กระบวนการประกอบชิ้นส่วนยึดพื้นผิวใช้เทมเพลตเป็นเส้นทางสู่การทับถมด้วยการวางบัดกรีที่แม่นยำและทำซ้ำได้ แม่แบบหมายถึงแผ่นทองเหลืองหรือสแตนเลสแผ่นบางหรือบางที่มีลวดลายวงจรตัดให้เข้ากับรูปแบบตำแหน่งของอุปกรณ์ยึดพื้นผิว (SMD) บน คณะกรรมการวงจรพิมพ์ (PCB) ที่จะใช้แม่แบบ หลังจากที่แม่แบบอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องและจับคู่กับ PCB แล้ว ยางปาดน้ำโลหะจะบังคับให้วางประสานผ่านรูของแม่แบบ ซึ่งจะทำให้เกิดคราบสะสมบน PCB เพื่อแก้ไข SMD ให้เข้าที่ คราบบัดกรีจะละลายเมื่อผ่านเตาอบ reflow และแก้ไข SMD บน PCB

การออกแบบแม่แบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งองค์ประกอบและความหนา ตลอดจนรูปร่างและขนาดของรู เป็นตัวกำหนดขนาด รูปร่าง และตำแหน่งของคราบบัดกรี ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการประกอบปริมาณงานสูง ตัวอย่างเช่น ความหนาของฟอยล์และขนาดการเปิดของรูจะกำหนดปริมาตรของสารละลายที่สะสมบนกระดาน การวางประสานที่มากเกินไปสามารถนำไปสู่การก่อตัวของลูกบอล สะพาน และหลุมฝังศพ การบัดกรีเล็กน้อยจะทำให้ข้อต่อบัดกรีแห้ง ทั้งสองจะทำให้ฟังก์ชันทางไฟฟ้าของแผงวงจรเสียหาย

ความหนาของฟอยล์ที่เหมาะสม

ประเภทของ SMD บนกระดานเป็นตัวกำหนดความหนาฟอยล์ที่เหมาะสมที่สุด ตัวอย่างเช่น บรรจุภัณฑ์ส่วนประกอบ เช่น 0603 หรือ 0.020″ pitch SOIC ต้องใช้แม่แบบการวางแบบบัดกรีที่ค่อนข้างบาง ในขณะที่แม่แบบที่หนากว่านั้นเหมาะสำหรับส่วนประกอบ เช่น 1206 หรือ 0.050″ pitch SOIC แม้ว่าความหนาของแม่แบบที่ใช้สำหรับการวางแบบบัดกรีจะอยู่ในช่วง 0.001″ ถึง 0.030″ แต่ความหนาของฟอยล์ทั่วไปที่ใช้กับแผงวงจรส่วนใหญ่มีตั้งแต่ 0.004″ ถึง 0.007″

เทคโนโลยีการทำเทมเพลต

ปัจจุบัน อุตสาหกรรมใช้เทคโนโลยี XNUMX ประการในการทำสเตนซิล-เลเซอร์ตัด อิเล็กโตรฟอร์ม การกัดด้วยสารเคมี และการผสม แม้ว่าเทคโนโลยีไฮบริดจะเป็นการผสมผสานระหว่างการกัดด้วยสารเคมีและการตัดด้วยเลเซอร์ การกัดด้วยสารเคมีก็มีประโยชน์มากสำหรับการผลิตสเตนซิลแบบขั้นบันไดและสเตนซิลแบบไฮบริด

การแกะสลักด้วยสารเคมีของแม่แบบ

การกัดด้วยสารเคมีจะกัดผิวหน้ากากโลหะและแม่แบบหน้ากากโลหะที่ยืดหยุ่นได้จากทั้งสองด้าน เนื่องจากการกัดกร่อนนี้ไม่เพียงแต่กัดกร่อนในแนวตั้งเท่านั้นแต่ยังไปในทิศทางด้านข้างด้วย จะทำให้เกิดรอยบากและทำให้ช่องเปิดมีขนาดใหญ่กว่าขนาดที่กำหนด ในขณะที่การแกะสลักดำเนินไปจากทั้งสองด้าน การเรียวบนผนังตรงจะส่งผลให้เกิดรูปทรงนาฬิกาทราย ซึ่งจะส่งผลให้เกิดการสะสมของโลหะบัดกรีมากเกินไป

เนื่องจากการเปิดลายฉลุแกะสลักไม่ได้ผลลัพธ์ที่ราบรื่น อุตสาหกรรมจึงใช้สองวิธีในการทำให้ผนังเรียบ หนึ่งในนั้นคือกระบวนการขัดเงาด้วยไฟฟ้าและการกัดไมโคร และอีกกระบวนการหนึ่งคือการชุบนิกเกิล

แม้ว่าพื้นผิวที่เรียบหรือขัดมันจะช่วยปล่อยแปะ แต่ก็อาจทำให้แปะข้ามพื้นผิวของแม่แบบแทนการกลิ้งด้วยไม้กวาดหุ้มยาง ผู้ผลิตแม่แบบแก้ปัญหานี้โดยเลือกขัดผนังรูแทนพื้นผิวแม่แบบ แม้ว่าการชุบนิกเกิลจะช่วยเพิ่มความเรียบเนียนและประสิทธิภาพการพิมพ์ของเทมเพลต แต่ก็สามารถลดช่องเปิดได้ ซึ่งต้องมีการปรับแต่งงานศิลปะ

แม่แบบเลเซอร์ตัด

การตัดด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการลบที่ป้อนข้อมูล Gerber ลงในเครื่อง CNC ที่ควบคุมลำแสงเลเซอร์ ลำแสงเลเซอร์เริ่มต้นภายในขอบเขตของรูและตัดผ่านปริมณฑลพร้อมกับเอาโลหะออกจนหมดเพื่อสร้างรู ครั้งละหนึ่งรูเท่านั้น

พารามิเตอร์หลายตัวกำหนดความเรียบเนียนของการตัดด้วยเลเซอร์ ซึ่งรวมถึงความเร็วตัด ขนาดลำแสงเลเซอร์ กำลังแสงเลเซอร์ และการโฟกัสลำแสง โดยทั่วไป อุตสาหกรรมนี้ใช้ลำแสงสปอตที่ประมาณ 1.25 ไมล์ ซึ่งสามารถตัดรูรับแสงได้อย่างแม่นยำมากในรูปทรงและขนาดที่หลากหลาย อย่างไรก็ตาม รูที่ตัดด้วยเลเซอร์ยังต้องผ่านกระบวนการหลังการประมวลผล เช่นเดียวกับรูที่กัดด้วยสารเคมี แม่พิมพ์ตัดด้วยเลเซอร์จำเป็นต้องมีการขัดเงาด้วยไฟฟ้าและการชุบนิกเกิลเพื่อให้ผนังด้านในของรูเรียบ เนื่องจากขนาดรูรับแสงลดลงในกระบวนการต่อมา จึงจำเป็นต้องชดเชยขนาดรูรับแสงของการตัดด้วยเลเซอร์อย่างเหมาะสม

แง่มุมของการใช้การพิมพ์ลายฉลุ

การพิมพ์ด้วยลายฉลุเกี่ยวข้องกับสามกระบวนการที่แตกต่างกัน ประการแรกคือกระบวนการเติมรูซึ่งวางประสานเติมรู ประการที่สองคือกระบวนการถ่ายโอนการวางประสานซึ่งการวางประสานที่สะสมในรูจะถูกถ่ายโอนไปยังพื้นผิว PCB และที่สามคือตำแหน่งของการวางประสานที่ฝากไว้ กระบวนการทั้งสามนี้จำเป็นสำหรับการได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ โดยวางปริมาณบัดกรีที่แม่นยำ (เรียกอีกอย่างว่าอิฐ) ในตำแหน่งที่ถูกต้องบน PCB

การเติมรูแม่แบบด้วยการวางประสานต้องใช้มีดโกนโลหะเพื่อกดวางประสานลงในรู การวางแนวของรูที่สัมพันธ์กับแถบปาดน้ำจะส่งผลต่อกระบวนการบรรจุ ตัวอย่างเช่น รูที่มีแกนยาวอยู่ในระยะการเคลื่อนตัวของใบมีดจะเติมได้ดีกว่ารูที่มีแกนสั้นจัดวางในทิศทางของการเคลื่อนตัวของใบมีด นอกจากนี้ เนื่องจากความเร็วของไม้กวาดหุ้มยางส่งผลต่อการเติมของรู ความเร็วของไม้กวาดหุ้มยางที่ต่ำลงสามารถทำให้รูที่มีแกนยาวขนานกับจังหวะของไม้กวาดหุ้มยางที่เติมลงในรูได้ดีขึ้น

ขอบของแถบปาดน้ำยังส่งผลต่อการบัดกรีที่เติมรูลายฉลุ แนวทางปฏิบัติปกติคือการพิมพ์โดยใช้แรงกดของปาดน้ำขั้นต่ำในขณะที่ยังคงเช็ดคราบบัดกรีบนพื้นผิวของลายฉลุให้สะอาด การเพิ่มแรงดันของไม้กวาดหุ้มยางอาจทำให้ไม้กวาดหุ้มยางและแม่แบบเสียหาย และยังทำให้แปะอยู่ใต้พื้นผิวของแม่แบบ

ในทางกลับกัน แรงดันปาดน้ำที่ต่ำกว่าอาจไม่อนุญาตให้บัดกรีวางผ่านรูเล็กๆ ส่งผลให้บัดกรีบนแผ่น PCB ไม่เพียงพอ นอกจากนี้ น้ำยาบัดกรีที่ทิ้งไว้ที่ด้านข้างของไม้กวาดหุ้มยางใกล้กับรูขนาดใหญ่อาจถูกแรงโน้มถ่วงดึงลงมา ส่งผลให้มีการสะสมของบัดกรีมากเกินไป ดังนั้นจึงต้องใช้แรงกดขั้นต่ำซึ่งจะทำให้แผ่นแปะสะอาดหมดจด

ปริมาณของแรงดันที่ใช้ยังขึ้นอยู่กับชนิดของน้ำยาประสานที่ใช้ด้วย ตัวอย่างเช่น เมื่อเทียบกับการใช้ดีบุก/ตะกั่วเหลว เมื่อใช้ครีมบัดกรีไร้สารตะกั่ว ยางปาดน้ำ PTFE/ชุบนิกเกิลต้องใช้แรงกดเพิ่มขึ้นประมาณ 25-40%

ปัญหาด้านประสิทธิภาพของการวางประสานและลายฉลุ

ปัญหาด้านประสิทธิภาพบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับการวางประสานและลายฉลุคือ:

ความหนาและขนาดรูรับแสงของกระดาษฟอยล์ลายฉลุกำหนดปริมาตรที่เป็นไปได้ของการวางประสานที่วางบนแผ่น PCB

ความสามารถในการปล่อยวางประสานจากผนังรูแม่แบบ

ความแม่นยำของตำแหน่งของอิฐประสานที่พิมพ์บนแผ่น PCB

ในระหว่างรอบการพิมพ์ เมื่อแถบปาดน้ำผ่านลายฉลุ การวางประสานจะเติมรูของลายฉลุ ระหว่างวงจรการแยกบอร์ด/แม่แบบ น้ำยาบัดกรีจะถูกปล่อยลงบนแพดบนบอร์ด ตามหลักการแล้ว น้ำยาประสานทั้งหมดที่เติมรูระหว่างกระบวนการพิมพ์ควรถูกปล่อยออกจากผนังรูและโอนไปยังแผ่นอิเล็กโทรดบนกระดานเพื่อสร้างอิฐประสานที่สมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม จำนวนเงินที่โอนขึ้นอยู่กับอัตราส่วนกว้างยาวและอัตราส่วนพื้นที่ของช่องเปิด

ตัวอย่างเช่น ในกรณีที่พื้นที่ของแผ่นมากกว่าสองในสามของพื้นที่ของผนังรูพรุนชั้นใน แปะสามารถบรรลุการปล่อยได้ดีกว่า 80% ซึ่งหมายความว่าการลดความหนาของแม่แบบหรือการเพิ่มขนาดรูสามารถปล่อยวางประสานภายใต้อัตราส่วนพื้นที่เดียวกันได้ดีขึ้น

ความสามารถในการบัดกรีเพื่อคลายออกจากผนังรูแม่แบบยังขึ้นอยู่กับความสมบูรณ์ของผนังรูด้วย รูตัดด้วยเลเซอร์โดยการขัดด้วยไฟฟ้าและ/หรือการชุบด้วยไฟฟ้าสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการถ่ายเทสารละลาย อย่างไรก็ตาม การถ่ายโอนการวางประสานจากแม่แบบไปยัง PCB ยังขึ้นอยู่กับการยึดติดของการวางประสานกับผนังรูแม่แบบและการยึดติดของการวางประสานกับแผ่น PCB เพื่อให้ได้เอฟเฟกต์การถ่ายโอนที่ดี แบบหลังควรมีขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่งหมายความว่าความสามารถในการพิมพ์ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของพื้นที่ผนังแม่แบบต่อพื้นที่เปิด ในขณะที่ละเลยผลกระทบเล็กน้อย เช่น มุมร่างของผนังและความขรุขระของผนัง .

ความถูกต้องของตำแหน่งและมิติของอิฐประสานที่พิมพ์บนแผ่น PCB ขึ้นอยู่กับคุณภาพของข้อมูล CAD ที่ส่ง เทคโนโลยีและวิธีการที่ใช้สร้างแม่แบบ และอุณหภูมิของแม่แบบระหว่างการใช้งาน นอกจากนี้ ความแม่นยำของตำแหน่งยังขึ้นอยู่กับวิธีการจัดตำแหน่งที่ใช้ด้วย

แม่แบบกรอบหรือแม่แบบติดกาว

แม่แบบที่มีกรอบเป็นแม่แบบการตัดด้วยเลเซอร์ที่ทรงพลังที่สุด ออกแบบมาสำหรับการพิมพ์สกรีนจำนวนมากในกระบวนการผลิต พวกเขาจะติดตั้งอย่างถาวรในโครงแบบหล่อและโครงตาข่ายกระชับฟอยล์แบบหล่อในแบบหล่ออย่างแน่นหนา สำหรับไมโคร BGA และส่วนประกอบที่มีระยะพิทช์ไม่เกิน 16 มม. ขอแนะนำให้ใช้เทมเพลตที่มีกรอบซึ่งมีรูเรียบ เมื่อใช้งานภายใต้สภาวะอุณหภูมิที่ควบคุม แม่พิมพ์ที่มีกรอบจะให้ตำแหน่งที่ดีที่สุดและความแม่นยำของขนาด

สำหรับการผลิตระยะสั้นหรือการประกอบ PCB ต้นแบบ เทมเพลตแบบไร้กรอบสามารถให้การควบคุมระดับเสียงที่ดีที่สุดสำหรับการบัดกรี ได้รับการออกแบบสำหรับใช้กับระบบปรับความตึงแบบหล่อ ซึ่งเป็นโครงแบบหล่อที่ใช้ซ้ำได้ เช่น เฟรมอเนกประสงค์ เนื่องจากแม่พิมพ์ไม่ได้ติดกาวถาวรกับเฟรม จึงถูกกว่าแม่พิมพ์แบบเฟรมมากและใช้พื้นที่จัดเก็บน้อยกว่ามาก