A felületre szerelhető összeszerelési folyamat sablonokat használ a pontos, megismételhető forrasztópaszta leválasztáshoz. A sablon egy vékony vagy vékony sárgaréz vagy rozsdamentes acéllemezre vonatkozik, amelyen áramköri mintázat van vágva, hogy illeszkedjen a felületre szerelhető eszköz (SMD) helyzetmintájához. nyomtatott áramkör (PCB), ahol a sablont használni kell. Miután a sablont pontosan elhelyezték és a nyomtatott áramköri laphoz illesztették, a fém gumibetét átnyomja a forrasztópasztát a sablon lyukain, ezáltal lerakódások képződnek a nyomtatott áramköri lapon, hogy az SMD a helyére kerüljön. A forrasztópaszta lerakódások megolvadnak, amikor áthaladnak a visszafolyó kemencén, és rögzítik az SMD-t a PCB-n.

A sablon kialakítása, különösen összetétele és vastagsága, valamint a furatok alakja és mérete meghatározza a forrasztópaszta lerakódások méretét, alakját és elhelyezkedését, ami elengedhetetlen a nagy áteresztőképességű összeszerelési folyamat biztosításához. Például a fólia vastagsága és a lyukak nyílásmérete határozza meg a táblára lerakódott iszap térfogatát. A túl sok forrasztópaszta golyók, hidak és sírkövek kialakulásához vezethet. Kis mennyiségű forrasztópaszta a forrasztási kötések kiszáradását okozza. Mindkettő károsítja az áramköri lap elektromos funkcióját.

Optimális fóliavastagság

A táblán lévő SMD típusa határozza meg az optimális fóliavastagságot. Például az olyan komponensek csomagolásához, mint a 0603 vagy 0.020 hüvelykes SOIC, viszonylag vékony forrasztópaszta-sablonra van szükség, míg a vastagabb sablon jobban megfelel az olyan komponensekhez, mint a 1206 vagy 0.050 hüvelykes SOIC. Bár a forrasztópaszta leválasztásához használt sablon vastagsága 0.001 hüvelyk és 0.030 hüvelyk között van, a legtöbb áramköri lapon használt fólia vastagsága 0.004 hüvelyk és 0.007 hüvelyk között van.

Sablonkészítési technológia

Jelenleg az ipar öt technológiát használ stencil-lézervágás, elektroformázás, kémiai maratás és keverés készítésére. Bár a hibrid technológia a kémiai maratás és a lézervágás kombinációja, a kémiai maratás nagyon hasznos lépcsős sablonok és hibrid sablonok előállításához.

Sablonok kémiai maratása

A kémiai marás mindkét oldalról maratja a fémmaszkot és a rugalmas fémmaszk sablont. Mivel ez nem csak függőleges irányban, hanem oldalirányban is korrodál, alávágásokat okoz, és a nyílást a kívánt méretnél nagyobbá teszi. Ahogy a maratás mindkét oldalról előrehalad, az egyenes fal elkeskenyedése homokóra alakzatot eredményez, ami felesleges forrasztási lerakódásokat eredményez.

Mivel a maratási stencilnyílás nem hoz egyenletes eredményt, az ipar két módszert alkalmaz a falak simítására. Az egyik az elektropolírozási és mikromaratási eljárás, a másik pedig a nikkelezés.

Bár a sima vagy polírozott felület elősegíti a paszta felszabadulását, azt is okozhatja, hogy a paszta átugorja a sablon felületét, ahelyett, hogy a gumibetéttel gördülne. A sablongyártó ezt a problémát úgy oldja meg, hogy a sablon felülete helyett szelektíven polírozza a furatok falait. Bár a nikkelezés javíthatja a sablon simaságát és nyomtatási teljesítményét, csökkentheti a nyílásokat, ami a műalkotás beállítását igényli.

Sablon lézeres vágás

A lézeres vágás egy kivonó folyamat, amely a Gerber-adatokat a lézersugarat vezérlő CNC-gépbe viszi be. A lézersugár a lyuk határán belül kezdődik, és áthalad a kerületén, miközben teljesen eltávolítja a fémet, hogy létrehozza a lyukat, egyszerre csak egy lyukat.

Számos paraméter határozza meg a lézervágás simaságát. Ez magában foglalja a vágási sebességet, a sugárpont méretét, a lézerteljesítményt és a sugár fókuszát. Az ipar általában körülbelül 1.25 miles sugárfoltot használ, amely nagyon precíz nyílásokat képes vágni különféle formájú és méretű követelményeknek megfelelően. A lézerrel vágott lyukak azonban utófeldolgozást is igényelnek, csakúgy, mint a vegyileg maratott lyukak. A lézeres vágóformák elektrolitikus polírozást és nikkelezést igényelnek, hogy a furat belső fala sima legyen. Mivel a rekesznyílás mérete a következő folyamatban csökken, a lézervágás nyílásméretét megfelelően kompenzálni kell.

A sablonnyomtatás használatának szempontjai

A stencilekkel történő nyomtatás három különböző folyamatot foglal magában. Az első a lyukak kitöltési folyamata, amelyben a forrasztópaszta kitölti a lyukakat. A második a forrasztópaszta átviteli folyamat, melynek során a furatban felgyülemlett forrasztópaszta a PCB felületére kerül, a harmadik pedig a lerakódott forrasztópaszta helye. Ez a három folyamat elengedhetetlen a kívánt eredmény eléréséhez – pontos mennyiségű forrasztópaszta (más néven tégla) felvitele a megfelelő helyre a PCB-n.

A sablonlyukak forrasztópasztával való kitöltéséhez fémkaparóval kell benyomni a forrasztópasztát a lyukakba. A furatnak a gumibetét szalaghoz viszonyított tájolása befolyásolja a töltési folyamatot. Például egy lyuk, amelynek hosszú tengelye a penge löketére van orientálva, jobban kitölti, mint egy lyuk, amelynek rövid tengelye a penge löketének irányába van orientálva. Ezen túlmenően, mivel a gumibetét sebessége befolyásolja a lyukak kitöltését, a gumibetét alacsonyabb sebességével jobban kitölthetik a lyukakat, amelyek hossztengelye párhuzamos a gumibetét löketével.

A gumibetét csík széle azt is befolyásolja, hogy a forrasztópaszta hogyan tölti ki a stencillyukakat. A szokásos gyakorlat az, hogy a nyomtatást a minimális gumibetét-nyomás mellett végezzük, miközben a forrasztópasztát a stencil felületén tisztán töröljük. A gumibetét nyomásának növelése károsíthatja a gumibetétet és a sablont, valamint a paszta elkenődését okozhatja a sablon felülete alatt.

Másrészt előfordulhat, hogy az alacsonyabb gumibetét-nyomás nem engedi ki a forrasztópasztát a kis lyukakon keresztül, ami elégtelen forrasztást eredményezhet a PCB-betéteken. Ezenkívül a gumibetét oldalán, a nagy lyuk közelében maradt forrasztópaszta a gravitáció hatására lehúzódhat, ami túlzott forrasztólerakódást eredményezhet. Ezért minimális nyomásra van szükség, ami a paszta tiszta törlését eredményezi.

Az alkalmazott nyomás mértéke a használt forrasztópaszta típusától is függ. Például az ón/ólompaszta használatához képest ólommentes forrasztópaszta használatakor a PTFE/nikkelezett gumibetét körülbelül 25-40%-kal nagyobb nyomást igényel.

A forrasztópaszta és a sablonok teljesítményével kapcsolatos problémák

A forrasztópasztával és a sablonokkal kapcsolatos teljesítménybeli problémák a következők:

A stencilfólia vastagsága és nyílásmérete határozza meg a PCB-párnára lerakódott forrasztópaszta potenciális térfogatát

Lehetőség a forrasztópaszta leválasztására a sablonlyuk faláról

A NYÁK lapokra nyomtatott forrasztótéglák pozicionálási pontossága

A nyomtatási ciklus során, amikor a gumibetét csík áthalad a sablonon, a forrasztópaszta kitölti a stencillyukat. A tábla/sablon szétválasztási ciklus során forrasztópaszta szabadul fel a tábla párnáira. Ideális esetben az összes forrasztópasztát, amely kitölti a lyukat a nyomtatási folyamat során, le kell engedni a lyuk faláról, és át kell vinni a táblán lévő alátétre, hogy teljes forrasztótéglát képezzenek. Az átvitel mértéke azonban a nyílás méretarányától és területarányától függ.

Például abban az esetben, ha a betét területe nagyobb, mint a belső pórusfal területének kétharmada, a paszta 80%-nál jobb felszabadulást érhet el. Ez azt jelenti, hogy a sablon vastagságának csökkentése vagy a furat méretének növelése jobban felszabadíthatja a forrasztópasztát azonos területarány mellett.

A forrasztópasztának a sablon furat faláról való leválasztása a furat falának felületétől is függ. A lyukak lézeres vágása elektropolírozással és/vagy galvanizálással javíthatja a hígtrágya szállításának hatékonyságát. A forrasztópasztának a sablonról a nyomtatott áramkörre való átvitele azonban attól is függ, hogy a forrasztópaszta tapad-e a sablon furat falához, és hogy a forrasztópaszta hogyan tapad a nyomtatott áramköri laphoz. A jó átviteli hatás elérése érdekében az utóbbinak nagyobbnak kell lennie, ami azt jelenti, hogy a nyomtathatóság függ a sablon falfelületének és a nyílásfelület arányától, figyelmen kívül hagyva az olyan kisebb hatásokat, mint a fal húzási szöge és érdessége. .

A nyomtatott áramköri lapokra nyomtatott forrasztótéglák helyzete és méretpontossága a továbbított CAD adatok minőségétől, a sablon elkészítésének technológiájától és módszerétől, valamint a sablon használat közbeni hőmérsékletétől függ. Ezenkívül a pozíció pontossága az alkalmazott igazítási módszertől is függ.

Bekeretezett sablon vagy ragasztott sablon

A keretes sablon jelenleg a legerősebb lézervágó sablon, amelyet tömeges szitanyomásra terveztek a gyártási folyamatban. Állandóan a zsalukeretbe vannak beépítve, és a hálókeret szorosan meghúzza a zsaluzat fóliáját a zsaluzatban. A micro BGA és a 16 mil és az alatti osztástávolságú alkatrészek esetén javasolt keretezett sablon használata sima lyukfallal. Ellenőrzött hőmérsékleti körülmények között történő használat esetén a keretes formák biztosítják a legjobb helyzet- és méretpontosságot.

Rövid távú gyártáshoz vagy prototípus PCB-összeállításhoz a keret nélküli sablonok biztosítják a legjobb forrasztópaszta térfogatszabályozást. Ezeket a zsalufeszítő rendszerekkel való használatra tervezték, amelyek újrafelhasználható zsaluvázak, például univerzális keretek. Mivel a formák nincsenek tartósan a kerethez ragasztva, sokkal olcsóbbak, mint a keret típusú formák, és sokkal kevesebb tárhelyet foglalnak el.