Virsmas montāžas montāžas procesā tiek izmantotas veidnes kā ceļš uz precīzu, atkārtojamu lodēšanas pastas uzklāšanu. Veidne attiecas uz plānu vai plānu misiņa vai nerūsējošā tērauda loksni, uz kuras ir izgriezts ķēdes raksts, lai tas atbilstu virsmas montāžas ierīces (SMD) novietojuma modelim. drukātās shēmas plate (PCB), kur jāizmanto veidne. Pēc tam, kad veidne ir precīzi novietota un saskaņota ar PCB, metāla rakelis izspiež lodēšanas pastu caur veidnes caurumiem, tādējādi uz PCB veidojot nogulsnes, lai nostiprinātu SMD vietā. Lodēšanas pastas nogulsnes izkūst, izejot cauri pārplūdes krāsnim, un nostiprina SMD uz PCB.

Veidnes dizains, jo īpaši tās sastāvs un biezums, kā arī urbumu forma un izmērs nosaka lodēšanas pastas nosēdumu izmēru, formu un atrašanās vietu, kas ir būtiski, lai nodrošinātu augstas caurlaidības montāžas procesu. Piemēram, folijas biezums un caurumu atveres lielums nosaka uz dēļa nogulsnētās vircas tilpumu. Pārmērīga lodēšanas pasta var izraisīt bumbiņu, tiltu un kapakmeņu veidošanos. Neliels daudzums lodēšanas pastas izraisīs lodēšanas savienojumu izžūšanu. Abi sabojās shēmas plates elektrisko funkciju.

Optimāls folijas biezums

SMD veids uz tāfeles nosaka optimālo folijas biezumu. Piemēram, komponentu iepakojumam, piemēram, 0603 vai 0.020 collu SOIC, ir nepieciešama salīdzinoši plāna lodēšanas pastas veidne, savukārt biezāka veidne ir piemērotāka tādiem komponentiem kā 1206 vai 0.050 collu SOIC. Lai gan lodēšanas pastas uzklāšanai izmantotās veidnes biezums svārstās no 0.001 collas līdz 0.030 collu, tipiskais folijas biezums, ko izmanto lielākajai daļai shēmu plates, svārstās no 0.004″ līdz 0.007 collām.

Veidņu izgatavošanas tehnoloģija

Pašlaik nozarē tiek izmantotas piecas tehnoloģijas, lai izgatavotu trafaretus – lāzergriešanu, elektroformēšanu, ķīmisko kodināšanu un sajaukšanu. Lai gan hibrīda tehnoloģija ir ķīmiskās kodināšanas un lāzergriešanas kombinācija, ķīmiskā kodināšana ir ļoti noderīga pakāpju trafaretu un hibrīda trafaretu ražošanā.

Veidņu ķīmiskā kodināšana

Chemical milling etches the metal mask and flexible metal mask template from both sides. Since this corrodes not only in the vertical direction but also in the lateral direction, it will cause undercuts and make the opening larger than the required size. As the etching progresses from both sides, the tapering on the straight wall will result in the formation of an hourglass shape, which will result in excess solder deposits.

Tā kā kodināšanas trafareta atvere nerada vienmērīgus rezultātus, nozare izmanto divas metodes sienu izlīdzināšanai. Viens no tiem ir elektropulēšanas un mikrokodināšanas process, bet otrs ir niķelēšana.

Lai gan gluda vai pulēta virsma veicina pastas izdalīšanos, tā var arī likt pastai izlaist veidnes virsmu, nevis ripināt ar rakeli. Šablonu ražotājs šo problēmu atrisina, veidnes virsmas vietā selektīvi pulējot caurumu sienas. Lai gan niķeļa pārklājums var uzlabot veidnes gludumu un drukāšanas veiktspēju, tas var samazināt atveres, kas prasa mākslas darbu pielāgošanu.

Šablonu lāzergriešana

Lāzergriešana ir atņemšanas process, kas ievada Gerber datus CNC iekārtā, kas kontrolē lāzera staru. Lāzera stars sākas cauruma robežās un šķērso tā perimetru, vienlaikus pilnībā noņemot metālu, veidojot caurumu, tikai pa vienam caurumam.

Vairāki parametri nosaka lāzergriešanas gludumu. Tas ietver griešanas ātrumu, stara vietas izmēru, lāzera jaudu un stara fokusu. Parasti nozarē tiek izmantots apmēram 1.25 jūdzes liels staru kūļa punkts, kas var izgriezt ļoti precīzas atveres dažādu formu un izmēru prasībām. Tomēr ar lāzeru izgrieztiem caurumiem ir nepieciešama arī pēcapstrāde, tāpat kā ķīmiski iegravētiem caurumiem. Lāzera griešanas veidnēm nepieciešama elektrolītiska pulēšana un niķeļa pārklājums, lai cauruma iekšējā siena būtu gluda. Tā kā turpmākajā procesā tiek samazināts apertūras izmērs, lāzergriešanas diafragmas izmērs ir pareizi jākompensē.

Trafaretdrukas izmantošanas aspekti

Drukāšana ar trafaretiem ietver trīs dažādus procesus. Pirmais ir caurumu aizpildīšanas process, kurā caurumus aizpilda lodēšanas pasta. Otrais ir lodēšanas pastas pārneses process, kurā caurumā uzkrātā lodēšanas pasta tiek pārnesta uz PCB virsmu, bet trešais ir nogulsnētās lodēšanas pastas atrašanās vieta. Šie trīs procesi ir būtiski, lai iegūtu vēlamo rezultātu — precīzu lodēšanas pastas (ko sauc arī par ķieģeli) uzlikšana pareizajā vietā uz PCB.

Lai aizpildītu veidnes caurumus ar lodēšanas pastu, ir nepieciešams metāla skrāpis, lai iespiestu lodēšanas pastu caurumos. Cauruma orientācija attiecībā pret rakeļa sloksni ietekmē iepildīšanas procesu. Piemēram, caurums, kura garā ass ir vērsta uz asmens gājienu, aizpildās labāk nekā caurums, kura īsā ass ir vērsta asmens gājiena virzienā. Turklāt, tā kā rakeļa ātrums ietekmē caurumu aizpildīšanu, mazāks rakeļa ātrums var padarīt caurumus, kuru garā ass ir paralēla rakeļa gājienam, labāk aizpildīt caurumus.

Rakeļa sloksnes mala ietekmē arī to, kā lodēšanas pasta aizpilda trafareta caurumus. Parastā prakse ir drukāt, pieliekot minimālo rakeļa spiedienu, vienlaikus saglabājot tīru lodēšanas pastas noslaucīšanu uz trafareta virsmas. Palielinot rakeļa spiedienu, var tikt bojāts rakelis un veidne, kā arī pastas izsmērēšanās zem veidnes virsmas.

No otras puses, zemāks rakeļa spiediens var neļaut lodēšanas pastai izdalīties caur mazajiem caurumiem, kā rezultātā uz PCB paliktņiem nav pietiekami daudz lodēšanas. Turklāt lodēšanas pasta, kas palikusi rakeļa sānos pie lielā cauruma, var tikt novilkta gravitācijas ietekmē, izraisot pārmērīgu lodēšanas nogulsnēšanos. Tāpēc ir nepieciešams minimāls spiediens, kas nodrošinās tīru pastas noslaucīšanu.

The amount of pressure applied also depends on the type of solder paste used. For example, compared to using tin/lead paste, when using lead-free solder paste, the PTFE/nickel-plated squeegee requires about 25-40% more pressure.

Lodēšanas pastas un trafaretu veiktspējas problēmas

Dažas ar lodēšanas pastu un trafaretiem saistītas veiktspējas problēmas ir šādas:

Trafaretu folijas biezums un atvēruma izmērs nosaka potenciālo lodēšanas pastas daudzumu, kas nogulsnēts uz PCB paliktņa

Iespēja atbrīvot lodēšanas pastu no šablona cauruma sienas

Uz PCB paliktņiem uzdrukāto lodēšanas ķieģeļu novietojuma precizitāte

Drukāšanas cikla laikā, kad rakeļa sloksne iziet cauri trafaretam, lodēšanas pasta aizpilda trafareta caurumu. Plātnes/veidnes atdalīšanas cikla laikā lodēšanas pasta tiks izlaista uz plāksnes paliktņiem. Ideālā gadījumā visa lodēšanas pasta, kas aizpilda caurumu drukāšanas procesa laikā, ir jāatdala no cauruma sienas un jāpārnes uz tāfeles paliktņa, lai izveidotu pilnīgu lodēšanas ķieģeli. Tomēr pārsūtīšanas apjoms ir atkarīgs no atvēruma malu attiecības un laukuma attiecības.

Piemēram, ja spilventiņa laukums ir lielāks par divām trešdaļām no poru iekšējās sienas laukuma, pastas izdalīšanos var sasniegt par 80%. Tas nozīmē, ka veidnes biezuma samazināšana vai cauruma izmēra palielināšana var labāk atbrīvot lodēšanas pastu ar tādu pašu laukuma attiecību.

The ability of solder paste to release from the template hole wall also depends on the finish of the hole wall. Laser cutting holes by electropolishing and/or electroplating can improve the efficiency of slurry transfer. However, the transfer of solder paste from the template to the PCB also depends on the adhesion of the solder paste to the template hole wall and the adhesion of the solder paste to the PCB pad. In order to obtain a good transfer effect, the latter should be larger, which means that the printability depends on the ratio of the template wall area to the opening area, while ignoring minor effects such as the draft angle of the wall and its roughness. .

Uz PCB paliktņiem uzdrukāto lodēšanas ķieģeļu novietojums un izmēru precizitāte ir atkarīga no pārsūtīto CAD datu kvalitātes, veidnes izgatavošanas tehnoloģijas un metodes, kā arī veidnes temperatūras lietošanas laikā. Turklāt pozīcijas precizitāte ir atkarīga arī no izmantotās izlīdzināšanas metodes.

Ierāmēta veidne vai līmēta veidne

Ierāmētā veidne šobrīd ir jaudīgākā lāzergriešanas veidne, kas paredzēta masveida sietspiedei ražošanas procesā. Tie ir pastāvīgi uzstādīti veidņu rāmī, un sieta rāmis cieši pievelk veidņu foliju veidnē. Mikro BGA un komponentiem, kuru solis ir 16 miljoni un mazāks, ieteicams izmantot ierāmētu veidni ar gludu cauruma sienu. Lietojot kontrolētos temperatūras apstākļos, ierāmētas veidnes nodrošina vislabāko novietojumu un izmēru precizitāti.

Īslaicīgai ražošanai vai PCB prototipa montāžai bezrāmju veidnes var nodrošināt vislabāko lodēšanas pastas skaļuma kontroli. Tie ir paredzēti lietošanai ar veidņu spriegošanas sistēmām, kas ir atkārtoti lietojami veidņu rāmji, piemēram, universālie rāmji. Tā kā veidnes nav pastāvīgi pielīmētas pie rāmja, tās ir daudz lētākas nekā rāmja tipa veidnes un aizņem daudz mazāk vietas uzglabāšanai.