सतह माउंट असेंबली प्रक्रिया सटीक, दोहराने योग्य सोल्डर पेस्ट बयान के मार्ग के रूप में टेम्पलेट्स का उपयोग करती है। एक टेम्प्लेट पीतल या स्टेनलेस स्टील की पतली या पतली शीट को संदर्भित करता है, जिस पर सतह माउंट डिवाइस (एसएमडी) की स्थिति पैटर्न से मेल खाने के लिए सर्किट पैटर्न काटा जाता है। मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) जहां टेम्पलेट का उपयोग किया जाना है। टेम्प्लेट को सटीक रूप से तैनात करने और पीसीबी से मिलान करने के बाद, मेटल स्क्वीजी सोल्डर पेस्ट को टेम्प्लेट के छेद के माध्यम से मजबूर करता है, जिससे एसएमडी को ठीक करने के लिए पीसीबी पर जमा होता है। रिफ्लो ओवन से गुजरते समय सोल्डर पेस्ट जमा पिघल जाता है और पीसीबी पर एसएमडी को ठीक कर देता है।

टेम्प्लेट का डिज़ाइन, विशेष रूप से इसकी संरचना और मोटाई, साथ ही साथ छिद्रों का आकार और आकार, मिलाप पेस्ट जमा के आकार, आकार और स्थान को निर्धारित करता है, जो एक उच्च-थ्रूपुट असेंबली प्रक्रिया को सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है। उदाहरण के लिए, पन्नी की मोटाई और छिद्रों का उद्घाटन आकार बोर्ड पर जमा घोल की मात्रा को परिभाषित करता है। अत्यधिक मिलाप पेस्ट गेंदों, पुलों और मकबरे के निर्माण का कारण बन सकता है। सोल्डर पेस्ट की थोड़ी मात्रा मिलाप के जोड़ों को सूखने का कारण बनेगी। दोनों सर्किट बोर्ड के विद्युत कार्य को नुकसान पहुंचाएंगे।

इष्टतम पन्नी मोटाई

बोर्ड पर एसएमडी का प्रकार इष्टतम पन्नी मोटाई को परिभाषित करता है। उदाहरण के लिए, घटक पैकेजिंग जैसे 0603 या 0.020″ पिच SOIC के लिए अपेक्षाकृत पतले सोल्डर पेस्ट टेम्प्लेट की आवश्यकता होती है, जबकि मोटा टेम्प्लेट 1206 या 0.050″ पिच SOIC जैसे घटकों के लिए अधिक उपयुक्त होता है। हालांकि सोल्डर पेस्ट डिपोजिशन के लिए उपयोग किए जाने वाले टेम्प्लेट की मोटाई 0.001″ से 0.030″ तक होती है, अधिकांश सर्किट बोर्डों पर उपयोग की जाने वाली विशिष्ट फ़ॉइल मोटाई 0.004″ से 0.007″ तक होती है।

टेम्पलेट बनाने की तकनीक

वर्तमान में, उद्योग स्टैंसिल-लेजर कटिंग, इलेक्ट्रोफॉर्मिंग, रासायनिक नक़्क़ाशी और मिश्रण बनाने के लिए पाँच तकनीकों का उपयोग करता है। हालांकि हाइब्रिड तकनीक रासायनिक नक़्क़ाशी और लेजर कटिंग का एक संयोजन है, लेकिन रासायनिक नक़्क़ाशी स्टेप्ड स्टेंसिल और हाइब्रिड स्टेंसिल के निर्माण के लिए बहुत उपयोगी है।

टेम्पलेट्स की रासायनिक नक़्क़ाशी

केमिकल मिलिंग दोनों तरफ से मेटल मास्क और फ्लेक्सिबल मेटल मास्क टेम्प्लेट को उकेरती है। चूंकि यह न केवल ऊर्ध्वाधर दिशा में बल्कि पार्श्व दिशा में भी खराब होता है, यह अंडरकट का कारण बनेगा और उद्घाटन को आवश्यक आकार से बड़ा बना देगा। जैसे-जैसे नक़्क़ाशी दोनों तरफ से आगे बढ़ती है, सीधी दीवार पर टेपिंग के परिणामस्वरूप एक घंटे के आकार का आकार बन जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप अतिरिक्त मिलाप जमा हो जाएगा।

चूंकि नक़्क़ाशीदार स्टैंसिल खोलने से सुचारू परिणाम नहीं मिलते हैं, इसलिए उद्योग दीवारों को चिकना करने के लिए दो तरीकों का उपयोग करता है। उनमें से एक इलेक्ट्रो-पॉलिशिंग और सूक्ष्म-नक़्क़ाशी प्रक्रिया है, और दूसरा निकल चढ़ाना है।

यद्यपि एक चिकनी या पॉलिश की गई सतह पेस्ट को छोड़ने में सहायता करती है, यह पेस्ट को स्क्वीजी के साथ रोल करने के बजाय टेम्पलेट की सतह को छोड़ने का कारण भी हो सकता है। टेम्प्लेट निर्माता टेम्प्लेट सतह के बजाय छेद की दीवारों को चुनिंदा रूप से पॉलिश करके इस समस्या को हल करता है। हालांकि निकल चढ़ाना टेम्पलेट की चिकनाई और मुद्रण प्रदर्शन में सुधार कर सकता है, यह उद्घाटन को कम कर सकता है, जिसके लिए कलाकृति के समायोजन की आवश्यकता होती है।

टेम्पलेट लेजर कटिंग

लेज़र कटिंग एक घटिया प्रक्रिया है जो Gerber डेटा को एक सीएनसी मशीन में इनपुट करती है जो लेज़र बीम को नियंत्रित करती है। लेजर बीम छेद की सीमा के अंदर शुरू होता है और छेद बनाने के लिए धातु को पूरी तरह से हटाते हुए इसकी परिधि को पार करता है, एक समय में केवल एक छेद।

कई पैरामीटर लेजर कटिंग की चिकनाई को परिभाषित करते हैं। इसमें कटिंग स्पीड, बीम स्पॉट साइज, लेजर पावर और बीम फोकस शामिल हैं। आम तौर पर, उद्योग लगभग 1.25 मिलियन बीम स्पॉट का उपयोग करता है, जो विभिन्न आकारों और आकार की आवश्यकताओं में बहुत सटीक एपर्चर को काट सकता है। हालांकि, लेजर-कट होल को भी रासायनिक रूप से नक़्क़ाशीदार छेद की तरह ही पोस्ट-प्रोसेसिंग की आवश्यकता होती है। छेद की भीतरी दीवार को चिकना बनाने के लिए लेजर कटिंग मोल्ड्स को इलेक्ट्रोलाइटिक पॉलिशिंग और निकल प्लेटिंग की आवश्यकता होती है। चूंकि बाद की प्रक्रिया में एपर्चर का आकार कम हो जाता है, इसलिए लेजर कटिंग के एपर्चर आकार को ठीक से मुआवजा दिया जाना चाहिए।

स्टैंसिल प्रिंटिंग का उपयोग करने के पहलू

स्टेंसिल के साथ छपाई में तीन अलग-अलग प्रक्रियाएं शामिल हैं। पहला छेद भरने की प्रक्रिया है, जिसमें सोल्डर पेस्ट छिद्रों को भरता है। दूसरा सोल्डर पेस्ट ट्रांसफर प्रक्रिया है, जिसमें छेद में जमा मिलाप पेस्ट को पीसीबी की सतह पर स्थानांतरित किया जाता है, और तीसरा जमा किए गए सोल्डर पेस्ट का स्थान होता है। वांछित परिणाम प्राप्त करने के लिए ये तीन प्रक्रियाएं आवश्यक हैं- पीसीबी पर सही जगह पर सोल्डर पेस्ट (जिसे ईंट भी कहा जाता है) की एक सटीक मात्रा जमा करना।

सोल्डर पेस्ट के साथ टेम्प्लेट छेद को भरने के लिए सोल्डर पेस्ट को छेदों में दबाने के लिए एक धातु खुरचनी की आवश्यकता होती है। निचोड़ पट्टी के सापेक्ष छेद का उन्मुखीकरण भरने की प्रक्रिया को प्रभावित करता है। उदाहरण के लिए, ब्लेड के स्ट्रोक पर उन्मुख इसकी लंबी धुरी वाला एक छेद ब्लेड स्ट्रोक की दिशा में उन्मुख अपनी छोटी धुरी वाले छेद से बेहतर भरता है। इसके अलावा, चूंकि निचोड़ की गति छिद्रों को भरने को प्रभावित करती है, इसलिए निचली निचोड़ की गति उन छिद्रों को बना सकती है जिनकी लंबी धुरी निचोड़ के स्ट्रोक के समानांतर होती है, छिद्रों को बेहतर ढंग से भरती है।

स्क्वीजी स्ट्रिप का किनारा भी प्रभावित करता है कि सोल्डर पेस्ट स्टैंसिल के छेद को कैसे भरता है। स्टैंसिल की सतह पर सोल्डर पेस्ट के एक साफ पोंछे को बनाए रखते हुए न्यूनतम निचोड़ दबाव लागू करते हुए प्रिंट करना सामान्य अभ्यास है। स्क्वीजी का दबाव बढ़ने से स्क्वीजी और टेम्प्लेट को नुकसान हो सकता है, और पेस्ट को टेम्प्लेट की सतह के नीचे भी ले जाया जा सकता है।

दूसरी ओर, निचले निचोड़ का दबाव छोटे छिद्रों के माध्यम से मिलाप पेस्ट को छोड़ने की अनुमति नहीं दे सकता है, जिसके परिणामस्वरूप पीसीबी पैड पर अपर्याप्त मिलाप हो सकता है। इसके अलावा, बड़े छेद के पास निचोड़ के किनारे छोड़े गए सोल्डर पेस्ट को गुरुत्वाकर्षण द्वारा नीचे खींचा जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप अतिरिक्त मिलाप जमाव हो सकता है। इसलिए, न्यूनतम दबाव की आवश्यकता होती है, जो पेस्ट को साफ कर देगा।

लागू किए गए दबाव की मात्रा भी इस्तेमाल किए गए सोल्डर पेस्ट के प्रकार पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, टिन/लीड पेस्ट का उपयोग करने की तुलना में, सीसा रहित सोल्डर पेस्ट का उपयोग करते समय, PTFE/निकल-प्लेटेड स्क्वीजी को लगभग 25-40% अधिक दबाव की आवश्यकता होती है।

सोल्डर पेस्ट और स्टेंसिल के प्रदर्शन के मुद्दे

सोल्डर पेस्ट और स्टेंसिल से संबंधित कुछ प्रदर्शन मुद्दे हैं:

स्टैंसिल फ़ॉइल की मोटाई और एपर्चर आकार पीसीबी पैड पर जमा किए गए सोल्डर पेस्ट की संभावित मात्रा निर्धारित करते हैं

टेम्प्लेट होल वॉल से सोल्डर पेस्ट छोड़ने की क्षमता

पीसीबी पैड पर मुद्रित सोल्डर ईंटों की स्थिति सटीकता

प्रिंटिंग चक्र के दौरान, जब स्क्वीजी स्ट्रिप स्टैंसिल से होकर गुजरती है, तो सोल्डर पेस्ट स्टैंसिल के छेद को भर देता है। बोर्ड/टेम्पलेट पृथक्करण चक्र के दौरान, बोर्ड पर पैड्स पर सोल्डर पेस्ट छोड़ा जाएगा। आदर्श रूप से, मुद्रण प्रक्रिया के दौरान छेद को भरने वाले सभी सोल्डर पेस्ट को छेद की दीवार से मुक्त किया जाना चाहिए और एक पूर्ण सोल्डर ईंट बनाने के लिए बोर्ड पर पैड में स्थानांतरित किया जाना चाहिए। हालांकि, हस्तांतरण राशि उद्घाटन के पहलू अनुपात और क्षेत्र अनुपात पर निर्भर करती है।

उदाहरण के लिए, ऐसे मामले में जहां पैड का क्षेत्र आंतरिक छिद्र की दीवार के क्षेत्र के दो-तिहाई से अधिक है, पेस्ट 80% से बेहतर रिलीज प्राप्त कर सकता है। इसका मतलब यह है कि टेम्प्लेट की मोटाई कम करने या छेद के आकार को बढ़ाने से सोल्डर पेस्ट को उसी क्षेत्र अनुपात के तहत बेहतर तरीके से छोड़ा जा सकता है।

टेम्प्लेट होल वॉल से सोल्डर पेस्ट की रिहाई की क्षमता भी होल वॉल के खत्म होने पर निर्भर करती है। इलेक्ट्रोपोलिशिंग और/या इलेक्ट्रोप्लेटिंग द्वारा लेजर काटने के छेद घोल हस्तांतरण की दक्षता में सुधार कर सकते हैं। हालाँकि, टेम्प्लेट से पीसीबी में सोल्डर पेस्ट का स्थानांतरण भी सोल्डर पेस्ट के टेम्प्लेट होल वॉल पर और सोल्डर पेस्ट के पीसीबी पैड के आसंजन पर निर्भर करता है। एक अच्छा स्थानांतरण प्रभाव प्राप्त करने के लिए, बाद वाला बड़ा होना चाहिए, जिसका अर्थ है कि दीवार के ड्राफ्ट कोण और इसकी खुरदरापन जैसे मामूली प्रभावों को अनदेखा करते हुए, मुद्रण क्षमता टेम्पलेट दीवार क्षेत्र के अनुपात पर निर्भर करती है। .

पीसीबी पैड पर मुद्रित सोल्डर ईंटों की स्थिति और आयामी सटीकता प्रेषित सीएडी डेटा की गुणवत्ता, टेम्पलेट बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीक और विधि और उपयोग के दौरान टेम्पलेट के तापमान पर निर्भर करती है। इसके अलावा, स्थिति सटीकता उपयोग की जाने वाली संरेखण विधि पर भी निर्भर करती है।

फ़्रेमयुक्त टेम्पलेट या चिपका हुआ टेम्पलेट

फ़्रेमयुक्त टेम्प्लेट वर्तमान में सबसे शक्तिशाली लेजर कटिंग टेम्प्लेट है, जिसे उत्पादन प्रक्रिया में बड़े पैमाने पर स्क्रीन प्रिंटिंग के लिए डिज़ाइन किया गया है। वे फॉर्मवर्क फ्रेम में स्थायी रूप से स्थापित होते हैं, और मेष फ्रेम फॉर्मवर्क में फॉर्मवर्क पन्नी को कसकर कसता है। माइक्रो बीजीए और 16 मील और उससे कम की पिच वाले घटकों के लिए, एक चिकनी छेद वाली दीवार के साथ एक फ़्रेमयुक्त टेम्पलेट का उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है। जब नियंत्रित तापमान स्थितियों के तहत उपयोग किया जाता है, तो फ़्रेमयुक्त मोल्ड सर्वोत्तम स्थिति और आयामी सटीकता प्रदान करते हैं।

अल्पकालिक उत्पादन या प्रोटोटाइप पीसीबी असेंबली के लिए, फ्रेमलेस टेम्प्लेट सबसे अच्छा सोल्डर पेस्ट वॉल्यूम नियंत्रण प्रदान कर सकते हैं। वे फॉर्मवर्क टेंशनिंग सिस्टम के साथ उपयोग के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जो कि पुन: प्रयोज्य फॉर्मवर्क फ्रेम हैं, जैसे कि सार्वभौमिक फ्रेम। चूंकि मोल्ड स्थायी रूप से फ्रेम से चिपके नहीं होते हैं, वे फ्रेम-प्रकार के मोल्डों की तुलना में बहुत सस्ते होते हैं और बहुत कम भंडारण स्थान लेते हैं।