Мініатюрні системи з високою щільністю упаковки створюють виклик для процесу друку паяльною пастою – їх використання вимагає ідеального звільнення пасти з трафарету.
Останнім часом протирання нижньої сторони трафарету стає все більш популярним. Зміни в конструкції схеми, викликані мініатюризацією компонентів і підвищеним ступенем упаковки доріжок, збільшують потребу утримувати стінки отвору чистими, інакше вони можуть містити відкладення паяльної пасти. При сухому протиранні трафарету необхідно видалити залишки паяльної пасти зі стінок отвору. Оскільки отвори трафарету стають меншими, виникає необхідність у більш частому протиранні, а тому почали використовуватися різні підходи для покращення вивільнення паяльної пасти з отворів. Перша технологія передбачає використання гідрофобних або олеофобних покриттів, мета яких – покрити металеву поверхню трафарету нанопокриттям, що запобігає прилипанню паяльної пасти до стінок отвору. Друга технологія передбачає вологе протирання нижньої частини трафарету тканиною, змоченою миючим засобом на основі розчинника. Очисник розчиняє флюс, що міститься в паяльній пасті, що покращує вивільнення часток припою зі стінок отвору.
Ефективність друку
Трафаретний друк є найважливішим етапом у процесі монтажу електроніки: різні аналізи показують, що понад 50% дефектів SMT у кінцевій збірці пов’язані з факторами, пов’язаними з процесом друку. Ключовими факторами, які тут потрібно проаналізувати, є матеріали, обладнання/інструменти, персонал і середовище, а також спосіб проведення операцій.
У процесі трафаретного друку використовується багато матеріалів, найважливішим з яких є паяльна паста. Важливими факторами, що впливають на паяльну пасту, є середовище друку, сплав, з якого вона виготовлена, в’язкість, реологія, осадження, розмір частинок і розподіл. Крім того, склад флюсу має значний вплив на реологію, в’язкість, липкість, рівень залишків і термін придатності пасти в процесі (так звана відповідь на паузу, response to pause).
Оскільки розмір компонентів зменшується, а щільність розміщення збільшується, сам трафарет також стає все більш критичним фактором. Фактори, які слід враховувати для трафарету, включають матеріал трафарету, спосіб виготовлення, розташування отвору, товщину, геометрію отвору, співвідношення сторін (тобто товщина трафарету проти діаметра отвору), розмір отвору, площу отвору, а також конусність і обробку отвору. Електроформовані поліровані трафатери з більш гладкими стінками отвору покращують вивільнення пасти. Нещодавня інновація, покриття трафаретів для покращення виділення паяльної пасти зі стінки трафарету, наразі викликає великий інтерес.
Сучасні трафаретні принтери, оснащені системами зору та передовими системами вимірювання, забезпечують зворотний зв’язок щодо ефективності та точності кожного відбитка. Інспекція після обробки, яка збирає дані про дефекти та знання про оптимальні параметри процесу, допомагає оператору підтримувати роботу в заданому вікні процесу. Кожен процес монтажу має індивідуальні параметри, такі як час переходу, тиск ракеля, швидкість друку та звільнення відбитка з трафарету зазвичай вибираються автоматично. Частота очищення трафарету визначається з урахуванням конструкції друкованої плати, умов виробничого середовища та взаємодії плати, трафарету та пасти в процесі друку.
Обробка поверхні
Мініатюрні системи з високою щільністю упаковки є проблемою для процесу друку паяльною пастою. Використання невеликих компонентів, таких як 0201, 01005 і µBGA, щоб запобігти з’єднанню та зміщенню компонентів, вимагає ідеального вивільнення пасти з трафарету. При розміщенні мініатюрних компонентів часто потрібні відносно високі відкладення пасти. Для покращення переносу паяльної пасти на трафарети, вирізані лазером, наноситься нанопокриття, яке хімічно модифікує поверхню апертури, зменшуючи силу зчеплення пасти та металу. Крім того, завдяки додаванню покриття також зменшується шорсткість отвору.
Тонке гідрофобне покриття на поверхні трафарету виявилося перспективним у покращенні якості друку з малим кроком. Покриття, що складається приблизно з 5 моношарів, вступаючи в реакцію з поверхнею трафарету і стінками отворів, модифікує поверхню міцним гідрофобним і олеофобним матеріалом.
Частота протирання
Поширене питання: як часто слід протирати нижню сторону трафарету? Як правило, мініатюрні системи з високою щільністю вимагають частішого протирання, оскільки вони становлять більший ризик того, що надлишок пасти залишиться в отворах трафарету або прилипне до його нижньої поверхні після відділення від друкованої плати. Частота протирання може варіюватися від кожного відбитка для дуже мініатюрного продукту до 10-20 відбитків для дизайну з низькою щільністю. Частота та спосіб протирання зазвичай визначаються фактичними результатами друку, оціненими фактичними спостереженнями. Більшість рішень повністю залежать від продукту та є результатом складу паяльної пасти, топології друкованої плати та історії аналізу результатів. Трафаретні принтери, оснащені системами автоматичного протирання, пропонують користувачам можливість програмувати частоту та швидкість проходів протирання в сухому, вакуумному або вологому режимах.
Розчинники для очищення нижньої сторони трафарету
Для систем із великими відстанями між компонентами добре працює сухе протирання нижньої сторони трафарету. У таких випадках невелика кількість паяльної пасти на стінках отворів істотно не впливає на процес друку. Однак із зменшенням розмірів компонентів часто потрібна хімічна допомога для розчинення флюсу, що міститься в паяльній пасті. Однак використання засобів для очищення для протирання нижньої сторони трафарету пов’язане з певними ризиками, які слід розуміти та передбачити. Ризик протирання хімічними речовинами полягає в тому, що вони можуть забруднити паяльну пасту. Бажані властивості цього типу миючих засобів:
- здатність швидко розчиняти флюс паяльної пасти;
- сумісність матеріалу з нанопокриттям і обладнанням, що використовується;
- негорючість;
- нейтральний запах;
- достатня летючість для швидкого випаровування та висихання після очищення.
Відсутність будь-якої з цих властивостей може знизити повторюваність процесу. Початковий крок у очищенні нижньої сторони трафарету полягає в тому, щоб засіб для очищення відповідав паяльній пасті. Погано підібрані розчинники для очищення паяльної пасти призведуть до небажаних ефектів, таких як утворення грудок припою та до загальної низької якості друку. Залишки флюсу паяльної пасти, які не розчиняються в очиснику, мають тенденцію відштовхуватися один від одного, і замість того, щоб притягуватися до тканини, припій може розмазатися на нижній стороні трафарету.
У випадку водорозчинних паяльних паст флюс легко розчиняється у відповідних миючих засобах. Водні очисники швидко розчиняють активатори флюсу, поверхнево-активні речовини та інші окислені розчинники, що містяться в паяльній пасті. При дотриманні відповідних пропорцій миючий розчин випаровується з постійною швидкістю, що запобігає забрудненню паяльної пасти її залишками.
У випадку трафаретів з нанопокриттям очищення не повинно призводити до руйнування або зменшення захисного моношару. Правильно підібрані розчинники для очищення покращують видалення паяльної пасти з дрібних отворів, легко стираються з трафарету, не залишають смуг і плям на трафареті, легко випаровуються.
У випадку з паяльними пастами, які не потребують очищення, основа флюсу набагато складніша і містить смоли, активатори, розчинники та реологічні добавки. Проблема полягає в тому, що широкий спектр рецептур паяльної пасти від різних постачальників неоднорідний, тому проблема полягає в тому, щоб створити універсальний розчинник для очищення, який добре працюватиме з усіма паяльними пастами. Для багатьох композицій флюсу, який не потребує очищення, водний розчинник для очищення нижньої сторони трафаретів може бути не найкращим рішенням для деяких композицій флюсу, але миюча рідина на основі розчинника, правильно збалансована для очищення та сушіння, часто є оптимальним рішенням. Якщо паяльна паста призначена для очищення водою, ідеально підійдуть розчинники на водній основі.
Методологія тестування на розчинність передбачає вплив на вологу паяльну пасту серії розчинників із відомими параметрами розчинності. Під час аналізу вологу паяльну пасту поміщають у скляний флакон, до якого додають досліджувані розчинники, а флакони поміщають на обертове колесо на 2-4 хвилини, щоб перевірити, чи досліджуваний розчинник розчиняє флюс. Коли флюс добре розчиняється в досліджуваному розчиннику, частки припою в пасті вивільняються і вільно розсіюються в розчині. Класифікація вологої паяльної пасти заснована на здатності кожного розчинника розчиняти флюс:
- Етап 1: паяльна паста вільно розчиняється
- Етап 2: більша частина пасти розчиняється, але частина прилипає до стінок тестового флакона
- Етап 3: відбувається лише часткове розчинення
- Етап 4: паста нерозчинна
- Етап 5: лише невелика частина пасти розчиняється
- Етап 6: реакції немає
Найважливіший висновок полягає в тому, що не існує єдиного засобу для чищення, який би добре працював у кожному випадку.
За матеріалами сайту https://tek.info.pl
Лайкнути
Твітнути