Kako prilagoditi udaljenost odlomljivanja za različite šablone?

Ako izvodite operaciju ispisa paste za lemljenje, već znate da čak i male prilagodbe u vašem procesu mogu povećati ili smanjiti iskoristivost—posebice kada je u pitanju udaljenost otkidanja. Za one koji još nisu u korovu, udaljenost otkidanja je razmak između šablone i tiskane ploče (PCB) u trenutku kada guma za lemljenje završi svoj prolaz. Pretijesno i šablona se vuče po ploči, razmazujući pastu po jastučićima, uzrokujući kratke spojeve ili čak podižući sitne komponente. Previše labav i pasta se ne prenosi pravilno, što dovodi do suhih spojeva ili otvorenih krugova koji troše vrijeme i materijal. Tijekom mojih 12 godina kao tehničkog voditelja u dobavljaču ispisa paste za lemljenje, vidio sam timove kako odbacuju čitave proizvodne serije jer su koristili postavku za otkidanje koja odgovara svima. Dobra vijest je: prilagođavanje ove udaljenosti za različite šablone nije tako komplicirano kao što zvuči – nakon što shvatite kako dizajn šablone, materijal i vaš specifični pisač mijenjaju jednadžbu.

Prvo, razjasnimo s čime radimo. Spominjem ovo jer stalno razgovaram s novim klijentima koji miješaju vrste šablona i ta je zabuna razlog broj 1 zbog kojeg krivo odglume. Šablone dolaze u tri osnovna oblika za SMT: elektroformirani nikl (visoke preciznosti, tankih stijenki, uobičajeni za IC-ove finog koraka), laserski rezani nehrđajući čelik (izdržljiv, svestran, radi za većinu standardnih ploča) i ugravirane šablone (jeftinije, ali manje precizne, uglavnom za prototipove male količine). Svaki od njih ima različite debljine, geometrije otvora i krutost—sve to izravno utječe na to kolika vam je potrebna udaljenost otkidanja. Ubacite varijabilne značajke šablone kao što su stepenice, skošenja ili dizajni tračnica, i odjednom će vaša postavka za kidanje biti sve samo ne univerzalna.

Počnimo s najčešćim scenarijem: standardnim laserski izrezanim šablonama od nehrđajućeg čelika, radnim konjem za većinu SMT serija srednjeg volumena. Ove šablone obično su debljine od 0,1 mm do 0,2 mm, s pravokutnim ili kvadratnim otvorima za otpornike, kondenzatore i druge standardne komponente bez vodiča. Za njih je najprikladnija točka za pucanje obično 0,2 mm do 0,3 mm, ali to je samo osnovna vrijednost. Zašto? Budući da su laserski izrezane šablone krute, pa se same po sebi ne savijaju mnogo. Kada se brisač povuče, šablona treba dovoljno razmaka da omogući čist prijenos paste za lemljenje bez povlačenja. Sjećam se kupca prije nekoliko godina koji je ispisivao 10 000 ploča tjedno s laserskim šablonama od 0,15 mm i mjesecima je ostao s 0,2 mm za odvajanje — sve dok se nisu prebacili na IC-ove s finim korakom. Nakon što su svojoj liniji dodali QFI s korakom od 0,4 mm, njihova postavka od 0,2 mm uzrokovala je povlačenje šablone po sićušnim IC jastučićima, ostavljajući 15% spojeva otvorenima. Prilagodili smo njihovo otkidanje na 0,25 mm, a stopa otvorenog spoja pala je ispod 1%. Ovdje je ključno: standardne šablone imaju dosljednu krutost, tako da su mala podešavanja (pomaci od 0,05 mm) sve što trebate za većinu primjena.

Sljedeće: elektroformirane šablone od nikla, zlatni standard za visokoprecizne primjene poput IC pakiranja ili finih komponenti. Ove šablone su mnogo tanje—obično 0,05 mm do 0,1 mm—s ultra-preciznim otvorima urezanim na bočnim stijenkama koji točno odgovaraju dizajnu IC podloge. Ovdje je caka: elektroformirane šablone daleko su manje krute od laserski rezanog čelika, tako da prevelika udaljenost za otkidanje uzrokuje "skretanje šablone". To znači da kada podignete šablonu s ploče, ona se savija na rubovima, povlačeći pastu za lemljenje sa sićušnih otvora jastučića umjesto da ostane netaknuta. Za elektroformirane šablone, udaljenost otkidanja mora biti manja—obično 0,1 mm do 0,2 mm. Uvijek preporučujem da ovo prvo testirate na lažnoj ploči ako prelazite na elektroformiranje. Prošlog tromjesečja, kupac koji proizvodi automobilske radarske module (koji koriste IC-ove s korakom od 0,2 mm) poslao mi je poruku da su njihovi spojevi nedosljedni. Postavili su svoj otklon na 0,3 mm jer je to funkcioniralo za njihove laserske šablone, a tanka elektroformirana šablona toliko se savijala da 20% IC jastučića uopće nije imalo paste. Proveli smo ih kroz brzi test: namjestite otklon na 0,1 mm, ispišite 10 testnih ploča, provjerite prijenos paste, a zatim ga pomaknite za 0,02 mm ako je potrebno. Dobili su savršene rezultate na 0,15 mm, a njihov je prinos porastao sa 75% na 99% u jednom poslijepodnevu. To je razlika između razumijevanja materijala šablone i pogađanja.

Tu su i specijalne šablone — šablone za korake, šablone sa skošenim dijelovima i one s prilagođenim značajkama za komponente velike snage. Step šablone, na primjer, imaju područja koja su deblja ili tanja za nanošenje više paste na velike jastučiće snage, a manje na male jastučiće signala. To je sada vrlo uobičajeno jer proizvodi poput pametnih telefona i električnih vozila stavljaju više snage u manje prostore. Za šablone za stepenice, udaljenost odvajanja ovisi o visini stepenice. Ako imate osnovnu šablonu od 0,1 mm s korakom od 0,1 mm na snažnim jastučićima, trebat će vam veća šablona (0,3 mm do 0,4 mm) jer je područje koraka više od ploče. Ako je vaš odlomak premalen, šablona s donjom bazom vući će se po ploči dok će stepenica ostati iznad, razmazujući pastu po signalnim jastučićima. Prije godinu dana imao sam klijenta koji je radio na sustavima za upravljanje baterijama za EV koji je koristio šablone koraka za svoje BMS PCB-ove. Izvorno su postavili otklon na 0,2 mm, a spojevi njihovih jastučića bili su kratko spojeni jer je donja baza šablone dodirivala ploču tijekom podizanja. Nakon što smo podesili otklon na 0,35 mm, otpor je nestao, a stopa kratkog udarca pala je gotovo na nulu. Iskošene šablone su još jedna zvijer—njihovi konusni otvori zahtijevaju malo manje otkidanje (0,15 mm do 0,25 mm) jer skošenje pomaže otpuštanju paste, tako da preveliki razmak znači da se pasta povuče prije nego što se u potpunosti nataloži.

Sada, ovo nije samo specifična šablona - važan je i vaš pisač. Vidim da mnogi ljudi to zanemaruju, pod pretpostavkom da svi pisači mogu podnijeti iste postavke otkidanja, ali to nije istina. Ako koristite aRučni sitopisza male serije prototipova, vaš raspon otkidanja je ograničen koliko možete podesiti mehaničke vijke, obično 0,1 mm do 0,5 mm. Za proizvodnju velikih količina, automatiziraniSMT stroj za proizvodnju elektroničkih komponentiima motorizirane prilagodbe koje mogu podesiti postavke na 0,01 mm, što je kritično za rad s finim korakom. Čak i među automatiziranim pisačima, modeli visoke preciznosti poputVišeslojni PCB stroj Visoko precizni SMT strojimaju linearne motore koji kontroliraju paralelnost otkidanja preko cijele šablone—tako da se jedna strana šablone ne podiže brže od druge, što uzrokuje neravnomjeran prijenos paste. Za složene poslove poputIC proizvodnja industrijske inteligentne proizvodne linijelinije, gdje se šablone mijenjaju svakodnevno na temelju serija komponenti, programibilne postavke skidanja koje se automatski prilagođavaju po vrsti šablone mijenjaju igru.

Idemo praktično – kako to testirati i prilagoditi, umjesto da samo odbacujete brojke? Moj tim i ja podučavamo brzi test u 5 koraka za svaku novu šablonu ili posao i upotrijebili smo ga kako bismo našim klijentima skratili vrijeme postavljanja za 30%. Najprije pripremite ispitnu ploču s nizom komponenti: IC finog koraka, standardni otpornik i veliki jastučić za napajanje. Drugo, postavite početno otkidanje na osnovnu crtu vaše šablone (0,2 mm za laser, 0,15 mm za elektroformiranje). Treće, prođite punim squeegeom, a zatim pogledajte šablonu na ploči prije nego je podignete. Ako vidite da se pasta za lemljenje razmazuje izvan otvora na šabloni, vaš je rez pretijesan. Ako vidite male praznine ili pastu koja nedostaje u otvorima kada podižete, vaš je odskočni prelabav. Četvrto, prilagodite po 0,05 mm odjednom, ponovno ispisujući ispitnu ploču svaki put dok ne dobijete čist, potpuni prijenos paste preko svih vrsta jastučića. Peto, napravite naknadnu provjeru: izbrojite broj otvorenih zglobova i kratkih spojeva na 50 uzastopnih ploča. Ako je ispod vašeg cilja (preporučujemo ispod 0,5% za većinu poslova), dobro ste. Ako ne, prilagodite u koracima od 0,02 mm, jer male promjene čine velike razlike za fini rad.

Trebao bih spomenuti i uobičajene pogreške koje rade čak i iskusne momčadi. Jedan veliki ne računa trošenje šablone. Šablone se izgrebu, udube ili se otvori istroše nakon više od 10 000 ispisa. Malo istrošena šablona drugačije će prenijeti pastu od potpuno nove, pa ćete možda morati povećati otkidanje za 0,05 mm kako šablona stari. Još jedna pogreška je ignoriranje iskrivljenja PCB-a. PCB-i visoke gustoće, posebno za električna vozila ili zrakoplovstvo, mogu se lagano iskriviti kada se zagriju tijekom pretapanja, pa ako je vaš PCB iskrivljen, trebat će vam veći odlomak kako biste izbjegli povlačenje šablone po podignutim rubovima. Kupac iz zrakoplovnog sektora rekao mi je prošle godine da su njihovi iskrivljeni PCB-ovi uzrokovali 2% otvorenih spojeva sve dok nismo dodali 0,1 mm njihovoj postavci za otkidanje—problem riješen u nekoliko minuta. Također, ne zaboravite provjeriti paralelnost otkidanja, a ne samo ukupnu udaljenost. Ako se šablona nagne prilikom podizanja, jedna će strana imati prevelik razmak, a druga premalo, što će dovesti do nejednakih ispisa. Većina modernih pisača ima senzor razine za automatsko podešavanje, ali ručni pisači moraju svaki put ravnomjerno zategnuti vijke.

Zašto je to dugoročno važno? Ispravno podešavanje odvajanja ne rješava samo kratkoročne probleme s istezanjem - ono smanjuje materijalni otpad, skraćuje vrijeme prerade i produljuje vijek trajanja vaših šablona. Ako koristite labavu postavku koja vuče šablonu, svaki put kada ispisujete grebete bočne stijenke šablone, što će zahtijevati njezinu zamjenu ranije. Imali smo klijenta koji je radio 50.000 ploča mjesečno na laserskim šablonama i mijenjao ih svakih 6 mjeseci zbog oštećenja uslijed povlačenja. Nakon što su prilagodili otklon na točnih 0,25 mm, njihove su šablone trajale 18 mjeseci, što im je uštedjelo više od 12 000 USD godišnje na troškovima šablona. To je vrsta povrata ulaganja zbog koje su prilagodbe procesa vrijedne vremena.

Na kraju krajeva, ne postoji univerzalna udaljenost za otkidanje—svaka šablona, ​​svaki pisač i svaki posao ima svoju slatku točku. Ključno je prijeći dalje od nagađanja i povezati svoje postavke s materijalom šablone, dizajnom i vašom specifičnom opremom. Ako još uvijek koristite istu postavku prijelaza koju ste koristili prije 5 godina, čak i ako su se vaše šablone ili komponente promijenile, ostavljate prinos i novac na stolu.

Ako ste spremni poboljšati svoj proces ili ako imate pitanja o postavkama odvajanja za određenu vrstu šablona ili proizvodnu liniju, naš tim je tu da vam pomogne. Radimo s klijentima u rasponu od malih trgovina prototipova do velikih proizvodnih pogona za automobile, pomažući im u svakom dijelu procesa ispisa lemljenja za maksimalan učinak i učinkovitost. Obratite se našem timu kako biste razgovarali o svojim potrebama za šablonama, testirali svoje trenutne postavke ili saznali kako naša oprema može podržati vaše operacije.

Reference

1. “Smjernice za dizajn šablona za ispis paste za lemljenje,” IPC Association Connecting Electronics Industries, 2022.
2. “Parametri procesa ispisa paste za lemljenje: udaljenost otkidanja i pritisak na rakel”, Journal of Surface Mount Technology, sv. 34, br. 2, 2021.
3. “Visokoprecizni šablonski ispis za IC-ove finog koraka,” Međunarodni časopis za istraživanje proizvodnje, sv. 16, broj 4, 2020.