Paviršiaus montavimo procese naudojami šablonai kaip būdas tiksliai, pakartojamam litavimo pastos nusodinimui. Šablonas reiškia ploną arba ploną žalvario arba nerūdijančio plieno lakštą, ant kurio iškirptas grandinės raštas, atitinkantis paviršinio montavimo įrenginio (SMD) padėties modelį. spausdintinė plokštė (PCB), kur turi būti naudojamas šablonas. Po to, kai šablonas yra tiksliai išdėstytas ir suderintas su PCB, metalinis valytuvas priverčia litavimo pastą per šablono skylutes ir taip ant PCB susidaro nuosėdos, kurios pritvirtina SMD į vietą. Litavimo pastos nuosėdos išsilydo, kai praeina per pakartotinio srauto krosnį, ir pritvirtina SMD ant PCB.

Šablono konstrukcija, ypač jo sudėtis ir storis, taip pat skylių forma ir dydis, lemia litavimo pastos nuosėdų dydį, formą ir vietą, o tai būtina norint užtikrinti didelio našumo surinkimo procesą. Pavyzdžiui, folijos storis ir skylių angos dydis apibrėžia ant lentos nusėdusios srutos tūrį. Dėl per didelio litavimo pastos gali susidaryti rutuliukai, tilteliai ir antkapiai. Dėl nedidelio litavimo pastos kiekio litavimo jungtys išdžius. Abu sugadins elektros grandinės plokštės funkciją.

Optimalus folijos storis

SMD tipas ant plokštės apibrėžia optimalų folijos storį. Pavyzdžiui, komponentų pakuotėms, tokioms kaip 0603 arba 0.020 colio SOIC, reikalingas palyginti plonas litavimo pastos šablonas, o storesnis šablonas labiau tinka komponentams, tokiems kaip 1206 arba 0.050 colio SOIC. Nors lydmetalio pastai nusodinti naudojamo šablono storis svyruoja nuo 0.001 ″ iki 0.030 ″, tipinis daugumos grandinių plokščių naudojamos folijos storis svyruoja nuo 0.004 ″ iki 0.007 ″.

Šablonų gamybos technologija

Šiuo metu pramonė naudoja penkias technologijas trafaretams gaminti – lazeriniam pjovimui, elektroformavimui, cheminiam ėsdymui ir maišymui. Nors hibridinė technologija yra cheminio ėsdinimo ir pjovimo lazeriu derinys, cheminis ėsdinimas labai naudingas gaminant pakopinius trafaretus ir hibridinius trafaretus.

Cheminis šablonų ėsdinimas

Cheminis frezavimas išgraviruoja metalinę kaukę ir lankstų metalinės kaukės šabloną iš abiejų pusių. Kadangi tai korozuoja ne tik vertikalia kryptimi, bet ir šonine kryptimi, dėl to atsiras įpjovimai ir anga bus didesnė nei reikiamo dydžio. Kai ėsdinimas vyksta iš abiejų pusių, tiesios sienelės smailėjimas suformuos smėlio laikrodžio formą, dėl kurios susidarys perteklinės litavimo nuosėdos.

Kadangi ėsdinimo trafareto anga neduoda sklandžių rezultatų, pramonė naudoja du būdus sienoms išlyginti. Vienas iš jų – elektropoliravimo ir mikroėsdinimo procesas, o kitas – nikeliavimas.

Nors lygus arba poliruotas paviršius padeda išsiskirti pastai, dėl to pasta gali praleisti šablono paviršių, o ne voliotis valytuvu. Šablonų gamintojas šią problemą išsprendžia pasirinktinai poliruodamas skylių sieneles, o ne šablono paviršių. Nors nikeliavimas gali pagerinti šablono lygumą ir spausdinimo efektyvumą, jis gali sumažinti angas, todėl reikia pakoreguoti meno kūrinius.

Šablonų pjovimas lazeriu

Pjovimas lazeriu yra atimamasis procesas, kuris įveda „Gerber“ duomenis į CNC įrenginį, kuris valdo lazerio spindulį. Lazerio spindulys prasideda viduje skylės ribos ir kerta jos perimetrą, tuo pačiu visiškai pašalindamas metalą, kad susidarytų skylė, tik po vieną skylę.

Keletas parametrų apibrėžia pjovimo lazeriu lygumą. Tai apima pjovimo greitį, spindulio taško dydį, lazerio galią ir spindulio fokusavimą. Paprastai pramonėje naudojamas maždaug 1.25 mylių spindulio taškas, kuriuo galima iškirpti labai tikslias diafragmas pagal įvairių formų ir dydžio reikalavimus. Tačiau lazeriu išpjautos skylės taip pat reikalauja papildomo apdorojimo, kaip ir chemiškai išgraviruotos skylės. Pjovimo lazeriu formoms reikia elektrolitinio poliravimo ir nikeliavimo, kad vidinė skylės sienelė būtų lygi. Kadangi vėlesniame procese diafragmos dydis sumažėja, pjovimo lazeriu diafragmos dydis turi būti tinkamai kompensuojamas.

Trafaretinės spaudos naudojimo aspektai

Spausdinimas trafaretais apima tris skirtingus procesus. Pirmasis yra skylių užpildymo procesas, kurio metu litavimo pasta užpildo skyles. Antrasis – litavimo pastos perkėlimo procesas, kurio metu skylėje susikaupusi litavimo pasta perkeliama ant PCB paviršiaus, trečia – nusodintos litavimo pastos vieta. Šie trys procesai yra būtini norint gauti norimą rezultatą – tikslaus tūrio litavimo pastos (taip pat vadinamos plyta) nusodinimas tinkamoje PCB vietoje.

Norint užpildyti šablono skylutes litavimo pasta, reikia metaliniu grandikliu, kuris įspaustų litavimo pastą į skylutes. Skylės orientacija valytuvo juostelės atžvilgiu turi įtakos užpildymo procesui. Pavyzdžiui, skylė, kurios ilgoji ašis nukreipta į ašmenų eigą, užpildoma geriau nei skylė, kurios trumpoji ašis nukreipta į ašmenų eigos kryptį. Be to, kadangi valytuvo greitis turi įtakos angų užpildymui, dėl mažesnio valytuvo greičio skylės, kurių ilgoji ašis lygiagreti valytuvo eigai, gali geriau užpildyti skyles.

Valytuvo juostelės kraštas taip pat turi įtakos tai, kaip litavimo pasta užpildo trafareto skylutes. Įprasta praktika yra spausdinti taikant minimalų valytuvo spaudimą ir išlaikant švarią litavimo pasta nuo trafareto paviršiaus. Padidinus valytuvo slėgį, galima sugadinti valytuvą ir šabloną, taip pat pasta gali išsitepti po šablono paviršiumi.

Kita vertus, mažesnis valytuvo slėgis gali neleisti litavimo pastai išleisti per mažas skylutes, todėl ant PCB trinkelių gali būti nepakankamai litavimo. Be to, litavimo pasta, palikta valytuvo šone šalia didelės skylės, gali būti traukiama žemyn dėl gravitacijos, todėl nusėda perteklinis lydmetalis. Todėl reikalingas minimalus slėgis, kad pasta būtų švariai nuvalyta.

Taikomas slėgis taip pat priklauso nuo naudojamos litavimo pastos tipo. Pavyzdžiui, lyginant su alavo/švino pasta, naudojant bešvinę litavimo pastą, PTFE/nikeliuotam valytuvui reikia maždaug 25–40 % didesnio slėgio.

Litavimo pastos ir trafaretų veikimo problemos

Kai kurios su litavimo pasta ir trafaretais susijusios veikimo problemos yra šios:

Trafareto folijos storis ir angos dydis lemia galimą litavimo pastos tūrį, nusodintą ant PCB padėklo

Galimybė išleisti litavimo pastą iš šablono skylės sienelės

Ant PCB trinkelių atspausdintų litavimo plytų padėties tikslumas

Spausdinimo ciklo metu, kai valytuvo juostelė praeina per trafaretą, litavimo pasta užpildo trafareto skylę. Plokštės / šablono atskyrimo ciklo metu litavimo pasta bus išleista ant plokštės trinkelių. Idealiu atveju visa litavimo pasta, kuri užpildo skylę spausdinimo proceso metu, turėtų būti pašalinta iš skylės sienelės ir perkelta į plokštės trinkelę, kad susidarytų visa litavimo plyta. Tačiau perdavimo suma priklauso nuo angos formato ir ploto santykio.

Pavyzdžiui, jei pagalvėlės plotas yra didesnis nei du trečdaliai vidinės poros sienelės ploto, pasta gali pasiekti geresnį nei 80% išsiskyrimą. Tai reiškia, kad sumažinus šablono storį arba padidinus skylės dydį, litavimo pasta gali geriau išleisti tą patį ploto santykį.

Lydmetalio pastos gebėjimas išsiskirti iš šabloninės skylės sienelės taip pat priklauso nuo skylės sienelės apdailos. Lazeriu išpjaunamos skylės elektropoliruojant ir (arba) galvanizuojant gali pagerinti srutų pernešimo efektyvumą. Tačiau litavimo pastos perkėlimas iš šablono į PCB taip pat priklauso nuo litavimo pastos sukibimo su šablono angos sienele ir nuo litavimo pastos sukibimo su PCB padėklu. Norint išgauti gerą perdavimo efektą, pastarasis turėtų būti didesnis, o tai reiškia, kad spausdinamumas priklauso nuo šablono sienos ploto ir angos ploto santykio, neatsižvelgiant į nedidelius efektus, tokius kaip sienos grimzlės kampas ir jos šiurkštumas. .

Ant PCB trinkelių atspausdintų litavimo plytelių padėtis ir matmenų tikslumas priklauso nuo perduodamų CAD duomenų kokybės, šablono gamybos technologijos ir metodo bei šablono temperatūros naudojimo metu. Be to, padėties tikslumas taip pat priklauso nuo naudojamo išlyginimo metodo.

Įrėmintas šablonas arba klijuotas šablonas

Įrėmintas šablonas šiuo metu yra galingiausias lazerinio pjovimo šablonas, skirtas masinei šilkografijai gamybos procese. Jie stacionariai montuojami į klojinio karkasą, o tinklinis karkasas sandariai suveržia klojinio plėvelę klojinyje. Mikro BGA ir komponentams, kurių žingsnis yra 16 mln. ir mažesnis, rekomenduojama naudoti įrėmintą šabloną su lygia skylės sienele. Kai naudojamos kontroliuojamos temperatūros sąlygomis, įrėmintos formos užtikrina geriausią padėtį ir matmenų tikslumą.

Trumpalaikei gamybai arba PCB prototipų surinkimui berėmiai šablonai gali užtikrinti geriausią litavimo pastos tūrio valdymą. Jie skirti naudoti su klojinių įtempimo sistemomis, kurios yra daugkartinio naudojimo klojinių rėmai, pavyzdžiui, universalūs rėmai. Kadangi formos nėra klijuojamos visam laikui prie rėmo, jos yra daug pigesnės nei rėmo tipo formos ir užima daug mažiau vietos saugykloje.