Desenvolvimento e implementação de metodologias aplicadas ao controlo de qualidade das pastas de solda

Abstract

O propósito deste trabalho foi desenvolver e implementar metodologias de controlo da qualidade (QC) das pastas de solda (PS) usadas na Bosch Car Multimedia Portugal, para verificar se as Instruções para Fabricação e Controlo (IFC) implementadas eram adequadas ou poderiam/deveriam ser adaptadas. Implementou-se o estudo das características reológicas como ferramenta de QC. Elaboraram-se procedimentos de análise reométrica baseados em: procedimentos aplicados pelo fabricante da PS (Heraeus), normas internas Bosch e informação bibliográfica. Foi utilizado o reómetro Physica MCR 101 da Anton Paar, com geometria de medição de duplo prato paralelo. Estes procedimentos permitiram determinar a viscosidade (a 𝛾̇ 10 s-1), o comportamento viscoelástico e a extensão da recuperação estrutural, em função da temperatura e do tempo, considerando-se as condições de uso da PS como: tempo de vida útil, de repouso à temperatura ambiente e as condições de pré-homogeneização. Avaliou-se, ainda, o comportamento viscoso da PS parada no equipamento, durante o período de interrupção do processo de impressão (tempo de repouso no equipamento). Definiu-se a janela de temperatura em que a PS apresentava propriedades reológicas adequada ao processo (22,00 a 28,00 °C). Verificou-se que o tempo de vida implementado no processo (16 horas) era adequado. Apesar do tempo de repouso da PS à temperatura ambiente implementado ser de 8 horas, os resultados obtidos indicaram que as características reológicas da PS atingiam condições de estabilidade ao fim de 4 horas, sugerindo que este tempo pode ser reduzido. Os estudos permitiram verificar que a viscosidade da PS no equipamento, em condições de repouso, mantinha um perfil constante por um período de 8 horas. Sugerindo que o tempo máximo que a PS pode ser mantida em repouso no equipamento, poderá passar das atuais 2 horas para 8 horas. Os resultados de viscosidade demonstraram que o tempo de homogeneização implementado (30 segundos) é adequado. Aplicou-se a técnica de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência Acoplada com Detetor de Espetrometria de Massa (HPLC-MS) para se avaliar a composição do fluxo de PS em diferentes períodos do tempo de vida, e se poder correlacionar a respetiva composição da PS com os dados reológicos obtidos para as mesmas amostras. Verificou-se que a composição do fluxo da PS se mantinha constante durante o tempo de vida implementado, concluindo-se que a exposição da pasta de solda à atmosfera de trabalho, durante o tempo de vida útil da PS, não origina alterações da composição do fluxo.

The aim of this work was to develop and implement methodologies to control the quality of the solder pastes used at Bosch Car Multimedia Portugal. The purpose was to verify if the instructions implemented by Bosch were correct or could/should be adapted and improved. Rheology studies were implemented as a Quality Control (QC) tool. These rheological tests have a paramount importance, since they allow to predict the printing results. Several experimental procedures were created, based in: Heraeus procedures, internal Bosch Norms, and literature. A Physica MCR 101 Rheometer, from Anton Paar with a parallel plate measuring system was used. Different test procedures were developed to determine the viscosity, the viscoelastic behaviour and the structure recovery in function of temperature and time (life time, room temperature resting time, equipment resting time, and homogenization). With those analyses, the process temperature window was defined to be between 22.00 and 28.00 ºC. The solder paste life time is accurate (16 hours). After 4 hours the rheological characteristics stabilize, so the room temperature resting time can be reduced to half. Viscosity of solder paste resting on the equipment is stable for 8 hours, and therefore those results suggest that the time can be increased from 2 (current procedure) to 8 hours. The implemented homogenization time (30 seconds) was found to be correct. The technique of High Performance Liquid Chromatography coupled to mass spectrometry (HPLCMS) was used to study the evolution of the flux chemical composition, during solder paste life time. The results showed that the chemical composition of the solder paste flux was stable during the life time implemented. Hence, the exposition to the atmosphere during the solder paste life time do not degrade the flux.