Yüzeye monte montaj işlemi, doğru, tekrarlanabilir lehim pastası biriktirme yolu olarak şablonları kullanır. Bir şablon, yüzey montaj cihazının (SMD) üzerindeki yüzey montaj cihazının (SMD) konum modeline uyması için üzerinde bir devre deseni bulunan ince veya ince bir pirinç veya paslanmaz çelik levhayı ifade eder. baskılı devre kartı (PCB) şablonun kullanılacağı yer. Şablon doğru bir şekilde yerleştirildikten ve PCB ile eşleştirildikten sonra, metal silecek lehim pastasını şablonun deliklerinden geçmeye zorlar, böylece SMD’yi yerinde sabitlemek için PCB üzerinde tortular oluşturur. Lehim pastası tortuları, yeniden akış fırınından geçerken erir ve SMD’yi PCB’ye sabitler.

Şablonun tasarımı, özellikle bileşimi ve kalınlığı ile deliklerin şekli ve boyutu, yüksek verimli bir montaj işlemi sağlamak için gerekli olan lehim pastası tortularının boyutunu, şeklini ve konumunu belirler. Örneğin, folyonun kalınlığı ve deliklerin açıklık boyutu, tahta üzerinde biriken bulamacın hacmini belirler. Aşırı lehim pastası, top, köprü ve mezar taşı oluşumuna neden olabilir. Az miktarda lehim pastası, lehim bağlantılarının kurumasına neden olur. Her ikisi de devre kartının elektriksel işlevine zarar verir.

Optimum folyo kalınlığı

Kart üzerindeki SMD tipi, optimum folyo kalınlığını tanımlar. Örneğin, 0603 veya 0.020″ adımlı SOIC gibi bileşen ambalajları nispeten ince bir lehim pastası şablonu gerektirirken, 1206 veya 0.050″ adımlı SOIC gibi bileşenler için daha kalın bir şablon daha uygundur. Lehim pastası biriktirme için kullanılan şablonun kalınlığı 0.001″ ile 0.030″ arasında değişse de, çoğu devre kartında kullanılan tipik folyo kalınlığı 0.004″ ila 0.007″ arasındadır.

Şablon yapma teknolojisi

Şu anda endüstri, şablon-lazer kesim, elektro şekillendirme, kimyasal dağlama ve karıştırma yapmak için beş teknoloji kullanıyor. Hibrit teknolojisi, kimyasal dağlama ve lazer kesimin bir kombinasyonu olmasına rağmen, kimyasal dağlama, kademeli şablonlar ve hibrit şablonlar üretmek için çok kullanışlıdır.

Şablonların kimyasal aşındırılması

Kimyasal frezeleme, metal maskeyi ve esnek metal maske şablonunu her iki taraftan da oyur. Bu sadece dikey yönde değil aynı zamanda yanal yönde de korozyona uğradığı için alttan kesiklere neden olacak ve açıklığı gereken boyuttan daha büyük hale getirecektir. Dağlama işlemi her iki taraftan ilerledikçe, düz duvardaki sivriltme, aşırı lehim tortularına neden olacak bir kum saati şeklinin oluşmasına neden olacaktır.

Gravür şablon açıklığı düzgün sonuçlar vermediğinden, endüstri duvarları düzleştirmek için iki yöntem kullanır. Bunlardan biri elektro-parlatma ve mikro aşındırma işlemi, diğeri ise nikel kaplamadır.

Pürüzsüz veya cilalı bir yüzey, macunun serbest kalmasına yardımcı olsa da, macunun silecekle yuvarlanmak yerine şablonun yüzeyini atlamasına da neden olabilir. Şablon üreticisi, şablon yüzeyi yerine delik duvarlarını seçici olarak parlatarak bu sorunu çözer. Nikel kaplama, şablonun düzgünlüğünü ve baskı performansını iyileştirebilse de, resmin ayarlanmasını gerektiren açıklıkları azaltabilir.

Şablon lazer kesim

Lazer kesim, Gerber verilerini lazer ışınını kontrol eden bir CNC makinesine giren çıkarma işlemidir. Lazer ışını, deliğin sınırının içinde başlar ve her seferinde yalnızca bir delik olacak şekilde deliği oluşturmak için metali tamamen çıkarırken çevresini geçer.

Lazer kesimin düzgünlüğünü birkaç parametre tanımlar. Buna kesme hızı, ışın noktası boyutu, lazer gücü ve ışın odağı dahildir. Genellikle endüstri, çeşitli şekil ve boyut gereksinimlerinde çok hassas açıklıkları kesebilen yaklaşık 1.25 mil’lik bir ışın noktası kullanır. Bununla birlikte, lazerle kesilmiş delikler de kimyasal olarak kazınmış delikler gibi sonradan işleme gerektirir. Lazer kesim kalıpları, deliğin iç duvarını pürüzsüz hale getirmek için elektrolitik cilalamaya ve nikel kaplamaya ihtiyaç duyar. Sonraki işlemde açıklık boyutu küçültüldüğünden, lazer kesimin açıklık boyutu uygun şekilde dengelenmelidir.

Şablon baskı kullanmanın yönleri

Şablonlarla baskı, üç farklı süreci içerir. Birincisi, lehim pastasının delikleri doldurduğu delik doldurma işlemidir. İkincisi, delikte biriken lehim pastasının PCB yüzeyine aktarıldığı lehim pastası transfer işlemi, üçüncüsü ise biriken lehim pastasının yeridir. Bu üç işlem, istenen sonucu elde etmek için gereklidir – PCB üzerinde doğru yere hassas miktarda lehim pastası (tuğla da denir) biriktirmek.

Şablon deliklerinin lehim pastası ile doldurulması, lehim pastasını deliklere bastırmak için metal bir kazıyıcı gerektirir. Deliğin silecek şeridine göre yönü doldurma işlemini etkiler. Örneğin, uzun ekseni bıçağın strokuna yönlendirilmiş bir delik, kısa ekseni bıçak darbesi yönünde yönlendirilmiş bir delikten daha iyi doldurur. Ayrıca, silecek hızı deliklerin doldurulmasını etkilediğinden, daha düşük bir silecek hızı, uzun ekseni sileceğin strokuna paralel olan deliklerin delikleri daha iyi doldurmasını sağlayabilir.

Silecek şeridinin kenarı ayrıca lehim pastasının şablon deliklerini nasıl doldurduğunu da etkiler. Genel uygulama, şablonun yüzeyinde lehim pastasını temiz bir şekilde silerek minimum silecek basıncını uygularken yazdırmaktır. Sileceğin basıncının arttırılması, silecek ve şablona zarar verebilir ve ayrıca macunun şablon yüzeyinin altına bulaşmasına neden olabilir.

Öte yandan, düşük silecek basıncı, lehim pastasının küçük deliklerden serbest kalmasına izin vermeyebilir ve bu da PCB pedlerinde yetersiz lehime neden olabilir. Ek olarak, büyük deliğin yakınında silecek tarafında kalan lehim pastası yerçekimi ile aşağı çekilebilir ve bu da aşırı lehim birikmesine neden olabilir. Bu nedenle, macunun temiz bir şekilde silinmesini sağlayacak minimum basınç gereklidir.

Uygulanan basınç miktarı ayrıca kullanılan lehim pastasının tipine de bağlıdır. Örneğin, kalay/kurşun macunu kullanımına kıyasla, kurşunsuz lehim pastası kullanıldığında, PTFE/nikel kaplı silecek yaklaşık %25-40 daha fazla basınç gerektirir.

Lehim pastası ve şablonların performans sorunları

Lehim pastası ve şablonlarla ilgili bazı performans sorunları şunlardır:

Şablon folyosunun kalınlığı ve açıklık boyutu, PCB pedi üzerinde biriken lehim pastasının potansiyel hacmini belirler.

Şablon delik duvarından lehim pastasını serbest bırakma yeteneği

PCB pedlerine basılmış lehim tuğlalarının konum doğruluğu

Baskı döngüsü sırasında, silecek şeridi şablondan geçtiğinde, lehim pastası şablon deliğini doldurur. Kart/kalıp ayırma döngüsü sırasında, tahtadaki pedlere lehim pastası bırakılacaktır. İdeal olarak, baskı işlemi sırasında deliği dolduran tüm lehim pastası, delik duvarından serbest bırakılmalı ve tam bir lehim tuğlası oluşturmak için tahta üzerindeki tampona aktarılmalıdır. Ancak transfer miktarı, açıklığın en-boy oranına ve alan oranına bağlıdır.

Örneğin, pedin alanının, iç gözenek duvarının alanının üçte ikisinden büyük olduğu durumda, macun, %80’den daha iyi bir salım sağlayabilir. Bu, şablon kalınlığının azaltılmasının veya delik boyutunun arttırılmasının, aynı alan oranı altında lehim pastasını daha iyi serbest bırakabileceği anlamına gelir.

Lehim pastasının şablon delik duvarından ayrılma yeteneği, delik duvarının bitişine de bağlıdır. Elektro-parlatma ve/veya elektrokaplama yoluyla lazerle kesme delikleri, bulamaç transferinin verimliliğini artırabilir. Bununla birlikte, lehim pastasının şablondan PCB’ye transferi, lehim pastasının şablon deliği duvarına yapışmasına ve lehim pastasının PCB pedine yapışmasına da bağlıdır. İyi bir transfer efekti elde etmek için, ikincisi daha büyük olmalıdır; bu, yazdırılabilirliğin, duvarın draft açısı ve pürüzlülüğü gibi küçük etkileri göz ardı ederken şablon duvar alanının açıklık alanına oranına bağlı olduğu anlamına gelir. .

PCB pedlerine basılan lehim tuğlalarının konumu ve boyutsal doğruluğu, iletilen CAD verilerinin kalitesine, şablonu yapmak için kullanılan teknoloji ve yönteme ve kullanım sırasında şablonun sıcaklığına bağlıdır. Ayrıca konum doğruluğu, kullanılan hizalama yöntemine de bağlıdır.

Çerçeveli şablon veya yapıştırılmış şablon

Çerçeveli şablon, şu anda üretim sürecinde toplu serigrafi için tasarlanmış en güçlü lazer kesim şablonudur. Kalıp çerçevesine kalıcı olarak monte edilirler ve ağ çerçeve, kalıptaki kalıp folyosunu sıkıca sıkar. 16 mil ve altı adımlı mikro BGA ve bileşenler için, düz delik duvarlı çerçeveli bir şablon kullanılması önerilir. Kontrollü sıcaklık koşulları altında kullanıldığında çerçeveli kalıplar en iyi konum ve boyutsal doğruluğu sağlar.

Kısa vadeli üretim veya prototip PCB montajı için çerçevesiz şablonlar en iyi lehim pastası hacmi kontrolünü sağlayabilir. Üniversal çerçeveler gibi tekrar kullanılabilir kalıp çerçeveleri olan kalıp gerdirme sistemleri ile kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Kalıplar çerçeveye kalıcı olarak yapıştırılmadığı için çerçeve tipi kalıplara göre çok daha ucuzdur ve çok daha az depolama alanı kaplar.