Zakaj so ploščice za tiskovne plošče ključne za visokokakovostno SMT sestavo

Uvod

V redu, poglejmo, kako danes izdelati najboljše elektronike. V svetu doseganja visoke kakovosti SMT sestava , vsi poskušajo hitro napredovati, obvladovati zapletene načrte in hkrati izdelovati trajne izdelke. Ni pomembno, ali izdelujete najnovejši pametni telefon ali sofisticirano industrijsko krmilno enoto —obstaja ena preprosta resnica: če mislite, da je ključ do visokokakovostne SMT sestave morate biti pozorni na PCB šablona .

Razmislite o tem: ti predložki niso le naključni kosi kovine. So kot orodja z visoko natančnostjo, ki določajo točno, kje se nanese lepljenje v postopku SMT sestave. Vključeni so že od samega začetka, ko še samo izdelujete prototip tiskanega vezja, vse do serije tisočih enot na proizvodni liniji. Ko se elektronika manjša in postajajo postavitve tiskanih vezij bolj zapletene, izbira predložka postaja še pomembnejša.

Torej, kaj je ta priročnik sploh o? Razložili vam bomo pomen PCB stensilov. Podali vam bomo popoln pregled, zakaj so stensili za tiskane vezje ključni za visokokakovostno SMT sestavo. Govorimo o vsem —od načina izdelave stensilov do izbire najprimernejšega za vašo naročilo. Laserjsko rezanje, pravilna poravnava, življenjska doba in celo najnovejši tehnološki trendi v proizvodnji stensilov— vse je tukaj. To si lahko predstavljate kot vaš enojni vir vseh informacij o stensilih za tiskana vezja.

Kaj je stensil za tiskano vezje? Pregled stensilov za tiskana vezja

Kaj je torej točno stensil za tiskano vezje? Morda ga slišite imenovati tudi SMT stensil ali preprosto stensil za tiskano vezje. V osnovi gre za tanko kovinsko ploščo z množico luknjic, izrezanih z laserjem, imenovanih »odprtine«, ki se popolnoma ujemajo s kontakti na vašem tiskanem vezju.

Med procesom tiskanja: morate paziti, da je plošča poravnana s tiskovno ploščo, nanesete nekaj lota na vrh in ko odstranite stensil, ostane lot le na mestih, kjer boste namestili komponente. Je kot uporaba stensila pri slikanju, vendar za izjemno natančno elektroniko.

Pregled stensilov za tiskane vezne plošče in njihove uporabe

• Zahtevan stensil: Če opravljate kakršno koli profesionalno SMT sestavljanje, absolutno potrebujete dober stensil. To je edini način, da lot natančno postavite tam, kjer ga želite imeti.
• Proces za tiskano vezno ploščo: To je prvi in izjemno pomemben korak na sestavljalni liniji.
• Uporaba stensilov: Te stensile najdete v vsem – od pametnih telefonov in elektronike v avtomobilih do naprednih sistemov v letalih in medicinski opremi.
• Pomen tiskanih veznih plošč: Brez stensila za nadzor, kam gre lot, bi imeli veliko nepored. Komponente ne bi bile pravilno nameščene, lotenje bi bilo nepozorno, končni izdelek pa bi se veliko verjetneje pokvaril.

Materiali, ki se uporabljajo za PCB štancil

• Nerjaveče ocelesi: To je material za uporabo. Močan je, natančen in dolgo traja.
• Nikel: Za te zelo majhne, gosto zapakirane sestavine je nikel pogosto izbira, ker lahko ustvari super gladke luknje.
• Polymer: Včasih se uporablja za hitre, poceni prototipi, vendar ne za daljše razdalje.
• Nerjaveče ocelesi: Pravi stencilni list je tesno držan v okvirju, za to pa se pogosto uporablja aluminij, ker je lep in lahek.

Izdelava PCB šablona

• Odprtine v šablonu velikost in oblika teh lukenj so neposredno odvisne od zasnove PCB-ja in nadzorujejo količino mase, ki se vrže na vsako ploščo.
• Debelina šablone: To ni rešitev 'ena velikost za vse'. Če imate veliko majhnih komponent, boste želeli tanjše šablone. Za večje močnostne čipe, ki potrebujejo več lota, pa izberete debelejšo.
• Okvir PCB šablone: Okvir zagotavlja, da je šablona napeta in ravna, kar je nujno za čist tisk pri vsakem posameznem tiskanju, zlasti pri proizvodnji v visokih količinah.

Zakaj so PCB šablone bistvene pri SMT sestavljanju

Zakaj so PCB šablone tako pomembne? Predstavljajte si jih kot ključ, ki zagotavlja, da bo vsak posamezen lotni spoj na plošči trd in dosleden, vsakršen. Kakovost vaših aplikacij SMT šablon neposredno vpliva na uspešnost —manj napak in zanesljivejši proces sestave.

Ključ do visokokakovostnega SMT sestavljanja

Zakaj so PCB šablone ključne?

• Zagotavlja, da gre lepilo samo na predvidene kontaktne ploskve na tiskani vezni plošči.
• Odpravljajo nered in neenakomernost pri ročnem nanašanju paste, kar je nemogoče pri zapletenih, gostih tiskanih vezjih.
• Nujni so za majhne, drobno razmaknjene komponente, kjer že majhna količina dodatne paste lahko povzroči kratke stike ali slabo povezavo.

Stencile in proces sestave SMT

• Ploščice na tiskanem vezju: Stensil nanece popolno količino paste na vsako vrsto ploščice, od najmanjšega mikro-BGA do velikih napajalnih priključkov.
• Poravnava: Dobro izdelan stensil omogoča preprosto popolno poravnavo s ploščo, kar je popolnoma ključno za dober tisk.
• Tiskarski proces: Tu stensil dokaže svojo vrednost. Dobro natisnjeno plast značilno zmanjša pogoste težave, kot so tombstoning, mostovičenje s spajkom ali premalo spajke.
• Vzdržljivost stensila: Stensili morajo biti trdni. Uporabljajo se znova in znova, zato morajo biti izdelani iz vzdržljivih, korozijo odpornih materialov, da ohranijo natančnost.

Tri glavne vrste stensilov za tiskana vezja

1. Okvirjeni stensili (stensili za SMT s mrežo)

• Definicija: To je vaš klasični, trdo delujoči stensil. Gre za kovinsko ploščo, ki je trajno napeta in prilepljena na trd okvir iz kovine.
• Kje se uporabljajo: To je najpogostejša izbira za velike serije proizvodnje na avtomatiziranih sestavnih linijah.
• Prednosti: Okvir zagotavlja zelo tesno in ravno napetost, kar omogoča izjemno zanesljivo tiskanje tisočev plošč zapored.
• Nevtrdnosti: So gabljivi, dražji (zato niso primerne za enojne prototipe) in zavzamejo veliko shranjevalnega prostora.

2. Stensili brez okvira

• Definicija: Gre v bistvu le za kovinsko ploščo samostojno, brez pritrjenega okvira. Te pogosto imenujejo »prototipni stensili«.
• Kje se uporabljajo: Popolni za testiranje nove zasnove, majhne serije ali kadar morate hitro menjavati med različnimi stensili.
• Prednosti: So lahki, poceni in jih je mogoče izdelati zelo hitro.
• Nevtrdnosti: So lahko nekoliko mehki, kar jih ročno poravnavanje naredi bolj zahtevno. Prav tako ne zdržijo dolgih serij z visoko količino.

3. Šablone s stopnicami (spremenljiva debelina)

• Definicija: Pametna šablona, ki ni povsod enako debela. Ima dele, ki so debelejši ali tanjši, kot so stopnice.
• Kje se uporabljajo: To je vaš rešilec, kadar ima plošča mešanico majhnih čipov in večjih, močno potrošnih komponent, ki potrebujejo več lota.
• Nevtrdnosti: Tanke »stopničaste« površine so odlične za fine-pitch komponente, medtem ko debelejše »dvignjene« površine nanesejo dodatno pasto za velike priključke. To pomaga preprečiti napake na obeh koncih lestvice.
• Nevtrdnosti: So dražje in bolj zapletene za izdelavo, vendar za zapleteno ploščo absolutno vredne vsakega denarja.

Primerjava treh glavnih vrst PCB šablon

Ključni elementi oblikovanja visoko kakovostnih PCB šablon

Visoko kakovostne šablone temeljijo na skrbnem in usmerjenem oblikovanju. Šablone neposredno vplivajo na donos in so ključne za doseganje visoko kakovostne SMT sestave.

Debelina šablone in optimizacija

• Prilagajanje debeline šablone : Ni primeren enotni pristop za vse.
• Optimizacija velikosti šablone za tiskano vezje (PCB) : Fizična velikost same šablone mora biti optimizirana za vaš tiskalnik in omogočati enostavno rokovanje za operaterje.
• Načrtovanje na podlagi postavitve PCB-ja : Načrt šablone izhaja neposredno iz postavitve vašega PCB-ja. Odprtine morajo natančno ustrezati ploščicam na plošči.

Oblikovanje odprtin in upoštevanje površine šablone

• Odprtine v šablonu : Pravilna določitev velikosti in oblike teh odprtin je ključnega pomena. Če je to dobro narejeno, se preprečijo pogoste težave, kot so mostoviščenje lema ali pokončno postavljeni komponenti (tombstoning). Cilj je čisten in enakomeren odtis lemnega testa vsakič.
• Površina šablone: Površina šablone je pogosto polirana. Gladka, polirana površina pomaga lemnemu testu, da se enakomerno loči, in preprečuje lepljenje tam, kjer ne bi smelo.
• Nedokončnosti na materialu za šablono: Vsaka brazgotina, vbočina ali napaka na šabloni lahko pokvari tisk. Ta napaka se prenese na lepljeno pasto in nato na vašo ploščo, kar lahko povzroči napake.

Okvir in materiali

• Okvir za PCB šablono: Za avtomatizirane proizvodne linije potrebujete trdovratni okvir – skoraj vedno iz nerjavnega jekla – da ohranite šablono popolnoma napeto in ravno za tisoče tiskov.
• Materiali, uporabljeni za PCB šablono: Iz česa je narejena vaša šablona (tako okvir kot folija) je odvisno od vaših potreb: Koliko plošč izdelujete? Kako jo boste čistili? Je namenjena avtomatski ali ročni uporabi? Izberete material, ki najbolje ustreza vašemu procesu.

Izdelava in proizvodnja PCB šablon

Metode izdelave šablon

• Laserjem rezana šablona: To je najpogostejša metoda za večino del dandanes. Zelo natančna, z čistimi, gladkimi stenami – odlična za natančno izpustitev paste.
• Elektroformirane maskirne plošče : Izdelane so s kopičenjem plasti niklja. Najboljša izbira za komponente z zelo majhnim razmikom, kjer je potrebna izjemna natančnost.
• Kemično graviranje: Starejša in cenejša metoda, vendar ne zagotavlja enake natančnosti kot lasersko rezanje ali elektroformiranje. Danes se redkeje uporablja.

Najboljše prakse pri izdelavi SMT maskirnih plošč

• Postopek izdelave maskirnih plošč: Maskirne plošče se izdelujejo s pomočjo računalniško vodenih strojev (za lasersko rezkanje) ali elektroformirnih naprav. Neposredno sledijo datotekam vašega dizajna tiskanega vezja, tako da se vse popolnoma ujema.
• Poliranje/oblazinjanje: Po rezkanju se maskirnim ploščam pogosto dodatno obdeluje površina – na primer z elektropoliranjem ali nano prevleko. To naredi površino še bolj gladko, omogoča čisten izpust paste ter izboljša doslednost tiska po tisku.

Proizvodnja šablonk: Najboljši nasveti

• Vedno uporabljaj profesionalnega partnerja. ne poskušaj se izogibavati. Dober dobavitelj ve, kako narediti trajni šablon, ki se odlično ujema z vašo ploščo in ima pravo končano obliko. To je vse.
• Zahtevajte vzorce lasersko izrezanih šablonov : Ko preizkusite novega prodajalca šablonov, zahtevajte vzorce lasersko izrezanih šablonov. Preverite luknje in površino, da boste opazili razlike v kakovosti.
• Navedite možnosti zaključka :Za velike količine ali plošče z majhnimi deli, vedno navedite dokončanje, kot je elektropuliranje ali nanoplakiranje. Glatka površina pomeni boljše odpuščanje mase in veliko manj težav pri tiskanju.

Proces tiskanja s stencilom PCB v montaži SMT

O postopku tiskanja s šablonom pomislite kot o odločilnem trenutku v montaži SMT. Če pravilno izdelaš PCB, si boš kasneje naredil odlično spajkanje. Vse se sklene na uporabo odlične šablone, da bi natančno vnesli popolno količino spajkalne mase tam, kjer jo potrebujete.

Postopek tiskanja s SMT šablonami po korakih

Priprava šablone in tiskane vezne plošče

1. Najprej hitro preverite stanje šablone. Poiščite morebitne udarce, brazgotine ali posušeni lepilni kit za lot iz prejšnjega zagona.

2. Nato poskrbite, da sta tako šablona kot tiskana vezna plošča popolnoma čisti – ni dovoljen prah ali umazanija.

Poravnava šablone

1. Tu natančno postavite šablono nad tiskano vezno ploščo. Naprave uporabljajo posebne kamere, ki se poravnajo s pikicami na plošči (imenujejo se fiducial točke), da dosežejo popolno ujemanje.2

2. Natančna poravnava je izjemno pomembna. Odprtine v šabloni se morajo popolnoma ujemati s kontakti na plošči.

Tiskanje lepilnega kita za lot

1. Sedaj razmazujete lepilni kit za lot po šabloni s kovinskim radirjem.

2. Ključ je v tlaku, hitrosti in kotu, s katerim delujete. Kit morate potisniti tako, da enakomerno zapolni vsako posamezno odprtino, ne da bi na površini šablone pustili veliko nereda.

Ločitev šablone

1. Nato šablono dvignete naravnost navzgor. To storite gladko in previdno, da dobite čist »odtrg«. Če jo boste sunkovito dvignili, boste razmazali pasto ali pustili nekatere luknje prazne.

Nadzor in ponavljanje

1. Po tiskanju se ne premaknete naprej. Preverite nanos paste s posebno napravo (imenovano SPI), da zagotovite popoln volumen in položaj.

2. Ne pozabite redno čistiti šablone – uporabite na primer IPA ali avtomatski čistilni sistem – za odstranitev stare paste in toka. S tem ohranite enakomeren kakovosten tisk iz serije v serijo.

Odpravljanje težav in nasveti za visokokakovostno SMT tiskanje s šablonami

• Če opazite mostičenje ali preveč paste, preverite prevelik tlak ali prevelike odprtine.
• Če paste manjka ali so kontaktne ploščice nepopolne, je šablona morda zamašena ali ni poravnana.
• Za napredno čiščenje razmislite o uporabi ultrazvočnih kopel, da preprečite nepravilnosti na materialu šablone s tekom časa.

Optimizacija vaše SMT sestave z uporabo PCB šablon

Torej je optimizacija le pohlepna beseda za stalno izboljševanje stvari. Gre za uporabo podatkov iz vašega procesa za prilagajanje in izboljševanje načina uporabe vaše masko, od prve zasnove vse do celotne proizvodnje.

Dejavniki pri izbiri prave PCB maske

• Določena postavitev tiskanega vezja: Vsaka plošča je drugačna. Nova različica morda potrebuje drugačne velikosti lukenj ali spremembo debeline maske.
• Proces sestavljanja in količina proizvodnje: Ali izdelujete tisoče plošč na avtomatizirani liniji? V tem primeru je trdna, okvirjena maska vaša prijateljica. Izdelujete le nekaj hitrih prototipov? Preprosta, brezokvirna maska je verjetno hitrejša in cenejša.
• Stopnja zapletenosti PCB-ja: Če je vaša plošča polna majhnih komponent, boste potrebovali tanjšo masko z izjemno natančnimi luknjami, da se izognete neredu.
• Ploščice na tiskanem vezju: Imate velike, debele ploščice za močnostne komponente? Morda boste potrebovali »stopničasto masko«, ki je lokalno debelejša na teh mestih, da nanese več lota.

Optimizacija procesov

• Dokumentirajte proces tiskanja :Vedite evidenco nastavitev tiskalnika – tlak brisalke, hitrost, pogostost čiščenja sita. Ko opazite napake, uporabite te podatke, da ugotovite, kaj je treba spremeniti.
• Sodelujte s svojim partnerjem za sita : So strokovnjaki! Dobri partner vam lahko pregleda rezultate in predlaga dejanske izboljšave, na primer zamenjavo vrste sita ali prilagoditev debeline.
• Optimizacija velikosti šablone za tiskano vezje (PCB) : Poskrbite, da bo fizična velikost sita primerna za vaše tiskalnik. Če je prevelika ali premajhna, je lahko neudobno rokovanje in to lahko poslabša kakovost tiska.

Pogoste težave in rešitve pri uporabi SMT sit

Tudi visokokakovostna sita lahko naletijo na težave v zahtevnih okoljih. Razumevanje izzivov in proaktivne rešitve zagotavlja visokokakovostne rezultate SMT sestave.

Tudi najboljša sita lahko na polni proizvodni liniji naletijo na težave. Poznavanje tega, kam naj gledate, in kako to popraviti, je ključnega pomena za ohranjanje visokokakovostnih rezultatov SMT sestave.

Pogoste težave

• Neusklajenost : Po veliko uporabi ali nepravilnem shranjevanju se lahko šablona ukrivi ali premakne do te mere, da se več ne ujema popolnoma s ploščo.
• Zamašene odprtine : Lepljena smola se lahko posuši in zamaši majhne luknje, zlasti zelo majhne za komponente z majhnim razmikom. To preprečuje prenos paste na ploščo.
• Zaščita šablone : V času se lahko šablone poškodujejo, vgnejo ali celo začnejo korodirati. Karkoli od tega bo vplivalo na kakovost tiska.
• Okoljski dejavniki : Verujte ali ne, velike nihanja vlažnosti lahko dejansko spremenijo napetost šablone, kar povzroči skrite napake pri tiskanju.

Rešitve

• Poravnava šablone : Poskrbite, da boste tiskalnike redno ponovno kalibrirali. Uporaba šablon in plošč z dovolj fiducial oznakami omogoči vizualnemu sistemu več možnosti za dosego popolne poravnave.
• Pogostost čiščenja : Za visokoproizvodne linije je avtomatski čistilec rešitev. Vedno uporabljajte priporočena čistilna sredstva, saj neustrezna sredstva lahko poškodujejo površino šablone.
• Shranjevanje : Ne odložite šablon samo v kot. Shranjujte jih pokonci v namensko omarico, ki je čista in ima stabilno vlažnost. To preprečuje upogibanje in ohranja šablone v stanju kot nove.

Najboljše prakse za doseganje visokokakovostnih rezultatov SMT sestave

Najboljši način za doseganje odličnih in doslednih rezultatov pri visokokakovostni SMT sestavi je upoštevanje preizkušenih metod v celotnem procesu.

Najboljše prakse

• Oblikujte vsako šablono na podlagi razporeditve tiskanega vezja. Ne ponavljajte uporabe generičnih oblik med različnimi ploščami.
• Preglejte šablone pred in po vsaki nalogi glede obrabe ali ostankov.
• Vedite dnevnik in spremljajte število uporab vsake šablone. Zamenjajte jih, preden katera koli degradacija površine vpliva na kakovost.
• Usposobite osebje za prepoznavanje znakov obrabe šablon, nepravilne poravnave ali neustrezne čiščenja.
• Vložite v visokokakovostne materiale in prevleke – ti se izplačajo z manjšim številom napak in manj prostojov.

Pogosto zastavljena vprašanja pri izbiri prave SMT šablone

V: Kateri material je najboljši za šablone plošč?

Za večino delovnih mest, nepokvarjeno jeklo je tvoja najboljša možnost. to je težko in daje zanesljive rezultate. Če pa delate z zelo majhnimi, kompleksnimi sestavinami, uporabite za to dodatno natančnost.

V: Ali vsi PCB zahtevajo šablono s spajkalno masko?

Če delate profesionalno produkcijo, seveda. Morda se brez njega ne boste znašli, če želite hitro ročno izdelan prototip, toda za dosledno in kakovostno sestavljanje je šablona nujna.

V: Kako debelina folije za šablone vpliva na delovanje?

A: Res pomembno. Tanjše šablone so primerne za gosto desko z fino nagnjenimi deli —samo dovolj paste so dali dol. Debelejši šabloni pomagajo, ko potrebujete dodatno spajko za velike komponente ali velike priključke.

V: Kakšni so glavni koraki pri izdelavi šablon?

O: Začne se z datoteko dizajna vaše plošče. S pomočjo nje ustvarijo vzorec šablone, izberejo material in nato luknje prerežejo z laserjem ali jih izdelajo s postopkom elektroformiranja. Nato sledi gladko poliranje ali posebna prevleka, ki ji sledi končna kontrola kakovosti in čiščenje.

V: Kako lahko zmanjšam napake pri uporabi šablon?

O: Seveda. Redno očistite šablono in jo pregledajte za morebitne brazgotine. Vedno se prepričajte, da je popolnoma poravnana s ploščo, in uporabite izkušnje iz preteklih izdelav za prilagoditev oblik odprtin. —to naredi veliko razliko.

Zaključek: Šablone so ključ do visokokakovostne SMT sestave

Torej, poglejmo resnično: v današnji proizvodnji elektronike so šablone ključ do visokokakovostne SMT sestave – brez dobre šablone pa to ni mogoče. Tako preprosto je.

Vsak del postopka — od načina izdelave stensila do njegove uporabe na liniji — je odvisen od tega. Vloženi trud v začetni fazi pri izbiri pravilnega SMT stensila (izbira materiala, konstrukcijskega dizajna in definicije odprtin) se ogromno obrestuje. To vodi k zanesljivim, brezhibnim ploščam, ki lahko stopajo v korak s hitrim razvojem tehnologije.

Končna točka: stensilov ne obravnavajte le kot še eno orodje. Obravnavajte jih kot kritično infrastrukturo. So temelj, na katerem sloni vaš proces sestavljanja tiskanih vezij.

In saj se tehnologija naprej premika, ohranjanje posodobljenosti glede najnovejših dosežkov v dizajnu in izdelavi stensilov ni le prijetna dodatna možnost — temveč način, kako boste svoje izdelke in podjetje obdržali na vrhu.