site logo

Значението на шаблоните за сглобяване на печатни платки

Процесът на сглобяване на повърхностен монтаж използва шаблони като път към точно, повтарящо се отлагане на паста за спойка. Шаблонът се отнася до тънък или тънък лист от месинг или неръждаема стомана с изрязана схема на верига, за да съответства на модела на позицията на устройството за повърхностен монтаж (SMD) на печатна платка (PCB), където трябва да се използва шаблонът. След като шаблонът е точно позициониран и съгласуван с печатната платка, металната чистачка прокарва пастата за запояване през отворите на шаблона, като по този начин образува отлагания върху печатната платка, за да фиксира SMD на място. Отлаганията на пастата от спойка се стопяват при преминаване през пещта за преливане и фиксират SMD върху печатната платка.

ipcb

Дизайнът на шаблона, особено неговият състав и дебелина, както и формата и размера на дупките, определят размера, формата и местоположението на отлаганията от спояваща паста, което е от съществено значение за осигуряване на високопроизводителен процес на сглобяване. Например, дебелината на фолиото и размерът на отвора на отворите определят обема на суспензията, отложена върху дъската. Прекомерното количество спояваща паста може да доведе до образуване на топки, мостове и надгробни плочи. Малко количество спояваща паста ще доведе до изсъхване на спойките. И двете ще повредят електрическата функция на платката.

Оптимална дебелина на фолиото

Типът SMD на платката определя оптималната дебелина на фолиото. Например, опаковки на компоненти като 0603 или 0.020″ стъпка SOIC изисква относително тънък шаблон за спояваща паста, докато по-дебел шаблон е по-подходящ за компоненти като 1206 или 0.050″ стъпка SOIC. Въпреки че дебелината на шаблона, използван за отлагане на спояваща паста, варира от 0.001″ до 0.030″, типичната дебелина на фолиото, използвана на повечето платки, варира от 0.004″ до 0.007″.

Технология за създаване на шаблони

В момента индустрията използва пет технологии за направата на шаблони – лазерно рязане, електроформоване, химическо ецване и смесване. Въпреки че хибридната технология е комбинация от химическо ецване и лазерно рязане, химическото ецване е много полезно за производство на стъпаловидни шаблони и хибридни шаблони.

Химично ецване на шаблони

Химическо фрезоване ецва металната маска и гъвкавия шаблон за метална маска от двете страни. Тъй като това корозира не само във вертикална посока, но и в странична посока, това ще причини подрязване и ще направи отвора по-голям от необходимия размер. С напредването на ецването от двете страни, стесняването на правата стена ще доведе до образуването на форма на пясъчен часовник, което ще доведе до излишни отлагания от спойка.

Тъй като отворът на шаблона за ецване не дава гладки резултати, индустрията използва два метода за изглаждане на стените. Единият от тях е процес на електрополиране и микроецване, а другият е никелиране.

Въпреки че гладката или полирана повърхност спомага за освобождаването на пастата, тя може също да накара пастата да пропусне повърхността на шаблона, вместо да се търкаля с чистачката. Производителят на шаблони решава този проблем, като селективно полира стените на дупките вместо повърхността на шаблона. Въпреки че никелирането може да подобри гладкостта и производителността на печат на шаблона, то може да намали отворите, което изисква коригиране на произведението на изкуството.

Лазерно рязане на шаблони

Лазерното рязане е процес на изваждане, който въвежда данни на Gerber в CNC машина, която управлява лазерния лъч. Лазерният лъч започва вътре в границата на отвора и пресича периметъра му, като същевременно премахва напълно метала, за да образува дупката, само една дупка в даден момент.

Няколко параметъра определят гладкостта на лазерното рязане. Това включва скорост на рязане, размер на петното на лъча, мощност на лазера и фокус на лъча. Като цяло индустрията използва петно ​​на лъча от около 1.25 mils, което може да изреже много прецизни отвори в различни изисквания за форми и размери. Въпреки това, лазерно изрязаните дупки също изискват последваща обработка, точно както химически гравираните дупки. Формите за лазерно рязане се нуждаят от електролитно полиране и никелиране, за да направи вътрешната стена на отвора гладка. Тъй като размерът на отвора се намалява в последващия процес, размерът на блендата при лазерното рязане трябва да бъде правилно компенсиран.

Аспекти на използването на шаблонен печат

Печатът с шаблони включва три различни процеса. Първият е процесът на запълване на дупки, при който запояващата паста запълва дупките. Вторият е процесът на трансфер на паста за спойка, при който натрупаната в отвора паста за спойка се прехвърля върху повърхността на печатната платка, а третото е местоположението на отложената паста за спойка. Тези три процеса са от съществено значение за получаване на желания резултат – отлагане на точен обем спояваща паста (наричана още тухла) на правилното място върху печатната платка.

Запълването на дупките на шаблона с паста за запояване изисква метален скрепер, който да притисне пастата за запояване в дупките. Ориентацията на отвора спрямо лентата на чистачката влияе върху процеса на пълнене. Например, дупка с дълга ос, ориентирана към хода на острието, се запълва по-добре от дупка с къса ос, ориентирана в посоката на хода на острието. Освен това, тъй като скоростта на чистачката влияе върху запълването на отворите, по-ниската скорост на чистачката може да направи отворите, чиято дълга ос е успоредна на хода на чистачката, по-добре да запълнят дупките.

Ръбът на лентата на чистачката също влияе върху това как пастата за запояване запълва дупките на шаблона. Обичайната практика е да печатате, като прилагате минималния натиск на чистачката, като същевременно поддържате чисто избърсване на пастата за спояване върху повърхността на шаблона. Увеличаването на налягането на чистачката може да повреди чистачката и шаблона и също така да доведе до размазване на пастата под повърхността на шаблона.

От друга страна, по-ниското налягане на чистачката може да не позволи на пастата за запояване да се изпусне през малките отвори, което води до недостатъчна спойка върху подложките за печатни платки. В допълнение, пастата за запояване, оставена отстрани на чистачката близо до големия отвор, може да бъде изтеглена от гравитацията, което води до излишно отлагане на спойка. Следователно е необходимо минимално налягане, което ще постигне чисто изтриване на пастата.

Количеството приложено налягане също зависи от вида на използваната паста за спояване. Например, в сравнение с използването на калай/оловна паста, когато използвате паста за спойка без олово, PTFE/никелираната чистачка изисква около 25-40% повече налягане.

Проблеми с производителността на паста за запояване и шаблони

Някои проблеми с производителността, свързани с паста за запояване и шаблони, са:

Дебелината и размерът на отвора на шаблонното фолио определят потенциалния обем на спояваща паста, отложена върху платката

Възможност за освобождаване на спояваща паста от стената на отвора на шаблона

Точност на позициониране на тухли за спойка, отпечатани върху печатни платки

По време на цикъла на печат, когато лентата на чистачката преминава през шаблона, спояващата паста запълва отвора на шаблона. По време на цикъла на разделяне на платка/шаблон, паста за запояване ще бъде освободена върху подложките на платката. В идеалния случай цялата паста за запояване, която запълва дупката по време на процеса на печат, трябва да бъде освободена от стената на отвора и да се прехвърли върху подложката на дъската, за да се образува цялостна тухла за спойка. Въпреки това, сумата за трансфер зависи от съотношението на страните и площта на отвора.

Например, в случай, че площта на подложката е по-голяма от две трети от площта на вътрешната стена на порите, пастата може да постигне освобождаване от по-добро от 80%. Това означава, че намаляването на дебелината на шаблона или увеличаването на размера на отвора може по-добре да освободи пастата за запояване при същото съотношение на площта.

Способността на пастата за запояване да се отделя от стената на отвора на шаблона също зависи от покритието на стената на отвора. Лазерното рязане на отвори чрез електрополиране и/или галванично покритие може да подобри ефективността на трансфера на суспензия. Въпреки това, прехвърлянето на спояваща паста от шаблона към печатната платка също зависи от адхезията на пастата за запояване към стената на отвора на шаблона и адхезията на пастата за запояване към подложката на печатната платка. За да се получи добър трансферен ефект, последният трябва да е по-голям, което означава, че възможността за печат зависи от съотношението на площта на стената на шаблона към площта на отваряне, като се игнорират незначителни ефекти като ъгъл на наклона на стената и нейната грапавост. .

Позицията и точността на размерите на тухлите за спойка, отпечатани върху печатните платки, зависят от качеството на предадените CAD данни, технологията и метода, използвани за направата на шаблона, и температурата на шаблона по време на употреба. В допълнение, точността на позицията зависи и от използвания метод за подравняване.

Шаблон в рамка или залепен шаблон

Шаблонът в рамка в момента е най-мощният шаблон за лазерно рязане, предназначен за масов ситопечат в производствения процес. Те се монтират трайно в кофражната рамка, а мрежестата рамка плътно стяга кофражното фолио в кофража. За микро BGA и компоненти с стъпка от 16 mil и по-ниска се препоръчва използването на шаблон с рамка с гладка стена на отвора. Когато се използват при контролирани температурни условия, рамкираните форми осигуряват най-добра позиция и точност на размерите.

За краткосрочно производство или сглобяване на прототипни печатни платки, шаблоните без рамки могат да осигурят най-добрия контрол на обема на пастата за спойка. Предназначени са за използване със системи за опъване на кофраж, които представляват кофражни рамки за многократна употреба, като универсални рамки. Тъй като формите не са постоянно залепени към рамката, те са много по-евтини от формите от рамков тип и заемат много по-малко място за съхранение.