagnato, della pasta per saldare scelta e dell’apertura della maschera, è possibile ottenere risultati con un percentuale di Void <2 % applicando un valore di pressione tra 10 mbar e 100 mbar.

Informazioni: www.rehm-group.com