تستخدم عملية تجميع التثبيت السطحي القوالب كمسار لترسيب معجون اللحام الدقيق والقابل للتكرار. يشير القالب إلى صفيحة رفيعة أو رفيعة من النحاس الأصفر أو الفولاذ المقاوم للصدأ مع نقش دائرة مقطوعة عليها لتتناسب مع نمط موضع جهاز التثبيت على السطح (SMD) على السطح. لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) حيث سيتم استخدام النموذج. بعد أن يتم وضع القالب بدقة ومطابقته مع PCB ، تقوم الممسحة المعدنية بإجبار عجينة اللحام من خلال فتحات القالب ، وبالتالي تكوين رواسب على PCB لإصلاح SMD في مكانها. تذوب رواسب معجون اللحام عند المرور عبر فرن إعادة التدفق وتثبيت SMD على PCB.

يحدد تصميم القالب ، خاصة تكوينه وسمكه ، وكذلك شكل وحجم الثقوب ، حجم وشكل وموقع رواسب معجون اللحام ، وهو أمر ضروري لضمان عملية تجميع عالية الإنتاجية. على سبيل المثال ، تحدد سماكة الرقاقة وحجم الفتح للفتحات حجم الملاط المودع على اللوح. يمكن أن يؤدي معجون اللحام المفرط إلى تكوين الكرات والجسور وشواهد القبور. سوف تتسبب كمية صغيرة من معجون اللحام في جفاف مفاصل اللحام. كلاهما سيضر بالوظيفة الكهربائية للوحة الدائرة.

السماكة المثلى للفويل

يحدد نوع SMD الموجود على اللوحة السماكة المثلى للرقائق. على سبيل المثال ، تتطلب تعبئة المكونات مثل 0603 أو 0.020 درجة SOIC قالب عجينة لحام رقيقًا نسبيًا ، في حين أن القالب الأكثر سمكًا يكون أكثر ملاءمة لمكونات مثل 1206 أو 0.050 درجة SOIC. على الرغم من أن سمك القالب المستخدم لترسيب معجون اللحام يتراوح من 0.001 إلى 0.030 ، فإن سمك الرقاقة النموذجي المستخدم في معظم لوحات الدوائر يتراوح من 0.004 إلى 0.007.

تقنية صنع القوالب

حاليًا ، تستخدم الصناعة خمس تقنيات لصنع الإستنسل – القطع بالليزر ، والتشكيل الكهربائي ، والنقش الكيميائي ، والخلط. على الرغم من أن التكنولوجيا الهجينة هي مزيج من النقش الكيميائي والقطع بالليزر ، إلا أن النقش الكيميائي مفيد جدًا لتصنيع الإستنسل المتدرج والاستنسل الهجين.

النقش الكيميائي للقوالب

يحفر الطحن الكيميائي القناع المعدني وقالب القناع المعدني المرن من كلا الجانبين. نظرًا لأن هذا يتآكل ليس فقط في الاتجاه الرأسي ولكن أيضًا في الاتجاه الجانبي ، فإنه سيتسبب في حدوث جروح سفلية ويجعل الفتحة أكبر من الحجم المطلوب. مع تقدم النقش من كلا الجانبين ، سيؤدي التقليل على الجدار المستقيم إلى تكوين شكل الساعة الرملية ، مما ينتج عنه رواسب لحام زائدة.

نظرًا لأن فتحة استنسل الحفر لا تؤدي إلى نتائج سلسة ، فإن الصناعة تستخدم طريقتين لتنعيم الجدران. واحد منهم هو عملية التلميع الكهربائي والنقش الدقيق ، والآخر هو طلاء النيكل.

على الرغم من أن السطح الأملس أو المصقول يساعد في تحرير العجينة ، إلا أنه قد يتسبب أيضًا في تخطي المعجون لسطح القالب بدلاً من التدحرج باستخدام الممسحة. تحل الشركة المصنعة للقالب هذه المشكلة عن طريق التلميع الانتقائي لجدران الفتحات بدلاً من سطح القالب. على الرغم من أن طلاء النيكل يمكن أن يحسن نعومة وأداء الطباعة للقالب ، إلا أنه يمكن أن يقلل من الفتحات ، الأمر الذي يتطلب تعديل العمل الفني.

قالب القطع بالليزر

القطع بالليزر هو عملية طرح تُدخل بيانات جربر في آلة CNC التي تتحكم في شعاع الليزر. يبدأ شعاع الليزر داخل حدود الثقب ويجتاز محيطه بينما يزيل المعدن تمامًا لتشكيل الثقب ، ثقبًا واحدًا فقط في كل مرة.

تحدد العديد من المعلمات نعومة القطع بالليزر. يتضمن ذلك سرعة القطع وحجم بقعة الشعاع وقوة الليزر وتركيز الشعاع. بشكل عام ، تستخدم الصناعة بقعة شعاع تبلغ حوالي 1.25 مل ، والتي يمكن أن تقطع فتحات دقيقة للغاية في مجموعة متنوعة من الأشكال ومتطلبات الحجم. ومع ذلك ، تتطلب الثقوب المقطوعة بالليزر أيضًا معالجة لاحقة ، تمامًا مثل الثقوب المحفورة كيميائيًا. تحتاج قوالب القطع بالليزر إلى تلميع إلكتروليتي وطلاء بالنيكل لجعل الجدار الداخلي للفتحة سلسًا. نظرًا لتقليل حجم الفتحة في العملية اللاحقة ، يجب تعويض حجم فتحة القطع بالليزر بشكل صحيح.

جوانب استخدام الطباعة بالاستنسل

تتضمن الطباعة باستخدام الإستنسل ثلاث عمليات مختلفة. الأول هو عملية ملء الفتحات ، حيث يملأ معجون اللحام الثقوب. والثاني هو عملية نقل معجون اللحام ، حيث يتم نقل معجون اللحام المتراكم في الفتحة إلى سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، والثالث هو موقع معجون اللحام المودع. هذه العمليات الثلاث ضرورية للحصول على النتيجة المرجوة – إيداع حجم دقيق من عجينة اللحام (وتسمى أيضًا الطوب) في المكان المناسب على ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

يتطلب ملء ثقوب القالب باستخدام معجون اللحام مكشطة معدنية للضغط على معجون اللحام في الثقوب. يؤثر اتجاه الثقب بالنسبة لشريط الممسحة على عملية الملء. على سبيل المثال ، تملأ الثقب بمحورها الطويل الموجه إلى حد الشفرة بشكل أفضل من الثقب حيث يكون محورها القصير موجهًا في اتجاه ضربة الشفرة. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن سرعة الممسحة تؤثر على ملء الثقوب ، فإن سرعة الممسحة المنخفضة يمكن أن تجعل الثقوب التي يكون محورها الطويل موازيًا لضربة الممسحة تملأ الثقوب بشكل أفضل.

تؤثر حافة شريط الممسحة أيضًا على كيفية ملء عجينة اللحام بفتحات الاستنسل. تتمثل الممارسة المعتادة في الطباعة أثناء تطبيق الحد الأدنى من ضغط الممسحة مع الحفاظ على مسح نظيف لمعجون اللحام على سطح الاستنسل. قد تؤدي زيادة ضغط الممسحة إلى إتلاف الممسحة والقالب ، كما تتسبب في تلطيخ العجينة تحت سطح القالب.

من ناحية أخرى ، قد لا يسمح ضغط الممسحة السفلي بتحرير معجون اللحام من خلال الثقوب الصغيرة ، مما يؤدي إلى عدم كفاية اللحام على منصات PCB. بالإضافة إلى ذلك ، قد يتم سحب معجون اللحام المتبقي على جانب الممسحة بالقرب من الفتحة الكبيرة عن طريق الجاذبية ، مما يؤدي إلى ترسب اللحام الزائد. لذلك ، من الضروري الحد الأدنى من الضغط ، والذي سيحقق مسحًا نظيفًا للمعجون.

يعتمد مقدار الضغط المطبق أيضًا على نوع معجون اللحام المستخدم. على سبيل المثال ، مقارنة باستخدام عجينة القصدير / الرصاص ، عند استخدام معجون اللحام الخالي من الرصاص ، تتطلب الممسحة المطلية بالنيكل / PTFE ضغطًا أكبر بنسبة 25-40٪.

مشاكل أداء معجون اللحام والاستنسل

بعض مشكلات الأداء المتعلقة بلصق اللحام والاستنسل هي:

تحدد سماكة وحجم فتحة ورق الاستنسل الحجم المحتمل لمعجون اللحام المودع على لوحة PCB

القدرة على تحرير معجون اللحام من جدار ثقب القالب

دقة موضع طوب اللحام المطبوع على منصات PCB

أثناء دورة الطباعة ، عندما يمر شريط الممسحة عبر الاستنسل ، يملأ معجون اللحام فتحة الاستنسل. أثناء دورة فصل اللوحة / القالب ، سيتم تحرير معجون اللحام على الوسادات الموجودة على اللوحة. من الناحية المثالية ، يجب تحرير كل عجينة اللحام التي تملأ الفتحة أثناء عملية الطباعة من جدار الفتحة ونقلها إلى الوسادة الموجودة على السبورة لتشكيل لبنة لحام كاملة. ومع ذلك ، فإن مقدار التحويل يعتمد على نسبة العرض إلى الارتفاع ونسبة مساحة الفتح.

على سبيل المثال ، في الحالة التي تكون فيها مساحة الضمادة أكبر من ثلثي مساحة جدار المسام الداخلي ، يمكن للمعجون أن يحقق إطلاقًا أفضل من 80٪. هذا يعني أن تقليل سماكة القالب أو زيادة حجم الثقب يمكن أن يحرر معجون اللحام بشكل أفضل تحت نفس نسبة المساحة.

تعتمد أيضًا قدرة معجون اللحام على التحرر من جدار ثقب القالب على إنهاء جدار الفتحة. يمكن أن يؤدي قطع الثقوب بالليزر عن طريق التلميع الكهربائي و / أو الطلاء الكهربائي إلى تحسين كفاءة نقل الطين. ومع ذلك ، فإن نقل معجون اللحام من القالب إلى PCB يعتمد أيضًا على التصاق معجون اللحام بجدار ثقب القالب والتصاق معجون اللحام بلوحة PCB. من أجل الحصول على تأثير نقل جيد ، يجب أن يكون الأخير أكبر ، مما يعني أن قابلية الطباعة تعتمد على نسبة مساحة جدار القالب إلى منطقة الفتح ، مع تجاهل التأثيرات البسيطة مثل زاوية سحب الجدار وخشونته. .

يعتمد موضع ودقة أبعاد قوالب اللحام المطبوعة على ألواح PCB على جودة بيانات CAD المرسلة ، والتقنية والطريقة المستخدمة لصنع القالب ، ودرجة حرارة القالب أثناء الاستخدام. بالإضافة إلى ذلك ، تعتمد دقة الموضع أيضًا على طريقة المحاذاة المستخدمة.

قالب مؤطر أو قالب لاصق

يعد القالب المؤطر حاليًا أقوى قالب قطع بالليزر ، مصمم لطباعة الشاشة الكبيرة في عملية الإنتاج. يتم تثبيتها بشكل دائم في إطار القوالب ، والإطار الشبكي يشد بإحكام رقائق القوالب في القوالب. بالنسبة لـ micro BGA والمكونات ذات درجة ميل تبلغ 16 ميلًا أو أقل ، يوصى باستخدام قالب مؤطر بجدار ثقب أملس. عند استخدامها في ظل ظروف درجة حرارة يتم التحكم فيها ، توفر القوالب المؤطرة أفضل موضع ودقة في الأبعاد.

بالنسبة للإنتاج قصير المدى أو النموذج الأولي لتجميع ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، يمكن أن توفر القوالب بدون إطار أفضل تحكم في حجم معجون اللحام. وهي مصممة للاستخدام مع أنظمة شد القوالب ، وهي إطارات قوالب قابلة لإعادة الاستخدام ، مثل الإطارات العامة. نظرًا لأن القوالب لا يتم لصقها بشكل دائم على الإطار ، فهي أرخص بكثير من القوالب من نوع الإطار وتشغل مساحة تخزين أقل بكثير.