> Рекомендации компании Yamaha для принтеров трафаретной печати

Рекомендации компании Yamaha для принтеров трафаретной печати

Рекомендации компании Yamaha для принтеров трафаретной печати при работе с компонентами 0201 мм (типоразмер метрический).

Конденсаторы и резисторы 0201 мм поступают в производство в усовершенствованных модулях PiP (package-in-packag) и вскоре будут использоваться в обычных конструкциях печатных плат.

Размер этих крошечных устройств составляет всего 0,25 мм х 0,125 мм, что соответствует общепринятому отраслевому стандарту и составляет чуть более половины размера форм-фактора 0402 мм (0,4 мм х 0,2 мм). Их появление на сборочных линиях SMT усложняет процессы печати, монтажа и инспекции. В связи с этим необходимо повысить точность и удержать текущую скорость технологического процесса. В данной статье мы предлагаем ознакомиться с улучшениями в области процессов трафаретной печати.

Зазор между трафаретом и печатной платой.

Точность и повторяемость в процессе нанесения паяльной пасты всегда являлись краеугольным камнем для высококачественных сборок. Поскольку 0201 мм выходят в широкое использование, получение корректных режимов теперь станет куда более важным, чем когда-либо. Исследования показали, что обеспечение надежного соприкосновения между трафаретом и печатной платы имеет такое же мощное влияние, как и оптимизация заполнения аппертур и гарантированное сохранение пасты на плате после разделения.

Чтобы получить качественную печать необходимо обеспечить зазор между трафаретом и печатной платой не более 0,2 мм. С учетом использования компонентов 0201 мм обеспечение этого условия становится наиболее критичным. На рисунке 1 представлен статистический анализ повторяемости объема паяльной пасты при размере аппертуры 0,22 мм х 0,24 мм. Эта диаграмма демонстрирует насколько ухудшается повторяемость при увеличении зазора между трафаретом и печатной платы превышает 0,2 мм.

rec print yamaha 01

Рисунок 1. При зазоре между трафаретом и печатной платой более чем 0,2 мм, происходит нарушение процесса.

Поскольку зазор между трафаретом и печатной платой наиболее критичен, необходимо уделить больше внимания мелким деталям. Например, рамка трафарета должна иметь достаточную жесткость, чтобы предотвратить чрезмерное искажение при использовании вакуумных зажимов. Кроме того, такие процессы как нанесения маркировки или штрихкодов с чернилами могут быть одной из причин неравномерности нанесения пасты, но возможным решением может быть использование гибких трафаретов, обработанных соответствующим материалом на нижней стороне для улучшения герметичности.

Заполнение аппертур

При крайне малых размерах аппертур, оптимальное заполнение контактных площадок паяльной пастой после разделения является критичным параметром.

Известно, что угол наклона ракеля влияет на заполнение аппертуры намного сильнее, нежели усилие прижима ракеля. Эксперимент, проведенный нашими специалистами, показывает, что угол наклона ракеля должен быть установлен в диапазоне от 60 до 50 градусов прежде, чем паяльная паста будет нанесена. 3D головка, которая используется в принтерах серии YS Yamaha с сервоуправлением 3S позволяет автоматически, по заданной программе перестраивать угол наклона ракеля для каждого цикла нанесения паяльной пасты.

Так же стоит обратить внимание, что меньшая площадь аппертуры для 0201 мм, свидетельствует о том, что размер частиц паяльной пасты будет немаловажным и критичным параметром. В настоящее время, пасты Тип-3 и Тип-4 с типичным размером частиц 30 мкм и 35 мкм используется в общей сборке SMT, а пасты Тип-5 (20 мкм) предоставляют наиболее лучший результат при работе с компонентами 0402 мм, но их стоимость будет значительно дороже.

Последующее уменьшение размера частиц необходимо для обеспечения повторяемости нанесения при работе с 0201 мм. Тип-6 пасты с частицами размером 10 мкм является очевидным кандидатом, но разница в стоимости по сравнению с Тип-5 (в три раза дороже) не мало усложняет технологический процесс. Одно из решений, которое готовы предложить производители это - смешивание частиц порошка и создание пасты Тип-5.5 с размером частиц 15 мкм. В этому случае, более крупные частицы помогут снизить окисление и предотвратят дефекты, такие как отрыв компонента.

rec printer yamaha 02

Таблица 1. Типы пасты и основные параметры. 

Толщина трафарета

Уже несколько лет дизайн трафарета фокусировался на соотношение сторон (ширина аппертуры ? толщина трафарета) для достижения наилучшего заполнения и переноса паяльной пасты. Эмпирическое правило определило минимальное соотношение 1,5, что указывает на то, что уменьшение размеров отверстий требует соответствующего уменьшения толщины трафарета. В последнее время коэффициент площади, который применяется при конструировании трафаретов (площадь нижней стороны ? боковая площадь) стал широко используемым показателем, и эксперты предложили значения в 0,6 или даже 0,4 для последних компонентов.

Чтобы удовлетворить любую из этих формул, площадь контактной площадки должна быть больше, чем общая площадь стенки аппертуры. Фактически, толщина трафарета должна быть уменьшена, чтобы обеспечить удовлетворительное высвобождение пасты при меньших размерах отверстий. В таблице 2 приведены типичные диапазоны толщин трафарета в зависимости от размеров компонентов микросхемы SMD.

rec printer yamaha 03

Таблица 2. Типичная оптимальная толщина трафарета для компонентов 0201 мм.

Последовательное нанесение

Трафарет, который используется для нанесения пасты для компонентов 0201 мм не способен обеспечить достаточный объем для больших компонентов, поэтому были введены ступенчатые трафареты, но они имели ограниченный успех в преодолении данной проблемы. Специализированный дизайн позволял обеспечивать достаточный объем как для малых, так и больших компонентов. Единственное, подобные трафареты и по сей день имеют высокую стоимость и дополнительную нагрузку на размещение.

Компания Yamaha предлагает двухстадийное последовательное нанесение как отличное решение данной проблемы. Первая стадия — это нанесение пасты для мелких компонентов, используя тонкий трафарет. Вторая стадия нанесение пасты для больших компонентов с перекрытием малых аппертур. На рисунке 2 представлено исполнение данного решения в Yamaha YSP20.

rec printer yamaha 04

Рисунок 2. YSP20 Двухстадийное последовательное нанесение.

Дополнительным преимуществом при последовательном нанесении является сокращение стоимости паяльной пасты на одну плату. Двухстадийная система YSP20 позволяет использовать разный тип паяльных паст для каждой стадии в отдельности, например тип 5,5 или 6 для компонентов 0201 / 0402 мм, а тип 3 или 4 для 0603 мм и тд. На рисунке 3 вы можете увидеть результат использования технологии при нанесении пасты 0201 мм с более крупными компонентами.

rec printer yamaha 05

Рисунок 3. Результат нанесения пасты при использовании двухстадийного последовательного нанесения.