Процесот на склопување на површинска монтажа користи шаблони како пат за точно, повторливо таложење на паста за лемење. Шаблон се однесува на тенок или тенок лист од месинг или нерѓосувачки челик со шаблон на коло пресечен на него за да одговара на шемата на положбата на уредот за површинско монтирање (SMD) на печатени коло (PCB) каде што треба да се користи шаблонот. Откако шаблонот е точно поставен и усогласен со ПХБ, металната гума ја присилува пастата за лемење низ дупките на шаблонот, со што се формираат наслаги на ПХБ за да се фиксира SMD на своето место. Наслагите од пастата за лемење се топат кога минуваат низ рерната за преточување и го фиксираат SMD на ПХБ.

Дизајнот на шаблонот, особено неговиот состав и дебелина, како и обликот и големината на дупките, ја одредуваат големината, обликот и локацијата на наслагите на пастата за лемење, што е од суштинско значење за да се обезбеди процес на склопување со висока пропусност. На пример, дебелината на фолијата и големината на отворот на дупките го дефинираат волуменот на кашеста маса наталожена на таблата. Прекумерната паста за лемење може да доведе до формирање на топчиња, мостови и надгробни споменици. Мала количина паста за лемење ќе предизвика сушење на споеви за лемење. И двете ќе ја оштетат електричната функција на колото.

Оптимална дебелина на фолија

Типот на SMD на таблата ја дефинира оптималната дебелина на фолијата. На пример, пакувањето на компонентите како што е SOIC со 0603 или 0.020 инчи бара релативно тенок шаблон за паста за лемење, додека подебелиот шаблон е посоодветен за компоненти како што се SOIC чекор со 1206 или 0.050 инчи. Иако дебелината на шаблонот што се користи за таложење на паста за лемење се движи од 0.001″ до 0.030″, типичната дебелина на фолијата што се користи на повеќето плочки се движи од 0.004″ до 0.007″.

Технологија за правење шаблони

Во моментов, индустријата користи пет технологии за изработка на матрици-ласерско сечење, електроформирање, хемиско офорт и мешање. Иако хибридната технологија е комбинација од хемиско офорт и ласерско сечење, хемиското офорт е многу корисно за производство на скалести матрици и хибридни матрици.

Хемиско гравирање на шаблони

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.

Бидејќи отворот на матрицата за офорт не дава мазни резултати, индустријата користи два методи за измазнување на ѕидовите. Еден од нив е процес на електро-полирање и микро-офорт, а другиот е обложување со никел.

Иако мазната или полирана површина го помага ослободувањето на пастата, исто така може да предизвика пастата да ја прескокне површината на шаблонот наместо да се тркала со гуменот. Производителот на шаблонот го решава овој проблем со селективно полирање на ѕидовите на дупките наместо површината на шаблонот. Иако облогата со никел може да ја подобри мазноста и перформансите на печатење на шаблонот, може да ги намали отворите, што бара прилагодување на уметничкото дело.

Шаблон ласерско сечење

Ласерското сечење е субтрактивен процес кој внесува Гербер податоци во CNC машина која го контролира ласерскиот зрак. Ласерскиот зрак започнува внатре во границата на дупката и го поминува нејзиниот периметар додека целосно го отстранува металот за да ја формира дупката, само една дупка во исто време.

Неколку параметри ја дефинираат мазноста на ласерското сечење. Ова ги вклучува брзината на сечење, големината на местото на зракот, моќноста на ласерот и фокусот на зракот. Општо земено, индустријата користи точка на зрак од околу 1.25 милји, што може да пресече многу прецизни отвори во различни форми и барања за големина. Меѓутоа, дупките со ласерски пресек бараат и пост-обработка, исто како и хемиските гравирани дупки. Калапите за ласерско сечење имаат потреба од електролитичко полирање и никелирање за да го направат внатрешниот ѕид на дупката мазен. Бидејќи големината на отворот се намалува во последователниот процес, големината на отворот на ласерското сечење мора соодветно да се компензира.

Аспекти на користење на печатење со матрици

Печатењето со матрици вклучува три различни процеси. Првиот е процесот на полнење на дупките, во кој пастата за лемење ги исполнува дупките. Вториот е процес на пренос на паста за лемење, во кој пастата за лемење акумулирана во дупката се пренесува на површината на ПХБ, а третата е локацијата на депонираната паста за лемење. Овие три процеси се од суштинско значење за добивање на посакуваниот резултат – депонирање на прецизен волумен на паста за лемење (исто така наречена тула) на вистинското место на ПХБ.

Пополнувањето на дупките на шаблонот со паста за лемење бара метална стругалка за да ја притисне пастата за лемење во дупките. Ориентацијата на дупката во однос на лентата за гуми влијае на процесот на полнење. На пример, дупка со својата долга оска ориентирана на ударот на сечилото се полни подобро од дупката со нејзината кратка оска ориентирана во насока на ударот на сечилото. Дополнително, бидејќи брзината на гуменот влијае на полнењето на дупките, помалата брзина на гуменот може да направи дупките чија долга оска е паралелна со ударот на гуменот подобро да ги пополнат дупките.

Работ на лентата за гуми, исто така, влијае на тоа како пастата за лемење ги пополнува дупките на матрицата. Вообичаена практика е да се печати додека се применува минималниот притисок на гуменот додека се одржува чисто бришење на пастата за лемење на површината на матрицата. Зголемувањето на притисокот на шаблонот може да ги оштети гумата и шаблонот, а исто така да предизвика замачкање на пастата под површината на шаблонот.

Од друга страна, помалиот притисок на гуменот може да не дозволи пастата за лемење да се ослободи низ малите дупки, што ќе резултира со недоволно лемење на влошките на ПХБ. Дополнително, пастата за лемење оставена на страната на гуменот во близина на големата дупка може да се повлече надолу од гравитацијата, што ќе резултира со вишок таложење на лемење. Затоа, потребен е минимален притисок, со што ќе се постигне чисто бришење на пастата.

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.

Проблеми со перформансите на паста за лемење и матрици

Некои проблеми со перформансите поврзани со паста за лемење и матрици се:

Дебелината и големината на отворот на фолијата на матрицата го одредуваат потенцијалниот волумен на паста за лемење депонирана на плочата за ПХБ

Способност да се ослободи паста за лемење од ѕидот на дупката на шаблонот

Прецизност на положбата на циглите за лемење испечатени на ПХБ влошки

За време на циклусот на печатење, кога лентата за гуми поминува низ матрицата, пастата за лемење ја исполнува дупката на матрицата. За време на циклусот на раздвојување на таблата/шаблонот, пастата за лемење ќе се ослободи на влошките на таблата. Идеално, целата паста за лемење што ја исполнува дупката за време на процесот на печатење треба да се ослободи од ѕидот на дупката и да се пренесе на подлогата на таблата за да се формира целосна тула за лемење. Сепак, износот на трансферот зависи од односот на изгледот и односот на површината на отворот.

На пример, во случај кога површината на подлогата е поголема од две третини од површината на ѕидот на внатрешната пора, пастата може да постигне ослободување од подобро од 80%. Ова значи дека намалувањето на дебелината на шаблонот или зголемувањето на големината на дупката може подобро да ја ослободи пастата за лемење под истиот сооднос на површината.

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. .

Положбата и прецизноста на димензиите на тулите за лемење отпечатени на плочките за PCB зависат од квалитетот на пренесените CAD податоци, технологијата и методот што се користат за изработка на шаблонот и температурата на шаблонот за време на употребата. Покрај тоа, точноста на положбата зависи и од користениот метод на усогласување.

Шаблон со рамка или залепен шаблон

Шаблонот со рамка е моментално најмоќниот шаблон за ласерско сечење, дизајниран за масовно печатење на екран во производниот процес. Тие се трајно монтирани во кофражната рамка, а мрежестата рамка цврсто ја затегнува кофражната фолија во кофражот. За микро BGA и компоненти со чекор од 16 mil и подолу, се препорачува да се користи шаблон со рамка со мазен ѕид со дупка. Кога се користат под контролирани температурни услови, калапи со рамка обезбедуваат најдобра положба и прецизност на димензиите.

За краткорочно производство или склопување на прототип на ПХБ, шаблоните без рамка можат да обезбедат најдобра контрола на јачината на звукот на пастата за лемење. Тие се дизајнирани за употреба со системи за затегнување на кофражни, кои се кофражни рамки за повеќекратна употреба, како што се универзалните рамки. Бидејќи калапите не се трајно залепени на рамката, тие се многу поевтини од калапи од типот рамка и заземаат многу помалку простор за складирање.