SMT (технология поверхностного монтажа) является основной технологией в сборке печатных плат. По мере повышения точности размещения и плотности компонентов, печать паяльной пасты требует все большей точности. Трафарет для печатных плат напрямую определяет стабильность и надежность печати паяльной пасты. Трафарет обычно представляет собой кусок нержавеющей стали с вырезанными отверстиями. Он используется для точного и аккуратного нанесения паяльной пасты на контактные площадки SMT, что может значительно повысить эффективность процесса сборки. При выборе подходящего трафарета для поверхностной монтажной сборки следует учитывать некоторые важные факторы. Информация из этого блога поможет вам разобраться во всех тонкостях.
Ключевые факторы, которые следует учитывать при выборе трафарета для печатных плат
В этой части мы перечислим некоторые ключевые факторы, которые могут повлиять на выбор трафарета для печатных плат. Тщательное их рассмотрение поможет вам выбрать идеальный трафарет для SMT, обеспечив точное нанесение паяльной пасты и надежные результаты сборки.
Масштаб производства и сложность платы
Для крупномасштабного производства и сложных конструкций печатных плат рекомендуется выбирать трафарет с рамкой. Если вы работаете с мелкосерийным производством, проектами прототипирования или простыми платами, целесообразно выбрать безрамный трафарет или прототипный трафарет, которые являются экономически выгодным вариантом.
Толщина трафарета SMT
Толщина трафарета для печатных плат является критическим параметром, обычно колеблющимся от 0,08 мм до 0,2 мм. Она влияет на количество паяльной пасты, наносимой на контактную площадку. Подходящее количество является ключом к достижению надежных паяных соединений компонентов. Чрезмерное нанесение припоя может привести к образованию паяных мостиков, но недостаточное нанесение припоя также может привести к слабым паяным соединениям. Кроме того, толщина трафарета также определяется шагом самого маленького компонента.
Размер и форма апертуры
Как правило, размер апертуры меньше размера контактной площадки, что позволяет избежать избытка паяльной пасты. Для стандартных компонентов соотношение апертуры к контактной площадке составляет 0,9. Для компонентов с более мелким шагом (менее 0,5 мм) это соотношение следует уменьшить до 0,8, чтобы минимизировать риск образования паяных мостиков. Также важно соотношение сторон, которое обычно составляет от 0,66 до 1,5.
В случае QFN иногда необходимо скорректировать форму апертуры трафарета, чтобы она соответствовала конструкции «оконного стекла», которая делит апертуру на множество более мелких сегментов. Такая конструкция позволяет снизить количество пустот на 30 % по сравнению с одним большим отверстием.
Материал и конструкция трафарета для печатных плат
На способность трафарета для печатных плат переносить паяльную пасту из отверстия на контактную площадку SMT влияют используемые материалы. Для изготовления трафарета обычно используется нержавеющая сталь. Она обладает превосходной прочностью, легко моется и устойчива к коррозии, что необходимо при частом использовании.
Однако вы также можете выбрать другие материалы, такие как никель и латунь. Хотя никель используется реже, чем нержавеющая сталь, он славится своей гибкостью и износостойкостью. На прочность трафарета SMT также влияет его конструкция. Электроформованный трафарет обладает высокой прочностью и отличной точностью печати, что делает его идеальным выбором.
Тип паяльной пасты
Тип применяемой паяльной пасты влияет на выбор трафарета. Различные виды паяльной пасты имеют разные свойства, такие как размер частиц и вязкость. Для компонентов с мелким шагом лучше подходят более мелкие порошки. Вязкость определяет, как паяльная паста течет по трафарету и попадает в отверстия.
Распространенные ошибки при выборе трафарета для печатных плат и как их избежать
Выбор правильного трафарета для печатных плат имеет решающее значение для обеспечения успеха и бесперебойного процесса сборки SMT. Однако на этапе выбора легко допустить ошибки. Вот некоторые распространенные ошибки, с которыми вы можете столкнуться.
1. Рассмотрение «0,12 мм» как универсальной толщины
Многие дизайнеры и инженеры по умолчанию используют трафарет для печатных плат толщиной 0,12 мм, который подходит для всех проектов. Это не универсальное решение, которое может привести к дорогостоящим ошибкам и, в конечном итоге, к плохому нанесению паяльной пасты. Как мы уже говорили, оптимальная толщина трафарета для печатных плат должна зависеть от шага компонента. Вот несколько полезных советов:
- IC или BGA с шагом 0,35 мм: используйте трафарет ≤0,08 мм. Если вся плата собрана из этих компонентов с мелким шагом, рекомендуется использовать трафарет SMT 0,06 мм или даже 0,05 мм.
- IC или BGA с шагом 0,4 мм или более: обычно подходит трафарет0,08–0,10 мм.
- Микросхемы или BGA с шагом 0,5 мм или более: обычноиспользуется трафарет 0,12 мм.
2. Копирование и вставка медной площадки в файл апертуры
Не копируйте просто размеры медных контактных площадок в файл апертуры трафарета для печатных плат. Это легко сделать по ошибке. Размеры апертур обычно определяются типом компонента, геометрией контактной площадки и требованиями к сборке. Апертуры должны быть меньше размера контактной площадки, чтобы избежать некоторых дефектов пайки, таких как шарики припоя и мостики. Рекомендуется уделить время проверке и оптимизации каждой апертуры в отдельности, а не просто скопировать контактные площадки в файл проекта.
3. Выбор трафарета из нержавеющей стали с лазерной резкой для каждого проекта
Лазерная вырезка трафарета использует передовую лазерную технологию для вырезания отверстий в листах нержавеющей стали. Эта техника позволяет точно контролировать размер и форму отверстий, достигая точности на уровне микронов. Она хорошо подходит для прототипов или мелкосерийного производства с использованием более крупных компонентов. Однако она не всегда является лучшим выбором для каждого проекта. Существует много типов трафаретов для печатных плат, в том числе трафареты с рамкой, трафареты без рамки, электроформованные трафареты, трафареты, изготовленные методом химического травления, ступенчатые трафареты и т. д.
Для крупносерийного производства или конструкций с компонентами с мелким шагом рекомендуется выбирать электроформованные или химически травленые трафареты для печатных плат, обеспечивающие превосходное высвобождение пасты. При изготовлении некоторых сложных печатных плат часто необходимо устанавливать различные компоненты, каждый из которых имеет свои специфические требования к паяльной пасте. Лазерные трафареты для печатных плат с однородной толщиной явно не подходят для этой цели. Для достижения более высокой эффективности и качества пайки был разработан ступенчатый трафарет. Он имеет различные уровни толщины, чтобы удовлетворить потребности в желаемом количестве паяльной пасты.
4. Игнорирование типа используемой пасты
Тип паяльной пасты — это фактор, который часто упускают из виду при выборе трафарета для печатных плат. Различные паяльные пасты имеют разные реологические свойства, которые напрямую влияют на выбор трафарета. Они представляют собой систему, поэтому оба фактора должны учитываться одновременно. Размер частиц паяльной пасты является ключевым фактором при определении ее пригодности для различных компонентов. Паяльные пасты можно разделить по номерам, таким как тип 3, тип 4, тип 5 и т. д., причем более низкие номера обозначают более крупные частицы.
Тип 3 является экономичным вариантом и подходит для более крупных компонентов. Размер частиц припоя составляет 25–45 мкм. Паяльная паста типа 4 или типа 5 идеально подходит для миниатюрных компонентов, позволяя использовать трафареты с меньшими отверстиями.
5. Пренебрежение размером платы и сложностью компоновки
Конструкторы часто сосредотачиваются на дизайне контактных площадок, упуская из виду то, как физический размер и сложность печатной платы могут значительно повлиять на выбор трафарета. Для больших плат может потребоваться трафарет с рамкой для надлежащей поддержки и выравнивания. Для небольших плат можно выбрать трафарет без рамки. Плотные макеты с различной высотой компонентов могут потребовать ступенчатого трафарета, чтобы удовлетворить различные требования к объему паяльной пасты. Гибкие или жестко-гибкие платы могут представлять собой особую проблему, требующую специального дизайна и поддержки трафарета.
6. Забывание о контрольных метках до отправки предложения
Многие разработчики сосредотачиваются исключительно на отверстиях, забывая, что сам трафарет также требует контрольных меток для точного позиционирования. Проблемы с выравниванием трафарета возникают, когда отверстия трафарета не совпадают идеально с контактными площадками печатной платы. Это может привести к неправильному нанесению паяльной пасты, недостаточному количеству припоя или попаданию паяльной пасты в непреднамеренные области.
7. Покупка только по цене
Хотя стоимость всегда является ключевым фактором при выборе трафарета для печатных плат, она не может быть единственным фактором. Если вы выбираете трафарет для печатных плат исключительно на основе самой низкой цены, это часто приводит к дорогостоящим проблемам в дальнейшем. В дешевых трафаретах могут использоваться некачественные материалы и иметь низкое качество отверстий. В процессе печати это может привести к неравномерной печати паяльной пасты, увеличению количества дефектов и, в конечном итоге, к более высокой общей стоимости. Мы настоятельно рекомендуем выбирать трафареты для печатных плат по немного более высокой цене, которые повышают производительность и снижают затраты на доработку.
Заключительные слова
Трафарет для печатных плат имеет решающее значение для процесса сборки SMT. Он позволяет точно контролировать количество наносимой паяльной пасты и обеспечивать высокое качество пайки компонентов. Выбор правильного трафарета может значительно улучшить качество и скорость сборки печатных плат. Если вы ищете комплексные услуги по производству печатных плат и сборке печатных плат, YONGVE может стать вашим первым выбором. С 2006 года мы предлагаем бесшовную интеграцию от проектирования до доставки, предоставляя профессиональные решения в области печатных плат.
Часто задаваемые вопросы о трафаретах для печатных плат
Как изготавливаются трафареты?
Существует три основных метода производства трафаретов для пайки печатных плат, включая лазерную резку (субтрактивный процесс), гальванопластику (аддитивный процесс) и химическое травление (субтрактивный процесс).
В чем разница между паяльной пастой и паяльной маской?
Паяльная паста — это материал, смешанный с припоем и флюсом. Она наносится на контактные площадки перед размещением компонентов, образуя прочное соединение между контактными площадками и компонентами. Паяльная маска — это тонкий защитный слой, который покрывает поверхность печатной платы, за исключением контактных площадок, предотвращая образование паяных мостов и защищая медные дорожки от окисления.
Почему трафареты SMT полезны для сборки?
Трафареты для печатных плат гарантируют точное нанесение паяльной пасты на контактные площадки, обеспечивая стабильно высокое качество паяного соединения. Кроме того, они ускоряют процесс сборки и сокращают объем доработок, что имеет решающее значение для массового производства.
Как очистить трафарет для печатных плат?
После использования трафарета SMT его необходимо очистить. Сначала можно использовать специальную бумагу для протирания и спирт, чтобы очистить поверхность и нижнюю часть трафарета. Затем очистите отверстия щеткой и спиртом, двигаясь слева направо и сверху вниз.
