Ang kahalagahan ng mga template para sa PCB assembly

Ang proseso ng surface mount assembly ay gumagamit ng mga template bilang isang landas patungo sa tumpak, nauulit na solder paste deposition. Ang isang template ay tumutukoy sa isang manipis o manipis na sheet ng tanso o hindi kinakalawang na asero na may circuit pattern cut dito upang tumugma sa pattern ng posisyon ng surface mount device (SMD) sa printed circuit board (PCB) kung saan gagamitin ang template. Matapos ang template ay tumpak na nakaposisyon at itugma sa PCB, pinipilit ng metal squeegee ang solder paste sa mga butas ng template, sa gayon ay bumubuo ng mga deposito sa PCB upang ayusin ang SMD sa lugar. Ang mga deposito ng solder paste ay natutunaw kapag dumadaan sa reflow oven at ayusin ang SMD sa PCB.

ipcb

Ang disenyo ng template, lalo na ang komposisyon at kapal nito, pati na rin ang hugis at sukat ng mga butas, ay tumutukoy sa laki, hugis at lokasyon ng mga deposito ng solder paste, na mahalaga upang matiyak ang isang high-throughput na proseso ng pagpupulong. Halimbawa, ang kapal ng foil at ang laki ng pagbubukas ng mga butas ay tumutukoy sa dami ng slurry na idineposito sa board. Ang sobrang solder paste ay maaaring humantong sa pagbuo ng mga bola, tulay at lapida. Ang isang maliit na halaga ng solder paste ay magiging sanhi ng pagkatuyo ng mga solder joints. Parehong makakasira sa electrical function ng circuit board.

Pinakamainam na kapal ng foil

Ang uri ng SMD sa board ay tumutukoy sa pinakamainam na kapal ng foil. Halimbawa, ang packaging ng bahagi tulad ng 0603 o 0.020″ pitch SOIC ay nangangailangan ng medyo manipis na solder paste na template, habang ang mas makapal na template ay mas angkop para sa mga bahagi tulad ng 1206 o 0.050″ pitch SOIC. Bagama’t ang kapal ng template na ginamit para sa solder paste deposition ay mula 0.001″ hanggang 0.030″, ang karaniwang kapal ng foil na ginagamit sa karamihan ng mga circuit board ay mula 0.004″ hanggang 0.007″.

Teknolohiya sa paggawa ng template

Sa kasalukuyan, ang industriya ay gumagamit ng limang teknolohiya para gumawa ng stencil-laser cutting, electroforming, chemical etching at mixing. Bagama’t ang hybrid na teknolohiya ay isang kumbinasyon ng chemical etching at laser cutting, ang chemical etching ay lubhang kapaki-pakinabang para sa paggawa ng stepped stencils at hybrid stencils.

Chemical etching ng mga template

Ang paggiling ng kemikal ay nag-uukit sa metal mask at flexible metal mask template mula sa magkabilang panig. Dahil nabubulok ito hindi lamang sa patayong direksyon kundi pati na rin sa lateral na direksyon, magdudulot ito ng mga undercut at gagawing mas malaki ang pagbubukas kaysa sa kinakailangang sukat. Habang umuusad ang pag-ukit mula sa magkabilang panig, ang tapering sa tuwid na dingding ay magreresulta sa pagbuo ng hugis orasa, na magreresulta sa labis na mga deposito ng panghinang.

Dahil ang pagbubukas ng etching stencil ay hindi gumagawa ng maayos na mga resulta, ang industriya ay gumagamit ng dalawang paraan upang pakinisin ang mga dingding. Ang isa sa mga ito ay electro-polishing at micro-etching na proseso, at ang isa ay nickel plating.

Bagama’t ang makinis o pinakintab na ibabaw ay nakakatulong sa paglabas ng paste, maaari rin itong maging sanhi ng paglaktaw ng paste sa ibabaw ng template sa halip na gumulong gamit ang squeegee. Niresolba ng tagagawa ng template ang problemang ito sa pamamagitan ng piling pagpapakintab sa mga dingding ng butas sa halip na sa ibabaw ng template. Bagama’t mapapabuti ng nickel plating ang kinis at pagganap ng pag-print ng template, maaari nitong bawasan ang mga bukas, na nangangailangan ng pagsasaayos ng likhang sining.

Template laser cutting

Ang pagputol ng laser ay isang subtractive na proseso na nag-input ng data ng Gerber sa isang CNC machine na kumokontrol sa laser beam. Ang laser beam ay nagsisimula sa loob ng hangganan ng butas at binabagtas ang perimeter nito habang ganap na inaalis ang metal upang mabuo ang butas, isang butas lamang sa bawat pagkakataon.

Tinutukoy ng ilang mga parameter ang kinis ng pagputol ng laser. Kabilang dito ang bilis ng pagputol, laki ng beam spot, laser power at beam focus. Sa pangkalahatan, ang industriya ay gumagamit ng beam spot na humigit-kumulang 1.25 mils, na maaaring mag-cut ng napakatumpak na mga aperture sa iba’t ibang mga hugis at sukat na kinakailangan. Gayunpaman, ang mga laser-cut na butas ay nangangailangan din ng post-processing, tulad ng mga chemically etched na butas. Ang laser cutting molds ay nangangailangan ng electrolytic polishing at nickel plating upang maging makinis ang panloob na dingding ng butas. Habang ang laki ng aperture ay nababawasan sa kasunod na proseso, ang laki ng siwang ng laser cutting ay dapat na maayos na mabayaran.

Mga aspeto ng paggamit ng stencil printing

Ang pag-print gamit ang mga stencil ay nagsasangkot ng tatlong magkakaibang proseso. Ang una ay ang proseso ng pagpuno ng butas, kung saan pinupuno ng solder paste ang mga butas. Ang pangalawa ay ang proseso ng paglipat ng solder paste, kung saan ang solder paste na naipon sa butas ay inilipat sa ibabaw ng PCB, at ang pangatlo ay ang lokasyon ng nadeposito na solder paste. Ang tatlong prosesong ito ay mahalaga para makuha ang ninanais na resulta-pagdeposito ng tumpak na dami ng solder paste (tinatawag ding brick) sa tamang lugar sa PCB.

Ang pagpuno sa mga butas ng template na may solder paste ay nangangailangan ng isang metal scraper upang pindutin ang solder paste sa mga butas. Ang oryentasyon ng butas na may kaugnayan sa squeegee strip ay nakakaapekto sa proseso ng pagpuno. Halimbawa, ang isang butas na may mahabang axis na naka-orient sa stroke ng blade ay mas napupuno kaysa sa isang butas na may maikling axis na naka-orient sa direksyon ng blade stroke. Bilang karagdagan, dahil ang bilis ng squeegee ay nakakaapekto sa pagpuno ng mga butas, ang isang mas mababang bilis ng squeegee ay maaaring gawin ang mga butas na ang mahabang axis ay parallel sa stroke ng squeegee ay mas mahusay na punan ang mga butas.

Ang gilid ng squeegee strip ay nakakaapekto rin kung paano pinupuno ng solder paste ang mga butas ng stencil. Ang karaniwang kasanayan ay ang pag-print habang inilalapat ang pinakamababang presyon ng squeegee habang pinapanatili ang malinis na punasan ng solder paste sa ibabaw ng stencil. Ang pagtaas ng presyon ng squeegee ay maaaring makapinsala sa squeegee at template, at maging sanhi din ng pag-paste na ma-smeared sa ilalim ng ibabaw ng template.

Sa kabilang banda, ang mas mababang presyon ng squeegee ay maaaring hindi payagan ang solder paste na mailabas sa maliliit na butas, na nagreresulta sa hindi sapat na panghinang sa mga PCB pad. Bilang karagdagan, ang solder paste na naiwan sa gilid ng squeegee malapit sa malaking butas ay maaaring mahila pababa ng gravity, na nagreresulta sa sobrang solder deposition. Samakatuwid, kinakailangan ang minimum na presyon, na makakamit ang isang malinis na punasan ng i-paste.

Ang dami ng pressure na inilapat ay depende rin sa uri ng solder paste na ginamit. Halimbawa, kumpara sa paggamit ng tin/lead paste, kapag gumagamit ng lead-free solder paste, ang PTFE/nickel-plated squeegee ay nangangailangan ng humigit-kumulang 25-40% na higit na presyon.

Mga isyu sa pagganap ng solder paste at stencil

Ang ilang mga isyu sa pagganap na nauugnay sa solder paste at stencil ay:

Tinutukoy ng kapal at laki ng aperture ng stencil foil ang potensyal na dami ng solder paste na idineposito sa PCB pad

Kakayahang maglabas ng solder paste mula sa template hole wall

Katumpakan ng posisyon ng mga solder brick na naka-print sa mga PCB pad

Sa panahon ng ikot ng pag-print, kapag ang squeegee strip ay dumaan sa stencil, pinupuno ng solder paste ang stencil hole. Sa panahon ng cycle ng paghihiwalay ng board/template, ilalabas ang solder paste sa mga pad sa board. Sa isip, ang lahat ng solder paste na pumupuno sa butas sa panahon ng proseso ng pag-print ay dapat ilabas mula sa butas na dingding at ilipat sa pad sa board upang bumuo ng isang kumpletong solder brick. Gayunpaman, ang halaga ng paglipat ay nakasalalay sa aspect ratio at area ratio ng pagbubukas.

Halimbawa, sa kaso kung saan ang lugar ng pad ay mas malaki kaysa sa dalawang-katlo ng lugar ng inner pore wall, ang paste ay maaaring makamit ang isang release ng mas mahusay kaysa sa 80%. Nangangahulugan ito na ang pagbabawas ng kapal ng template o pagtaas ng laki ng butas ay maaaring mas mahusay na mailabas ang solder paste sa ilalim ng parehong ratio ng lugar.

Ang kakayahan ng solder paste na palabasin mula sa template hole wall ay nakasalalay din sa pagtatapos ng butas na dingding. Ang mga butas ng pagputol ng laser sa pamamagitan ng electropolishing at/o electroplating ay maaaring mapabuti ang kahusayan ng paglilipat ng slurry. Gayunpaman, ang paglipat ng solder paste mula sa template patungo sa PCB ay nakasalalay din sa pagdirikit ng solder paste sa template hole wall at ang pagdirikit ng solder paste sa PCB pad. Upang makakuha ng magandang epekto sa paglipat, ang huli ay dapat na mas malaki, na nangangahulugan na ang kakayahang mai-print ay nakasalalay sa ratio ng lugar ng template sa dingding sa lugar ng pagbubukas, habang binabalewala ang mga menor de edad na epekto tulad ng draft anggulo ng dingding at ang pagkamagaspang nito. .

Ang posisyon at katumpakan ng dimensional ng mga solder brick na naka-print sa mga PCB pad ay nakasalalay sa kalidad ng ipinadalang data ng CAD, ang teknolohiya at paraan na ginamit sa paggawa ng template, at ang temperatura ng template habang ginagamit. Bilang karagdagan, ang katumpakan ng posisyon ay nakasalalay din sa paraan ng pagkakahanay na ginamit.

Naka-frame na template o nakadikit na template

Ang naka-frame na template ay kasalukuyang pinakamakapangyarihang laser cutting template, na idinisenyo para sa mass screen printing sa proseso ng produksyon. Ang mga ito ay permanenteng naka-install sa formwork frame, at ang mesh frame ay mahigpit na humihigpit sa formwork foil sa formwork. Para sa micro BGA at mga bahagi na may pitch na 16 mil at mas mababa, inirerekomendang gumamit ng naka-frame na template na may makinis na butas na dingding. Kapag ginamit sa ilalim ng kinokontrol na mga kondisyon ng temperatura, ang mga naka-frame na hulma ay nagbibigay ng pinakamahusay na posisyon at katumpakan ng dimensyon.

Para sa panandaliang produksyon o prototype na PCB assembly, ang mga frameless na template ay maaaring magbigay ng pinakamahusay na solder paste volume control. Idinisenyo ang mga ito para gamitin sa mga formwork tensioning system, na magagamit muli na mga formwork frame, gaya ng mga unibersal na frame. Dahil ang mga amag ay hindi permanenteng nakadikit sa frame, ang mga ito ay mas mura kaysa sa mga frame-type na amag at kumukuha ng mas kaunting espasyo sa imbakan.