Во время ввода в эксплуатацию производственной линии мы обнаружили, что одна и та же банка паяльной пасты демонстрирует значительные различия в характеристиках печати после машинного и ручного перемешивания. Это вызвано не проблемами партии самой паяльной пасты, а, скорее, дисбалансом восстановления вязкости паяльной пасты, вызванным неравномерным распределением силы сдвига и неконтролируемым потреблением энергии в процессе перемешивания. Машинное перемешивание зависит от постоянной скорости вращения (800 ± 50 об/мин), стандартной продолжительности (120 ± 5 с) и номинальной нагрузки (500 г ± 10 г) для получения повторяемого реологического отклика, тогда как ручное перемешивание зависит от ощущений оператора, при этом фактическая приложенная угловая скорость вращения колеблется в пределах 300 ~ 1800 °/с, частота нажатия варьируется от 25 до 65 раз в минуту, а осевое давление плавает в некалиброванном диапазоне. 2,5~8,3 с.ш. Это нелинейное возмущение препятствует стабильному распутыванию состояния внутренней агломерации металлических частиц и сетчатой структуры флюса паяльной пасты.
Данные испытаний на вязкость паяльной пасты показывают, что исходное состояние без перемешивания составляет 850 Па·с, после машинного перемешивания оно стабилизируется в диапазоне 720±80 Па·с, а после ручного перемешивания оно диспергируется в пределах 610–980 Па·с. Более чем в 75% образцов, перемешанных вручную, наблюдается восстановление вязкости, превышающее 120 Па·с в течение 30 минут, тогда как восстановление вязкости образцов, перемешиваемых машиной, за тот же период обычно составляет менее 45 Па·с. Эта разница напрямую связана с поведением разделителя во время очистки трафарета: когда вязкость паяльной пасты отклоняется ниже нижнего предела целевого окна, склонны к недостаточности припоя и оседанию, в то время как чрезмерно высокая вязкость приводит к образованию натянутых кромок и недостаточному заполнению отверстия.
Мы сравнили данные 12 производственных линий за три месяца подряд и обнаружили, что линии, использующие машинное перемешивание, имели средний эффективный срок службы 8,7 часов после открытия банки с паяльной пастой по сравнению с 5,2 часами для линий, использующих ручное перемешивание. Кроме того, на линиях ручного перемешивания увеличилась частота сигналов тревоги, когда значение CV толщины печати превышало 12%, начиная с 4-го часа. Основная причина заключается в том, что ручное перемешивание не может разрушить слабую гелевую сеть, образовавшуюся во время хранения паяльной пасты, что приводит к ускоренной миграции фаз флюса и ухудшению осаждения металлического порошка, тогда как непрерывное поле сдвига, создаваемое машинным перемешиванием, поддерживает динамическое равновесие системы.
При замене перемешивающего оборудования на месте одновременно необходимо откалибровать эталонное значение вязкости паяльной пасты; исторические параметры ручного перемешивания не могут быть применены напрямую. Например, клиент напрямую применил давление ракеля с ручным набором для перемешивания, равное 2,8 кгс, на производственной линии с машинным перемешиванием, что привело к отсутствию отпечатков на большой площади на первой печатной плате. Основная причина заключается в том, что скорость тиксотропного восстановления паяльной пасты увеличивается после машинного перемешивания, и при том же давлении утончение паяльной пасты при сдвиге внутри отверстий трафарета становится более выраженным. Давление ракеля должно быть уменьшено до 2,3 кгс, а скорость разделения доведена до 25 мм/с, чтобы соответствовать реологическому отклику при новом состоянии вязкости.
Все операции по перемешиванию необходимо выполнять после того, как паяльная паста нагреется до 25±2℃. Предварительное перемешивание приведет к тому, что система смолы станет жесткой при низких температурах, при этом напряжение сдвига будет сосредоточено на частичных кластерах частиц, что вместо этого вызывает микроскопическую агломерацию. Однажды мы заметили, что паяльная паста, перемешанная вручную при температуре 18 ℃, демонстрировала под микроскопом очевидную цепочечную агрегацию частиц, в то время как машинное перемешивание в тех же условиях смягчало это явление из-за эффекта принудительного диспергирования конструкции ротора, но все же не достигало уровня однородности, достигнутого при стандартных условиях 25 ℃.
