Pinnapaigaldusprotsessis kasutatakse malle täpse ja korratava jootepasta sadestamiseks. Mall viitab õhukesele või õhukesele messingist või roostevabast terasest lehele, millele on lõigatud vooluringi muster, mis ühtiks pindpaigaldusseadme (SMD) asendimustriga. trükkplaat (PCB), kus malli kasutatakse. Pärast seda, kui mall on täpselt positsioneeritud ja PCB-ga sobitatud, surub metallist kaabits jootepasta läbi malli aukude, moodustades nii PCB-le sadestusi, mis kinnitavad SMD paigale. Jootepasta ladestused sulavad tagasivooluahju läbimisel ja kinnitavad SMD PCB-le.

Malli kujundus, eriti selle koostis ja paksus, samuti aukude kuju ja suurus, määravad jootepasta lademete suuruse, kuju ja asukoha, mis on ülioluline suure läbilaskevõimega montaažiprotsessi tagamiseks. Näiteks fooliumi paksus ja aukude ava suurus määravad plaadile ladestunud läga mahu. Liigne jootepasta võib põhjustada kuulide, sildade ja hauakivide moodustumist. Väike kogus jootepastat põhjustab jootekohtade kuivamise. Mõlemad kahjustavad trükkplaadi elektrilist funktsiooni.

Optimaalne fooliumi paksus

Plaadil olev SMD tüüp määrab optimaalse fooliumi paksuse. Näiteks komponentide pakendamiseks, nagu 0603 või 0.020 tolli sammuga SOIC, on vaja suhteliselt õhukest jootepasta malli, samas kui paksem mall sobib paremini selliste komponentide jaoks nagu 1206 või 0.050 tolli sammuga SOIC. Kuigi jootepasta sadestamiseks kasutatava malli paksus jääb vahemikku 0.001–0.030 tolli, on enamikul trükkplaatidel kasutatav tüüpiline fooliumi paksus vahemikus 0.004–0.007 tolli.

Mallide valmistamise tehnoloogia

Praegu kasutab tööstus viit tehnoloogiat šabloonide-laserlõikamiseks, elektroformimiseks, keemiliseks söövitamiseks ja segamiseks. Kuigi hübriidtehnoloogia on keemilise söövitamise ja laserlõikamise kombinatsioon, on keemiline söövitus väga kasulik astmeliste šabloonide ja hübriidšabloonide valmistamisel.

Mallide keemiline söövitus

Keemiline freesimine söövitab metallmaski ja painduva metallmaski malli mõlemalt poolt. Kuna see roostetab mitte ainult vertikaalsuunas, vaid ka külgsuunas, põhjustab see sisselõikeid ja muudab ava vajalikust suuremaks. Söövitamise edenedes mõlemalt küljelt tekib sirge seina kitsenemine liivakellakujulise kujuga, mille tulemuseks on liigne joodisades.

Kuna söövitusšablooni avamine ei anna sujuvaid tulemusi, kasutab tööstus seinte silumiseks kahte meetodit. Üks neist on elektro-poleerimine ja mikrosöövitusprotsess ning teine ​​on nikeldamine.

Kuigi sile või poleeritud pind aitab pastal vabaneda, võib pasta kaabitsaga rullimise asemel malli pinnalt vahele jätta. Šablooni tootja lahendab selle probleemi, poleerides valikuliselt šablooni pinna asemel augu seinad. Kuigi nikeldamine võib parandada malli sujuvust ja printimisjõudlust, võib see vähendada avasid, mis nõuab kunstiteose reguleerimist.

Malli laserlõikus

Laserlõikamine on lahutav protsess, mis sisestab Gerberi andmed laserkiirt juhtivasse CNC-masinasse. Laserkiir algab augu piirist ja läbib selle perimeetri, eemaldades samal ajal metalli täielikult, et moodustada ava, ainult üks auk korraga.

Laserlõikamise sujuvuse määravad mitmed parameetrid. See hõlmab lõikekiirust, kiire punkti suurust, laseri võimsust ja kiire fookust. Üldiselt kasutatakse tööstuses umbes 1.25-millist kiirtepunkti, mis võimaldab lõigata väga täpseid avasid erineva kuju ja suurusega. Kuid laseriga lõigatud augud nõuavad ka järeltöötlust, nagu ka keemiliselt söövitatud augud. Laserlõikamisvormid vajavad elektrolüütilist poleerimist ja nikeldamist, et augu sisesein oleks sile. Kuna järgnevas protsessis ava suurust vähendatakse, tuleb laserlõikuse ava suurust korralikult kompenseerida.

Šabloontrüki kasutamise aspektid

Šabloonidega printimine hõlmab kolme erinevat protsessi. Esimene on aukude täitmise protsess, mille käigus jootepasta täidab augud. Teine on jootepasta ülekandeprotsess, mille käigus auku kogunenud jootepasta kantakse PCB pinnale ja kolmas on sadestatud jootepasta asukoht. Need kolm protsessi on olulised soovitud tulemuse saavutamiseks – täpse koguse jootepasta (mida nimetatakse ka telliseks) ladestamine PCB-le õigesse kohta.

Šablooni aukude täitmiseks jootepastaga on vaja metallist kaabitsat, millega jootepasta aukudesse suruda. Ava suund kaabitsa riba suhtes mõjutab täitmisprotsessi. Näiteks auk, mille pikk telg on orienteeritud tera käigule, täidab paremini kui ava, mille lühike telg on orienteeritud tera käigu suunas. Lisaks, kuna kaabitsa kiirus mõjutab aukude täitmist, võib kaabitsa väiksem kiirus panna auke, mille pikitelg on paralleelne kaabitsa käiguga, paremini auke täitma.

Kaabitsa riba serv mõjutab ka seda, kuidas jootepasta täidab šablooniaugud. Tavaline tava on printida, rakendades kaabitsa minimaalset survet, hoides samal ajal trafareti pinnale puhast jootepastat. Kaabitsa surve suurendamine võib kahjustada kaabitsat ja šablooni ning põhjustada ka pasta määrdumist malli pinna alla.

Teisest küljest ei pruugi kaabitsa madalam rõhk võimaldada jootepasta vabanemist väikestest aukudest, mille tulemuseks on ebapiisav jootmine PCB-padjadel. Lisaks võib kaabitsa küljele suure augu lähedale jäänud jootepasta raskusjõu toimel alla tõmmata, mille tulemuseks on liigne jootese sadestumine. Seetõttu on vaja minimaalset survet, mis tagab pasta puhta pühkimise.

Rakendatava surve suurus sõltub ka kasutatava jootepasta tüübist. Näiteks võrreldes tina/plii pasta kasutamisega vajab pliivaba jootepastat kasutades PTFE/nikeldatud kaabits umbes 25-40% rohkem survet.

Jootepasta ja šabloonide jõudlusprobleemid

Mõned jootepasta ja šabloonidega seotud jõudlusprobleemid on järgmised:

Šabloonfooliumi paksus ja ava suurus määravad PCB padjale sadestunud jootepasta potentsiaalse mahu

Võimalus vabastada jootepasta malli augu seinast

PCB-alustele trükitud jootetelliste asukoha täpsus

Trükitsükli ajal, kui kaabitsa riba läbib šablooni, täidab jootepasta šablooni ava. Tahvli/malli eraldamise tsükli ajal eraldub jootepasta plaadil asuvatele padjadele. Ideaalis tuleks kogu jootepasta, mis trükiprotsessi ajal auku täidab, vabastada augu seinast ja kanda plaadil olevale padjale, et moodustada terviklik jootetelline. Ülekande suurus sõltub aga ava kuvasuhtest ja pindalasuhtest.

Näiteks juhul, kui padja pindala on suurem kui kaks kolmandikku pooride siseseina pindalast, võib pasta vabaneda rohkem kui 80%. See tähendab, et malli paksuse vähendamine või augu suuruse suurendamine võib jootepastat paremini vabastada sama pindala suhtega.

Jootepasta vabanemisvõime šablooni augu seinast sõltub ka augu seina viimistlusest. Aukude laseriga lõikamine elektropoleerimise ja/või galvaniseerimise teel võib parandada läga ülekandmise tõhusust. Kuid jootepasta ülekandumine mallilt PCB-le sõltub ka jootepasta nakkumisest malli ava seinale ja jootepasta nakkumisest PCB-plaadile. Hea ülekandeefekti saamiseks peaks viimane olema suurem, mis tähendab, et prinditavus sõltub malli seina pindala ja avanemisala suhtest, jättes tähelepanuta väiksemad mõjud nagu seina tõmbenurk ja selle karedus. .

PCB-plokkidele trükitud jootetelliste asukoht ja mõõtmete täpsus sõltuvad edastatavate CAD-andmete kvaliteedist, malli valmistamise tehnoloogiast ja meetodist ning malli temperatuurist kasutamise ajal. Lisaks oleneb asukoha täpsus ka kasutatavast joondusmeetodist.

Raamitud mall või liimitud mall

Raamitud šabloon on hetkel võimsaim laserlõikamismall, mis on mõeldud masssiiditrükkimiseks tootmisprotsessis. Need on püsivalt paigaldatud raketise raami sisse ja võrkraam pingutab raketis raketise fooliumi tihedalt. Micro BGA ja 16-millise ja väiksema sammuga komponentide puhul on soovitatav kasutada raamitud šablooni, millel on sile auk. Kontrollitud temperatuuritingimustes kasutamisel tagavad raamitud vormid parima asukoha ja mõõtmete täpsuse.

Lühiajaliseks tootmiseks või PCB prototüübi kokkupanekuks võivad raamita mallid pakkuda parimat jootepasta helitugevuse reguleerimist. Need on mõeldud kasutamiseks raketise pingutussüsteemidega, mis on korduvkasutatavad raketisraamid, näiteks universaalsed raamid. Kuna vorme ei ole püsivalt raami külge liimitud, on need palju odavamad kui raami tüüpi vormid ja võtavad palju vähem hoiuruumi.