Yfirborðsfestingarferlið notar sniðmát sem leið til nákvæmrar, endurtekinnar lóðmálmsútfellingar. Sniðmát vísar til þunnrar eða þunnrar plötu úr kopar eða ryðfríu stáli með hringrásarmynstri skorið á það til að passa við stöðumynstur yfirborðsfestingarbúnaðarins (SMD) á prentuð hringrás borð (PCB) þar sem sniðmátið á að nota. Eftir að sniðmátið er nákvæmlega staðsett og passað við PCB, þvingar málmslípan lóðmálmið í gegnum götin á sniðmátinu og myndar þannig útfellingar á PCB til að festa SMD á sinn stað. Útfellingarnar á lóðmálmi bráðna þegar þær fara í gegnum endurrennslisofninn og festa SMD á PCB.

Hönnun sniðmátsins, sérstaklega samsetning þess og þykkt, svo og lögun og stærð holanna, ákvarðar stærð, lögun og staðsetningu lóðmálmaþykknanna, sem er nauðsynlegt til að tryggja samsetningarferli með miklum afköstum. Til dæmis, þykkt álpappírsins og opnastærð holanna ákvarða rúmmál slurrys sem sett er á borðið. Óhófleg lóðmálmur getur leitt til þess að kúlur, brýr og legsteinar myndast. Lítið magn af lóðmálmi mun valda því að lóðmálmur þornar. Hvort tveggja mun skemma rafvirkni hringrásarborðsins.

Ákjósanlegur þynnuþykkt

Tegund SMD á borðinu skilgreinir ákjósanlega þynnuþykkt. Til dæmis, íhlutapakkningar eins og 0603 eða 0.020 tommu SOIC krefjast tiltölulega þunns lóðmálmpastasniðmáts, á meðan þykkara sniðmát hentar betur fyrir íhluti eins og 1206 eða 0.050 tommu SOIC. Þrátt fyrir að þykkt sniðmátsins sem notað er við útfellingu á lóðmálmi sé á bilinu 0.001″ til 0.030″, þá er dæmigerð filmuþykkt sem notuð er á flestum hringrásum á bilinu 0.004″ til 0.007″.

Tækni til að búa til sniðmát

Eins og er, notar iðnaðurinn fimm tækni til að búa til stensil-leysisskurð, rafmótun, efnaætingu og blöndun. Þrátt fyrir að blendingstæknin sé sambland af efnaætingu og leysiskurði, þá er efnaæting mjög gagnleg til að framleiða þrepaða stensíla og blendinga.

Efnafræðileg æting á sniðmátum

Efnafræðileg mölun ætar málmgrímuna og sveigjanlega málmgrímusniðmátið frá báðum hliðum. Þar sem þetta tærir ekki aðeins í lóðréttri átt heldur einnig í hliðarátt mun það valda undirskurði og gera opið stærra en tilskilin stærð. Eftir því sem ætingin heldur áfram frá báðum hliðum mun mjókkan á beina veggnum leiða til myndunar stundaglasforms, sem mun leiða til umfram lóðmálmáta.

Þar sem ætingarstencilopið skilar ekki sléttum árangri notar iðnaðurinn tvær aðferðir til að slétta veggina. Annar þeirra er raf-fægja og ör-æts ferli, og hitt er nikkelhúðun.

Þó að slétt eða fágað yfirborð hjálpi til við að losa límið, getur það líka valdið því að límið sleppir yfirborði sniðmátsins í stað þess að rúlla með súðunni. Sniðmátsframleiðandinn leysir þetta vandamál með því að pússa holuveggina í staðinn fyrir yfirborð sniðmátsins. Þó að nikkelhúðun geti bætt sléttleika og prentafköst sniðmátsins getur það dregið úr opum, sem krefst aðlögunar á listaverkinu.

Sniðmát leysisskurður

Laserskurður er frádráttarferli sem setur Gerber gögn inn í CNC vél sem stjórnar leysigeislanum. Lasergeislinn byrjar inni í mörkum holunnar og fer yfir jaðar hennar á meðan hann fjarlægir málminn alveg til að mynda gatið, aðeins eitt gat í einu.

Nokkrar breytur skilgreina sléttleika leysisskurðar. Þetta felur í sér skurðarhraða, stærð geisla bletta, leysirafl og geislafókus. Almennt notar iðnaðurinn geislablett sem er um 1.25 mils, sem getur skorið mjög nákvæm ljósop í ýmsum stærðum og stærðarkröfum. Hins vegar krefjast leysisskorin göt einnig eftirvinnslu, rétt eins og efnafræðilega etsuð göt. Laserskurðarmót þurfa rafgreiningarfægingu og nikkelhúðun til að gera innri vegg holunnar sléttan. Þar sem ljósopsstærðin minnkar í síðara ferli verður að jafna ljósopstærð leysisskurðar á réttan hátt.

Þættir þess að nota stencil prentun

Prentun með stencils felur í sér þrjú mismunandi ferli. Í fyrsta lagi er holufyllingarferlið, þar sem lóðmálmur fyllir götin. Annað er flutningsferlið fyrir lóðmálmalíma, þar sem lóðmálmamiðið sem safnast upp í holunni er flutt yfir á PCB yfirborðið og það þriðja er staðsetning lóðmálmamassasins sem afhent er. Þessir þrír ferlar eru nauðsynlegir til að ná tilætluðum árangri – að setja nákvæmt magn af lóðmálmi (einnig kallaður múrsteinn) á réttan stað á PCB.

Til að fylla sniðmátsgötin með lóðmálmi þarf málmsköfu til að þrýsta lóðmálminu inn í götin. Staðsetning holunnar miðað við röndina hefur áhrif á fyllingarferlið. Til dæmis fyllist hola með langa ásinn í átt að höggi blaðsins betur en gat með stutta ásinn í stefnu blaðslagsins. Þar að auki, þar sem hraði rakans hefur áhrif á fyllingu holanna, getur lægri hraði rakans gert það að verkum að holurnar þar sem langásinn er samsíða höggi rakans fyllir betur götin.

Brún straustrimunnar hefur einnig áhrif á hvernig lóðmálmur fyllir stensilgötin. Venjuleg venja er að prenta á meðan lágmarksþrýstislípunni er beitt á meðan viðhaldið er hreinu þurrku af lóðmálminu á yfirborði stensilsins. Aukin þrýstingur á slípunni getur skemmt suðuna og sniðmátið og einnig valdið því að límið smyrst undir yfirborð sniðmátsins.

Á hinn bóginn getur þrýstingur á neðri straudu ekki leyft lóðmálminu að losna í gegnum litlu götin, sem leiðir til ófullnægjandi lóðmálms á PCB púðunum. Að auki getur lóðmálmið sem er eftir á hliðinni á straujunni nálægt stóra gatinu verið dregið niður með þyngdarafl, sem leiðir til umfram útfellingar á lóðmálmi. Þess vegna er lágmarksþrýstingur krafist, sem mun ná hreinni þurrku af límið.

Magn þrýstings sem beitt er fer einnig eftir gerð lóðmálma sem notuð er. Til dæmis, samanborið við að nota tini/blýmauk, þegar blýlaust lóðmálm er notað, þarf PTFE/nikkelhúðaða slípan um 25-40% meiri þrýsting.

Frammistöðuvandamál lóðmálma og stencils

Nokkur frammistöðuvandamál sem tengjast lóðmálmi og stenslum eru:

Þykkt og ljósopsstærð stensilþynnunnar ákvarða hugsanlegt rúmmál lóðmálma sem sett er á PCB púðann

Geta til að losa lóðmálma frá vegg sniðmátsgatsins

Staðsetningarnákvæmni lóða múrsteina prentuð á PCB púða

Meðan á prentunarferlinu stendur, þegar straustrimlan fer í gegnum stensilinn, fyllir lóðmálmið upp stensilgatið. Meðan á töflu/sniðmát aðskilnaðarlotunni stendur mun lóðmálmur losna á púðana á töflunni. Helst ætti að losa allt lóðmálmur sem fyllir gatið meðan á prentun stendur frá gataveggnum og flytja á púðann á borðinu til að mynda heilan lóðmálmúrstein. Hins vegar fer flutningsmagnið eftir stærðarhlutfalli og flatarmálshlutfalli opnunar.

Til dæmis, ef flatarmál púðans er meira en tveir þriðju hlutar flatarmáls innri svitaholaveggsins, getur límið náð betri losun en 80%. Þetta þýðir að með því að draga úr sniðmátsþykktinni eða stækka gatastærð er hægt að losa lóðmálmið betur undir sama flatarhlutfalli.

Hæfni lóðmálmalíms til að losa úr sniðmátsgatsveggnum fer einnig eftir frágangi gatveggsins. Skurður göt með leysi með rafslípun og/eða rafhúðun getur bætt skilvirkni slurryflutnings. Hins vegar fer flutningur á lóðmálmi úr sniðmátinu yfir á PCB einnig eftir viðloðun lóðmálmalímans við sniðmátsgatsvegginn og viðloðun lóðmálmalímans við PCB púðann. Til þess að ná góðum flutningsáhrifum ætti hið síðarnefnda að vera stærra, sem þýðir að prenthæfni fer eftir hlutfalli sniðmátsveggflatar og opnunarsvæðis, en hunsað minniháttar áhrif eins og dráttarhorn veggsins og grófleika hans. .

Staðsetning og víddarnákvæmni lóðmálmúrsteinanna sem prentuð eru á PCB púðana fer eftir gæðum sendra CAD gagna, tækni og aðferð sem notuð er til að búa til sniðmátið og hitastigi sniðmátsins meðan á notkun stendur. Að auki fer staðsetningarnákvæmni einnig eftir jöfnunaraðferðinni sem notuð er.

Innrammað sniðmát eða límt sniðmát

Rammað sniðmátið er sem stendur öflugasta leysiskurðarsniðmátið, hannað fyrir fjöldaskjáprentun í framleiðsluferlinu. Þeir eru varanlega settir í mótunargrindina og möskvagrindin þéttir mótunarþynnuna í forminu. Fyrir ör BGA og íhluti með halla 16 mil og lægri, er mælt með því að nota rammasniðmát með sléttum gatvegg. Þegar þau eru notuð við stýrðar hitastigsaðstæður veita rammamót bestu staðsetningu og víddarnákvæmni.

Fyrir skammtímaframleiðslu eða frumgerð PCB-samsetningar geta rammalaus sniðmát veitt bestu lóðmálmsmagnstýringu. Þau eru hönnuð til notkunar með formspennukerfum, sem eru margnota mótunargrind, eins og alhliða rammar. Þar sem mót eru ekki varanleg lím við grindina eru þau mun ódýrari en mót af rammagerð og taka mun minna geymslupláss.