Viscosity control of solder paste by ultrasound actuation

• Main Author: Landman, Erik
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Mekatronik 2018
• Subjects: Mechanical Engineering; Maskinteknik
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-245871

The thixotropic characteristics of solder paste are an obstacle in improving the consistency with which solder paste droplets can be deposited by jet printers. Controlling the viscosity of solder paste may be an important step in improving the deposition. This thesis investigates whether ultrasound can be used as an actuation method to control the viscosity. Rheological measurements were performed to determine the thixotropic flow behaviour of a batch of solder paste. Various thixotropic complex fluid models were evaluated with respect to their ability to describe and predict this flow behaviour. To measure how large the effect of ultrasound on the viscosity of solder paste is, a piezo-element was used to apply ultrasonic vibrations to solder paste flowing through a capillary tube. These measurements were repeated with various frequencies and amplitudes. The amplitude of the ultrasound determines the magnitude of change of the viscosity, but the effect is small for the tested amplitudes: max 4%. The frequency of the ultrasound did not have a clear effect on the viscosity change. The results from these measurements are used to derive a control framework that describes the feasibility of using ultrasound to control the viscosity of solder paste. Ultrasound is only feasible if the amplitude of the ultrasound can be made large enough. === Lödpastans tixotropa beteende är ett hinder för att förbättra repeterbarheten med vilken jet printers kan skjuta lödpastadroppar. Att reglera lödpastans viskositet kan vara ett viktigt steg för att förbättra repeterbarheten. I det här examenarbetet undersöks möjligheterna att använda ultraljud för att påverka viskositeten. De reologiska egenskaperna för en sats lödpasta har uppmätts. Flera modeller för tixotropa vätskor har testats för att identifiera dem som är bäst för att beskriva lödpastans egenskaper. För att testa ultraljudets effekt på viskositeten, har tester utförts där lödpasta flödar genom ett kapillärrör medan ett piezoelement skickar vibrationer med ultraljudfrekvens. Ultraljudet visade sig ha en liten effekt på viskositeten: maximal 4%. Effekten är större för högre amplituder, medan frekvensen inte har en tydlig påverkan på hur stor viskositetsförändringen är. Resultaterna från båda mätningar har använts för att skapa ett regleringsramverk som beskriver möjligheterna att använda ultraljud för att reglera lödpastans viskositet. Det är möjligt att reglera viskositeten med ultraljud, om ultraljudets amplitud är tillräckligt stor.