В мире точного производства электроники небольшая плата PCB содержит бесчисленное количество хрупких электронных компонентов. Мостом, соединяющим эти компоненты, является тонкий, но критически важный слой паяльной пасты. Если сравнить SMT (технологию поверхностного монтажа) с симфонией, то печать паяльной пасты служит увертюрой - ее точность напрямую определяет успех всех последующих процессов.

Печать паяльной пасты представляет собой начальный и наиболее важный этап в процессе SMT. Этот шаг включает в себя точное нанесение нужного количества паяльной пасты на контактные площадки PCB, обычно достигаемое с помощью трафаретной печати или струйной печати. Отраслевой консенсус заключается в том, что большинство дефектов сборки возникают из-за неправильного контроля этого процесса. Качество печати паяльной пасты напрямую влияет на размещение компонентов и пайку оплавлением, в конечном итоге определяя надежность и производительность конечного продукта.

На эффективность переноса паяльной пасты с трафарета на PCB влияют несколько переменных, которые можно систематически проанализировать с помощью диаграммы Исикавы (рыбья кость):

• Факторы материала: Тип паяльной пасты, вязкость, содержание металла и обработка поверхности PCB
• Факторы оборудования: Точность принтера, качество трафарета, материал и угол ракеля
• Факторы процесса: Скорость печати, давление, скорость отделения, частота очистки
• Факторы окружающей среды: Температура, влажность, статическое электричество

Для достижения высококачественной печати паяльной пасты необходимо точно контролировать следующие ключевые параметры:

1. Дизайн трафарета: Трафарет служит основным инструментом, и его конструкция напрямую влияет на нанесение паяльной пасты. Оптимальный дизайн трафарета учитывает размеры контактных площадок, расстояние между ними и характеристики паяльной пасты. Для компонентов с мелким шагом более тонкие отверстия трафарета предотвращают образование мостиков.

2. Скорость ракеля: Обычно начинается с 25 мм/с, это необходимо регулировать в зависимости от вязкости пасты и размера отверстия. Чрезмерная скорость вызывает недостаточную депонирование, в то время как низкая скорость может привести к схлопыванию пасты.

3. Давление ракеля: Общая ссылка - 500 г на 25 мм длины лезвия. Недостаточное давление оставляет остатки пасты, в то время как чрезмерное давление может повредить трафарет.

4. Угол ракеля: Обычно фиксируется на 60°, неправильные углы могут вызвать недостаточную депонирование или остатки пасты.

5. Зазор печати: Печать с нулевым зазором обычно рекомендуется для обеспечения надлежащего уплотнения между трафаретом и PCB, особенно для компонентов с мелким шагом.

6. Скорость отделения: Должна поддерживаться ниже 3 мм/с для предотвращения образования «ушек» по краям отложений пасты.

7. Очистка трафарета: Регулярная очистка предотвращает засорение отверстий. Для получения стабильных результатов предпочтительны автоматизированные системы с использованием изопропилового спирта и салфеток.

Паяльная паста состоит из частиц олова, взвешенных во флюсе, который действует как временный клей до тех пор, пока пайка оплавлением не создаст постоянные соединения. Как тиксотропный материал, он требует механической энергии (от процесса печати) для достижения надлежащих характеристик потока.

Выбор размера частиц соответствует «правилу 5 шариков» - не менее пяти частиц должны охватывать наименьшую ширину отверстия. Доступные размеры частиц варьируются от Тип 1 (25-45 мкм) до Тип 6 (<5 мкм). Как свинцовые, так и бессвинцовые пасты требуют охлаждения, но должны акклиматизироваться до комнатной температуры в течение восьми часов перед использованием.

Пасту следует перемешивать в течение 3-5 минут перед использованием для обеспечения однородности. Использованную пасту, пролежавшую более восьми часов, следует выбросить, а пасту, использованную менее четырех часов, можно хранить до 24 часов в герметичных контейнерах.

Автоматизированные системы контроля (2D для измерения площади, 3D для анализа объема) помогают проверить качество печати. Общие дефекты включают:

• Схлопывание отпечатков из-за чрезмерного давления
• Зачерпывание из-за неправильных углов ракеля
• Образование мостиков из-за неправильного дизайна трафарета
• Пики из-за чрезмерной скорости отделения

Печать низкотемпературными бессвинцовыми пастами требует других параметров: более высоких скоростей (50-100 мм/с) и более низкого давления (~300 г/25 мм). Рекомендуется дополнительный объем пасты, так как эти составы имеют тенденцию прилипать к лезвиям ракеля.

По статистике отрасли, некоторые операции SMT работают всего с 20% эффективностью, оптимизация печати паяльной пасты открывает значительные возможности для улучшения качества и снижения затрат. Систематически учитывая все переменные процесса, производители могут достичь более высокой производительности, уменьшить отходы и повысить надежность продукции.