Proses pemasangan pelekap permukaan menggunakan templat sebagai laluan kepada pemendapan tampal pateri boleh berulang yang tepat. Templat merujuk kepada kepingan nipis atau nipis daripada tembaga atau keluli tahan karat dengan corak litar dipotong padanya untuk memadankan corak kedudukan peranti pelekap permukaan (SMD) pada papan litar bercetak (PCB) di mana templat akan digunakan. Selepas templat diletakkan dengan tepat dan dipadankan dengan PCB, pemekat logam memaksa tampal pateri melalui lubang templat, dengan itu membentuk deposit pada PCB untuk menetapkan SMD di tempatnya. Mendapan pes pateri cair apabila melalui ketuhar aliran semula dan pasangkan SMD pada PCB.

Reka bentuk templat, terutamanya komposisi dan ketebalannya, serta bentuk dan saiz lubang, menentukan saiz, bentuk dan lokasi mendapan tampal pateri, yang penting untuk memastikan proses pemasangan berkemampuan tinggi. Sebagai contoh, ketebalan kerajang dan saiz bukaan lubang menentukan isipadu buburan yang didepositkan pada papan. Tampal pateri yang berlebihan boleh menyebabkan pembentukan bebola, jambatan dan batu nisan. Sebilangan kecil pes pateri akan menyebabkan sambungan pateri menjadi kering. Kedua-duanya akan merosakkan fungsi elektrik papan litar.

Ketebalan foil optimum

Jenis SMD pada papan mentakrifkan ketebalan foil yang optimum. Contohnya, pembungkusan komponen seperti 0603 atau 0.020″ pitch SOIC memerlukan templat tampal pateri yang agak nipis, manakala templat yang lebih tebal lebih sesuai untuk komponen seperti 1206 atau 0.050″ pic SOIC. Walaupun ketebalan templat yang digunakan untuk pemendapan tampal pateri berjulat dari 0.001″ hingga 0.030″, ketebalan foil biasa yang digunakan pada kebanyakan papan litar berjulat dari 0.004″ hingga 0.007″.

Teknologi membuat templat

Pada masa ini, industri menggunakan lima teknologi untuk membuat pemotongan stensil-laser, pembentukan elektro, goresan kimia dan pencampuran. Walaupun teknologi hibrid adalah gabungan goresan kimia dan pemotongan laser, goresan kimia sangat berguna untuk pembuatan stensil bertingkat dan stensil hibrid.

Goresan kimia templat

Pengilangan kimia menggores topeng logam dan templat topeng logam fleksibel dari kedua-dua belah pihak. Memandangkan ini menghakis bukan sahaja dalam arah menegak tetapi juga dalam arah sisi, ia akan menyebabkan undercut dan menjadikan bukaan lebih besar daripada saiz yang diperlukan. Apabila goresan berlangsung dari kedua-dua belah pihak, tirus pada dinding lurus akan menghasilkan pembentukan bentuk jam pasir, yang akan mengakibatkan lebihan mendapan pateri.

Memandangkan pembukaan stensil etsa tidak menghasilkan hasil yang lancar, industri menggunakan dua kaedah untuk melicinkan dinding. Salah satunya ialah proses penggilap elektro dan pengelasan mikro, dan satu lagi ialah penyaduran nikel.

Walaupun permukaan licin atau digilap membantu pelepasan tampalan, ia juga boleh menyebabkan tampal melangkau permukaan templat dan bukannya bergolek dengan pemeras. Pengilang templat menyelesaikan masalah ini dengan menggilap dinding lubang secara selektif dan bukannya permukaan templat. Walaupun penyaduran nikel boleh meningkatkan kelancaran dan prestasi pencetakan templat, ia boleh mengurangkan bukaan, yang memerlukan pelarasan karya seni.

Pemotongan laser templat

Pemotongan laser ialah proses penolakan yang memasukkan data Gerber ke dalam mesin CNC yang mengawal pancaran laser. Pancaran laser bermula di dalam sempadan lubang dan melintasi perimeternya sambil mengeluarkan sepenuhnya logam untuk membentuk lubang, hanya satu lubang pada satu masa.

Beberapa parameter menentukan kelancaran pemotongan laser. Ini termasuk kelajuan pemotongan, saiz titik rasuk, kuasa laser dan fokus rasuk. Secara amnya, industri menggunakan tempat pancaran kira-kira 1.25 mil, yang boleh memotong apertur yang sangat tepat dalam pelbagai bentuk dan keperluan saiz. Walau bagaimanapun, lubang potong laser juga memerlukan pemprosesan pasca, sama seperti lubang terukir secara kimia. Acuan pemotongan laser memerlukan penggilap elektrolitik dan penyaduran nikel untuk menjadikan dinding dalam lubang licin. Oleh kerana saiz apertur dikurangkan dalam proses seterusnya, saiz apertur pemotongan laser mesti diberi pampasan dengan betul.

Aspek penggunaan cetakan stensil

Mencetak dengan stensil melibatkan tiga proses berbeza. Yang pertama ialah proses mengisi lubang, di mana pes pateri mengisi lubang. Yang kedua ialah proses pemindahan pes pateri, di mana pes pateri yang terkumpul di dalam lubang dipindahkan ke permukaan PCB, dan yang ketiga ialah lokasi pes pateri yang didepositkan. Ketiga-tiga proses ini adalah penting untuk mendapatkan hasil yang diingini-mendepositkan volum tepat pes pateri (juga dipanggil bata) di tempat yang betul pada PCB.

Mengisi lubang templat dengan pes pateri memerlukan pengikis logam untuk menekan pes pateri ke dalam lubang. Orientasi lubang relatif kepada jalur squeegee mempengaruhi proses pengisian. Sebagai contoh, lubang dengan paksi panjangnya berorientasikan pada lejang bilah mengisi lebih baik daripada lubang dengan paksi pendeknya berorientasikan ke arah lejang bilah. Di samping itu, oleh kerana kelajuan squeegee mempengaruhi pengisian lubang, kelajuan squeegee yang lebih rendah boleh menjadikan lubang yang paksi panjangnya selari dengan lejang squeegee lebih baik mengisi lubang.

Tepi jalur squeegee juga mempengaruhi cara pes pateri mengisi lubang stensil. Amalan biasa ialah mencetak sambil menggunakan tekanan squeegee minimum sambil mengekalkan lap bersih pes pateri pada permukaan stensil. Meningkatkan tekanan squeegee boleh merosakkan squeegee dan templat, dan juga menyebabkan tampal disapu di bawah permukaan templat.

Sebaliknya, tekanan squeegee yang lebih rendah mungkin tidak membenarkan pes pateri dilepaskan melalui lubang-lubang kecil, mengakibatkan pateri tidak mencukupi pada pad PCB. Di samping itu, tampal pateri yang tertinggal di bahagian tepi penyapu berhampiran lubang besar boleh ditarik ke bawah oleh graviti, mengakibatkan pemendapan pateri yang berlebihan. Oleh itu, tekanan minimum diperlukan, yang akan mencapai lap bersih pes.

Jumlah tekanan yang dikenakan juga bergantung pada jenis tampal pateri yang digunakan. Sebagai contoh, berbanding dengan menggunakan pes timah/plumbum, apabila menggunakan pes pateri tanpa plumbum, pemekat bersalut PTFE/nikel memerlukan lebih kurang 25-40% lebih tekanan.

Isu prestasi tampal pateri dan stensil

Beberapa isu prestasi yang berkaitan dengan tampal pateri dan stensil ialah:

Ketebalan dan saiz apertur kerajang stensil menentukan jumlah potensi tampal pateri yang didepositkan pada pad PCB

Keupayaan untuk melepaskan pes pateri dari dinding lubang templat

Ketepatan kedudukan bata pateri yang dicetak pada pad PCB

Semasa kitaran percetakan, apabila jalur squeegee melepasi stensil, tampal pateri mengisi lubang stensil. Semasa kitaran pemisahan papan/templat, tampal pateri akan dilepaskan pada pad pada papan. Sebaik-baiknya, semua tampal pateri yang memenuhi lubang semasa proses pencetakan hendaklah dilepaskan dari dinding lubang dan dipindahkan ke pad pada papan untuk membentuk bata pateri yang lengkap. Walau bagaimanapun, jumlah pemindahan bergantung pada nisbah aspek dan nisbah kawasan pembukaan.

Sebagai contoh, dalam kes di mana kawasan pad lebih besar daripada dua pertiga daripada kawasan dinding liang dalam, pes boleh mencapai pelepasan lebih baik daripada 80%. Ini bermakna mengurangkan ketebalan templat atau meningkatkan saiz lubang boleh melepaskan tampal pateri dengan lebih baik di bawah nisbah kawasan yang sama.

Keupayaan tampal pateri untuk dilepaskan dari dinding lubang templat juga bergantung pada kemasan dinding lubang. Lubang pemotongan laser dengan elektropolishing dan/atau penyaduran elektrik boleh meningkatkan kecekapan pemindahan buburan. Walau bagaimanapun, pemindahan tampal pateri dari templat ke PCB juga bergantung pada lekatan tampal pateri pada dinding lubang templat dan lekatan tampal pateri pada pad PCB. Untuk mendapatkan kesan pemindahan yang baik, yang terakhir harus lebih besar, yang bermaksud bahawa kebolehcetakan bergantung pada nisbah kawasan dinding templat kepada kawasan pembukaan, sambil mengabaikan kesan kecil seperti sudut draf dinding dan kekasarannya. .

Kedudukan dan ketepatan dimensi bata pateri yang dicetak pada pad PCB bergantung pada kualiti data CAD yang dihantar, teknologi dan kaedah yang digunakan untuk membuat templat, dan suhu templat semasa digunakan. Selain itu, ketepatan kedudukan juga bergantung kepada kaedah penjajaran yang digunakan.

Templat berbingkai atau templat terpaku

Templat berbingkai pada masa ini merupakan templat pemotongan laser yang paling berkuasa, direka untuk percetakan skrin besar-besaran dalam proses pengeluaran. Ia dipasang secara kekal dalam rangka acuan, dan rangka jejaring mengetatkan kerajang acuan dalam acuan dengan ketat. Untuk BGA mikro dan komponen dengan pic 16 mil ke bawah, adalah disyorkan untuk menggunakan templat berbingkai dengan dinding lubang licin. Apabila digunakan di bawah keadaan suhu terkawal, acuan berbingkai memberikan kedudukan terbaik dan ketepatan dimensi.

Untuk pengeluaran jangka pendek atau pemasangan PCB prototaip, templat tanpa bingkai boleh menyediakan kawalan kelantangan tampal pateri yang terbaik. Ia direka bentuk untuk digunakan dengan sistem penegang acuan, yang merupakan bingkai acuan boleh guna semula, seperti bingkai universal. Oleh kerana acuan tidak dilekatkan secara kekal pada bingkai, ia jauh lebih murah daripada acuan jenis bingkai dan menggunakan lebih sedikit ruang penyimpanan.