표면 실장 조립 공정은 정확하고 반복 가능한 솔더 페이스트 증착 경로로 템플릿을 사용합니다. 템플릿은 표면 실장 장치(SMD)의 위치 패턴과 일치하도록 회로 패턴이 절단된 황동 또는 스테인리스 스틸의 얇거나 얇은 시트를 말합니다. 인쇄 회로 기판 (PCB) 템플릿이 사용될 위치. 템플릿이 PCB에 정확하게 배치되고 일치되면 금속 스퀴지가 템플릿의 구멍을 통해 솔더 페이스트를 강제로 밀어 넣어 SMD를 제자리에 고정하기 위해 PCB에 침전물을 형성합니다. 솔더 페이스트 침전물은 리플로 오븐을 통과할 때 녹아 PCB에 SMD를 고정합니다.

템플릿의 디자인, 특히 구성과 두께, 구멍의 모양과 크기에 따라 솔더 페이스트 침전물의 크기, 모양 및 위치가 결정되며, 이는 높은 처리량의 조립 공정을 보장하는 데 필수적입니다. 예를 들어, 포일의 두께와 구멍의 구멍 크기는 보드에 증착된 슬러리의 양을 정의합니다. 과도한 솔더 페이스트는 볼, 브리지 및 삭제 표시를 형성할 수 있습니다. 소량의 솔더 페이스트는 솔더 조인트를 건조하게 만듭니다. 둘 다 회로 기판의 전기적 기능을 손상시킵니다.

최적의 호일 두께

보드의 SMD 유형은 최적의 호일 두께를 정의합니다. 예를 들어, 0603 또는 0.020″ 피치 SOIC와 같은 구성 요소 패키징에는 상대적으로 얇은 솔더 페이스트 템플릿이 필요하지만 더 두꺼운 템플릿은 1206 또는 0.050″ 피치 SOIC와 같은 구성 요소에 더 적합합니다. 솔더 페이스트 증착에 사용되는 템플릿의 두께는 0.001″~0.030″이지만 대부분의 회로 기판에 사용되는 일반적인 포일 두께는 0.004″~0.007″입니다.

템플릿 제작 기술

현재 업계에서는 XNUMX가지 기술을 사용하여 스텐실-레이저 절단, 전기 주조, 화학적 에칭 및 혼합을 만듭니다. 하이브리드 기술은 화학적 에칭과 레이저 절단의 조합이지만 화학적 에칭은 계단형 스텐실 및 하이브리드 스텐실 제조에 매우 유용합니다.

템플릿의 화학적 에칭

화학적 밀링은 양면에서 금속 마스크와 유연한 금속 마스크 템플릿을 에칭합니다. 이는 수직 방향뿐만 아니라 측면 방향으로도 부식되기 때문에 언더컷이 발생하고 개구부를 필요한 크기보다 크게 만듭니다. 양쪽에서 에칭이 진행됨에 따라 직선 벽의 테이퍼링으로 인해 모래시계 모양이 형성되어 과도한 솔더 침착이 발생합니다.

에칭 스텐실 개구부는 매끄러운 결과를 생성하지 않기 때문에 업계에서는 두 가지 방법을 사용하여 벽을 매끄럽게 만듭니다. 그 중 하나는 전해 연마 및 마이크로 에칭 공정이고 다른 하나는 니켈 도금입니다.

매끄럽거나 광택이 나는 표면은 페이스트의 방출을 돕지만, 스퀴지로 롤링하는 대신 페이스트가 템플릿의 표면을 건너뛰게 할 수도 있습니다. 템플릿 제조업체는 템플릿 표면 대신 구멍 벽을 선택적으로 연마하여 이 문제를 해결합니다. 니켈 도금은 템플릿의 부드러움과 인쇄 성능을 향상시킬 수 있지만 아트 워크의 조정이 필요한 개구부를 줄일 수 있습니다.

템플릿 레이저 절단

레이저 절단은 레이저 빔을 제어하는 ​​CNC 기계에 Gerber 데이터를 입력하는 감산 프로세스입니다. 레이저 빔은 구멍의 경계 내부에서 시작하여 구멍의 둘레를 가로질러 금속을 완전히 제거하여 한 번에 하나의 구멍만 구멍을 형성합니다.

여러 매개변수가 레이저 절단의 부드러움을 정의합니다. 여기에는 절단 속도, 빔 스폿 크기, 레이저 출력 및 빔 초점이 포함됩니다. 일반적으로 업계에서는 다양한 모양과 크기 요구 사항에서 매우 정밀한 조리개를 절단할 수 있는 약 1.25mils의 빔 스폿을 사용합니다. 그러나 레이저 절단 구멍도 화학적으로 에칭된 구멍과 마찬가지로 후처리가 필요합니다. 레이저 절단 금형은 구멍의 내벽을 매끄럽게 만들기 위해 전해 연마 및 니켈 도금이 필요합니다. 후속 공정에서 조리개 크기가 줄어들기 때문에 레이저 절단의 조리개 크기를 적절하게 보정해야 합니다.

스텐실 인쇄 사용 측면

스텐실을 사용한 인쇄에는 세 가지 다른 프로세스가 포함됩니다. 첫 번째는 솔더 페이스트가 구멍을 채우는 구멍 채우기 프로세스입니다. 두 번째는 홀에 쌓인 솔더 페이스트를 PCB 표면으로 옮기는 솔더 페이스트 전사 공정이고, 세 번째는 증착된 솔더 페이스트의 위치이다. 이 세 가지 프로세스는 PCB의 올바른 위치에 정확한 양의 솔더 페이스트(브릭이라고도 함)를 증착하여 원하는 결과를 얻는 데 필수적입니다.

템플릿 구멍을 솔더 페이스트로 채우려면 솔더 페이스트를 구멍으로 누르기 위해 금속 스크레이퍼가 필요합니다. 스퀴지 스트립에 대한 구멍의 방향은 충진 공정에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 긴 축이 블레이드 스트로크 방향으로 향하는 구멍은 짧은 축이 블레이드 스트로크 방향으로 향하는 구멍보다 더 잘 채워집니다. 또한, 스퀴지의 속도는 구멍의 충진에 영향을 미치므로 낮은 스퀴지 속도는 장축이 스퀴지의 스트로크와 평행한 구멍을 더 잘 채울 수 있습니다.

스퀴지 스트립의 가장자리는 솔더 페이스트가 스텐실 구멍을 채우는 방식에도 영향을 미칩니다. 일반적인 방법은 스텐실 표면의 솔더 페이스트를 깨끗하게 닦으면서 최소 스퀴지 압력을 가하면서 인쇄하는 것입니다. 스퀴지의 압력을 높이면 스퀴지와 템플릿이 손상될 수 있으며 또한 템플릿 표면 아래에 페이스트가 번질 수 있습니다.

반면에 낮은 스퀴지 압력은 솔더 페이스트가 작은 구멍을 통해 방출되는 것을 허용하지 않아 PCB 패드에 솔더가 충분하지 않게 될 수 있습니다. 또한 큰 구멍 근처의 스퀴지 측면에 남아 있는 솔더 페이스트가 중력에 의해 당겨져 과도한 솔더 증착이 발생할 수 있습니다. 따라서 페이스트를 깨끗하게 닦아낼 수 있는 최소 압력이 필요합니다.

가해지는 압력의 양은 또한 사용된 솔더 페이스트의 유형에 따라 다릅니다. 예를 들어 주석/납 페이스트를 사용할 때와 비교할 때 무연 솔더 페이스트를 사용할 때 PTFE/니켈 도금 스퀴지는 약 25-40% 더 많은 압력이 필요합니다.

솔더 페이스트 및 스텐실의 성능 문제

솔더 페이스트 및 스텐실과 관련된 몇 가지 성능 문제는 다음과 같습니다.

스텐실 포일의 두께와 구멍 크기는 PCB 패드에 증착된 솔더 페이스트의 잠재적 부피를 결정합니다.

템플릿 구멍 벽에서 솔더 페이스트를 방출하는 기능

PCB 패드에 인쇄된 솔더 브릭의 위치 정확도

인쇄 주기 동안 스퀴지 스트립이 스텐실을 통과할 때 솔더 페이스트가 스텐실 구멍을 채웁니다. 보드/템플릿 분리 주기 동안 솔더 페이스트가 보드의 패드에 방출됩니다. 이상적으로는 인쇄 과정에서 구멍을 채우는 모든 솔더 페이스트가 구멍 벽에서 분리되어 보드의 패드로 옮겨져 완전한 솔더 벽돌을 형성해야 합니다. 그러나 전사량은 개구부의 종횡비와 면적비에 따라 다릅니다.

예를 들어, 패드의 면적이 내부 기공 벽 면적의 80/XNUMX보다 큰 경우 페이스트는 XNUMX% 이상의 방출을 달성할 수 있습니다. 이것은 템플릿 두께를 줄이거나 구멍 크기를 늘리면 동일한 면적 비율에서 솔더 페이스트를 더 잘 방출할 수 있음을 의미합니다.

템플리트 구멍 벽에서 방출되는 솔더 페이스트의 능력은 구멍 벽의 마감에 따라 달라집니다. 전해연마 및/또는 전기도금에 의한 레이저 절단 구멍은 슬러리 이송의 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 템플릿에서 PCB로의 솔더 페이스트 이동은 템플릿 구멍 벽에 대한 솔더 페이스트의 접착력과 PCB 패드에 대한 솔더 페이스트의 접착력에도 달려 있습니다. 좋은 전사 효과를 얻으려면 후자가 커야합니다. 즉, 인쇄성은 템플릿 벽 영역과 개구부 영역의 비율에 따라 달라지며 벽의 드래프트 각도 및 거칠기와 같은 사소한 영향은 무시됩니다. .

PCB 패드에 인쇄된 솔더 브릭의 위치와 치수 정확도는 전송된 CAD 데이터의 품질, 템플릿을 만드는 데 사용된 기술 및 방법, 사용 중 템플릿의 온도에 따라 달라집니다. 또한 위치 정확도는 사용된 정렬 방법에 따라 달라집니다.

액자 템플릿 또는 접착 템플릿

프레임 템플릿은 현재 생산 공정에서 대량 스크린 인쇄를 위해 설계된 가장 강력한 레이저 절단 템플릿입니다. 그들은 거푸집 프레임에 영구적으로 설치되며 메쉬 프레임은 거푸집의 거푸집 포일을 단단히 조입니다. 마이크로 BGA 및 피치가 16mil 이하인 구성 요소의 경우 매끄러운 구멍 벽이 있는 프레임 템플릿을 사용하는 것이 좋습니다. 제어된 온도 조건에서 사용할 때 프레임 금형은 최고의 위치와 치수 정확도를 제공합니다.

단기 생산 또는 프로토타입 PCB 어셈블리의 경우 프레임리스 템플릿이 최고의 솔더 페이스트 볼륨 제어를 제공할 수 있습니다. 그들은 범용 프레임과 같은 재사용 가능한 거푸집 프레임인 거푸집 인장 시스템과 함께 사용하도록 설계되었습니다. 금형은 프레임에 영구적으로 접착되지 않기 때문에 프레임형 금형보다 훨씬 저렴하고 보관 공간도 훨씬 적게 차지합니다.