Подразделение лазерной резки трафаретов
Телефон: +370 5 206 0715
e-mail: info@laser-stencil.eu
Skype: lse_manager
Логин:
Пароль:

Основы проектирование трафаретов

  • Трафаретная печать паяльной пасты
  При использовании данного способа нанесения паяльной пасты она наносится через металлический трафарет, в котором предварительно были вырезаны лазером отверстия (апертуры) в тех местах, где паяльная паста должна попасть на контактные площадки поверхностно-монтируемых компонентов.
  В настоящее время наиболее распространенным стал метод изготовления трафаретов лазерной резкой из специальной полированной нержавеющей стали. Он обеспечивает высокое качество формирования апертур в трафарете, четкое соблюдение их форм и размеров, задаваемых в исходном файле проекта трафарета.
 
  • Выбор толщины, материала и размеров апертур трафарета
   Для качественного и быстрого нанесения паяльной пасты рекомендуется выбирать трафареты из полированной нержавеющей стали, а не из бронзы. Бронза, как материал более мягкий при натяжении трафарета, вызывает деформацию апертур в трафарете, что может привести с смещению рисунка наносимой паяльной пасты и последующему образованию перемычек между выводами компонентов или остаточным шарикам припоя на поверхности печатной платы собранного электронного узла.
  Полированная поверхность нержавеющей стали способствует лучшему прилеганию ракеля при нанесении паяльной пасты, что уменьшает эффект выскабливания ракелем уже нанесенной паяльной пасты, а также снижает количество остатков паяльной пасты на трафарете, после прохода ракеля.
  Излишнее количество остатков пасты на трафарете ухудшит ее нанесение при следующем цикле печати, а мелкие остатки пасты при этом могут образовать шарики припоя, которые в дальнейшем могут закатиться под низкосидящие компоненты.
  Практика показывает, что для основного большинства несложных электронных изделий достаточно применять всего две толщины материала для трафарета - это 0,127 мм. и 0,150 мм. 
  Если на печатной плате есть компоненты с шагом 0,5 мм. и менее, лучше использовать трафарет из материала, толщиной 0,127 мм., если нет, лучше оставить 0,150 мм. Для монтажа компонентов с еще более мелкими шагами (включая микроБГА), можно попробовать использовать материалы более меньших толщин.
 
  В качестве справочного пособия, можно подбирать толщину материала трафарета, согласно нижеприведенной таблице:

Тип компонента

Шаг выводов

(расстояние между серединами соседних выводов компонента)

Ширина контактной площадки компонента

Длина контактной площадки компонента

Ширина апертуры трафарета

Длина апертуры трафарета

Диапазон толщин материала трафарета

PLCC

1.25 mm

[49.2 mil]

0.65 mm

[25.6 mil]

2.00 mm

[78.7 mil]

0.60 mm

[23.6 mil]

1.95 mm

[76.8 mil]

0.15 - 0.25 mm

[5.91 - 9.84 mil]

QFP

0.65 mm

[25.6 mil]

0.35 mm

[13.8 mil]

1.50 mm

[59.1 mil]

0.30 mm

[11.8 mil]

1.45 mm

[57.1 mil]

0.15-0.175 mm

[5.91 - 6.89 mil]

QFP

0.50 mm

[19.7 mil]

0.30 mm

[11.8 mil]

1.25 mm

[49.2 mil]

0.25 mm

[9.84 mil]

1.20 mm

[47.2 mil]

0.125 -0.15 mm

[4.92 - 5.91 mil]

QFP

0.40 mm

[15.7 mil]

0.25 mm

[9.84 mil]

1.25 mm

[49.2 mil]

0.20 mm

[7.87 mil]

[1.20 mm]

47.2 mil

0.10 -0.125 mm

[3.94 - 4.92 mil]

QFP

0.30 mm

[11.8 mil]

0.20 mm

[7.87 mil]

1.00 mm

[39.4 mil]

0.15 mm

[5.91 mil]

0.95 mm

[37.4 mil]

0.075-0.125 mm

[2.95 - 3.94 mil]

0402

-

0.50 mm

[19.7 mil]

0.65 mm

[25.6 mil]

0.45 mm

[17.7 mil]

0.60 mm

[23.6 mil]

0.125 -0.15 mm

[4.92 - 5.91 mil]

0201

-

0.25 mm

[9.84 mil]

0.40 mm

[15.7 mil]

0.23 mm

[9.06 mil]

0.35 mm

[13.8 mil]

0.075-0.125 mm

[2.95 - 3.94 mil]

BGA

1.25 mm

[49.2 mil]

CIR 0.80mm

[31.5 mil]

CIR 0.80mm

[31.5 mil]

CIR 0.75mm

[29.5 mil]

CIR 0.75mm

[29.5 mil]

0.15 - 0.20 mm

[5.91 - 7.87 mil]

BGA
с мелким шагом

1.00 mm

[39.4 mil]

CIR 0.38mm

[15.0 mil]

CIR 0.38mm

[15.0 mil]

SQ 0.35mm

[13.8 mil]

SQ 0.35mm

[13.8 mil]

0.115-0.135 mm

[4.53 -5.31 mil]

BGA
с мелким шагом

0.50 mm

[19.7 mil]

CIR 0.30mm

[11.8 mil]

CIR 0.30mm

[11.8 mil]

SQ 0.28mm

[11.0 mil]

SQ 0.28mm

[11.0 mil]

0.075-0.125 mm

[2.95 - 3.94 mil]

 
 
  • Изменение формы и размеров апертур трафарета
  Существует несколько основных вариантов модификация форм и размеров апертур в трафарете, которые могут помочь избежать некоторых дефектов пайки. Приведенные рекомендации не являются «догмой для технологов», так как реальные требования к трафарету зачастую определяются экспериментальным путем непосредственно на производстве. Многие вещи зависят от применяемого оборудования и навыков персонала, работающего на нем.
 
Пропорциональное уменьшение всех размеров апертур, либо одного из этих размеров
 
  Как правило, апертуры трафарета достаточно сделать равными размеру контактных площадок компонента, но для компонентов с мелким (менее 0,5 мм.) шагом рекомендуется все-таки заузить апертуры на 0,05 мм. с каждой ее стороны для предотвращения образования перемычек между соседними выводами компонента.
 
  Можно попробовать уменьшать пропорционально все размеры апертур, но, тут нужно помнить о том, что излишнее уменьшение может явиться причиной непопадания достаточного количества пасты на контактную площадку и, как следствие, образование непропая компонента.
 
Скругление углов апертур трафарета
Скругление углов апертур
Рис.1 Скругление углов апертур трафарета
 
  Скругление углов выполняется для предотвращения застревания частиц пасты в углах апертур трафарета, особенно апертур небольшого размера. Застрявшие частицы могут выпасть из трафарета при следующем цикле печати на печатную плату и образовать при пайке шарики припоя или явиться причиной непопадания пасты в мелкую апертуру трафарета при следующем цикле нанесения пасты. Как правило, подобное скругление неплохо делать на апертурах компонентов с шагом 0,5 мм. и менее, на остальных компонентах по желанию.
 
 
Изменение формы апертур
 
  Как правило, применяются для стандартных чип-компонентов (резисторы, конденсаторы, и.т.д) с целью «увести» излишки паяльной пасты из-под брюшка компонента, чтобы воспрепятствовать образованию перемычки между его контактными площадками.
 
Вариант 1 изменения формы апертуры Вариант 2 изменения формы апертуры
Вариант 3 изменения формы апертуры
Рис.2 Варианты изменений формы апертур для стандартных чип-компонентов
 
    Также излишки пасты под самим компонентом, не закрепившиеся на его контактной площадке могут стать причиной возникновения шариков припоя.
 
Причина образования свободных шариков припоя
Рис.3 Образование шариков припоя из-за излишков пасты под чип-компонентом
 
 
  Следующая модификация используется для компонентов MELF типа (бочонкообразные компоненты).
 
Вариант 4 изменения формы апертуры
Рис.4 Пример модификации формы апертур для MELF -компонентов
 
     С одной стороны это помогает избежать перемычки под компонентов (а также образования шариков припоя из-за остатков пасты), с другой стороны образует два скобообразных валика пасты, обхватывающих бочонкообразный компонент и не дающих ему возможности кататься по печатной плате, до оплавления паяльной пасты.