Технологията за лакиране (сълдър маск) и силуетно отпечатване (силкскрин) при производството на печатни платки: проектиране, процес и контрол на качеството

Маската за лепене и шелковата печат са основни, но често недооценявани елементи в производството на печатни платки (PCB). Докато маската за лепене предимно защитава медните проводници и осигурява надеждност при лепенето, шелковата печат предоставя критична информация за сглобяването, инспекцията и поддръжката. С увеличаването на плътността на PCB и използването на по-фини компонентни корпуси както маската за лепене, така и технологиите за шелкова печат се изправят пред по-високи изисквания относно точността, контрола на процеса и координацията на проекта. В тази статия се обсъждат материали, методи за обработка, проектиране и чести дефекти, свързани с маската за лепене и шелковата печат в съвременното производство на PCB.

1. Роля на маската за лепене и шелковата печат

1.1 Функция на маската за лепене

Маската за лепене е полимерно покритие, нанасяно върху медните повърхности на печатна платка (PCB), като оставя отворени само площадките за лепене.

Основните му функции включват:

· Предотвратяване на образуване на мостове при лепене

· Защита на медта от окисляване и корозия

· Подобряване на електрическата изолация

· Повишаване на механичната и екологичната надеждност

1.2 Функция на шелковата печат

Шелкографията се използва за отпечатване на информация, свързана с компонентите, върху повърхността на печатната платка.

Типично съдържание на шелкографията:

· Обозначения на референтни елементи

· Контурни очертания на компонентите

· Маркировки за полярност

· Логотипи, версионни кодове и предупреждения

Ясната шелкография подобрява ефективността на монтажа, точността на инспекцията и дългосрочната поддръжка.

2. Материали и типове на флюсовия слой

2.1 Често използвани материали за флюсов слой

Повечето флюсови слоеве са епоксидни или фоточувствителни полимери.

Основни свойства на материала:

· Добра адхезия към мед и ламинат

· Топлоустойчивост при рефлоу запояване

· Химическа устойчивост към флюс и почистващи агенти

2.2 Течна фоточувствителна (LPI) запояваща маска

LPI запояващата маска е индустриален стандарт.

Предимства:

· Високоразрешителност

· Подходяща за PCB с фин пич и висока плътност на монтаж (HDI)

· Еднородна дебелина и добра покривност

Основен технологичен процес:

1. Нанасяне на слой (чрез разпрашаване или завеса)

2. Предварително отвръхване

3. УВ-облъчване с фотомаска

4. Развиване

5. Окончателно отвръхване

3. Съображения при проектирането на маската за лепене

3.1 Типове отвори в маската за лепене

· Неопределена от маската за лепене (NSMD):

· Падът е дефиниран от медта

· По-добра надеждност на лепените връзки

· Препоръчва се за BGA и пакети с фин разстояние между изводите

· Определено от маска за лепене (SMD):

· Падът е определен от отвора в маската за лепене

· Използва се при много тесни разстояния между падовете

3.2 Разстояние между маската за лепене и проводника

· Типично разстояние: 2–4 мила (50–100 μm)

· Твърде малко: риск от проникване на маската

· Твърде голямо: оголване на мед и образуване на лепилни мостове

Проектът трябва да взема предвид допуските при производството.

3.3 Ширина на преградата и междинната ивица

· Преградата от маска за лепене между падовете предотвратява образуването на лепилни мостове

· Минимална ширина на дамата обикновено ≥ 4 mil

· Платките HDI могат да позволяват по-малки стойности при валидиране на процеса

4. Проблеми с качеството и дефектите на лепкавата маска

4.1 Чести дефекти на лепкавата маска

· Неправилно подравняване (грешка в регистрацията)

· Иглени дупки и празнини

· Пукнатини след рефлоу

· Лоша адхезия или отлепяне

4.2 Причини и предотвратяване

· Лошо почистване на повърхността преди нанасяне на покритието

· Неподходваща енергия на експозицията

· Недостатъчен режим на отвръхване

· Несъответствие между проектните правила и възможностите на производството

Контролът на процеса и прегледът за проектиране за производство (DFM) са задължителни.

5. Технология за шелакова печатна техника

5.1 Материали за шелакова печатна техника

Чернилата за шелакова печатна техника трябва:

· Да издържат температурите при рефлоу

· Да се адхезират добре към маската за лепене

· Да запазват четливостта си през целия жизнен цикъл на продукта

Общи цветове:

· Бял (най-често срещан)

· Жълт, черен (специални приложения)

5.2 Методи за печат

· Тампонна печат (традиционна)

· Струйна печат (цифрова, висока прецизност)

Струйната тампонна печат предлага:

· По-висока резолюция

· Липса на физическа мрежа

· По-добра подравняване върху плътни платки

6. Ръководство за проектиране на тампонна печат

6.1 Четимост и разположение

· Минимална височина на текста: препоръчително ≥ 1,0 мм

· Избягвайте поставяне на шелф-печат върху:

· Падове

· Отвори за виа

· Области за BGA

6.2 Маркировка на полярност и ориентация

· Ясно обозначение за диоди, кондензатори и пин 1 на ИС

· Еднакъв стил на маркиране по цялата платка

· Избягвайте нееднозначности, които могат да доведат до грешки при монтажа

6.3 Шелкография срещу процеса на монтаж

Шелкографията не трябва да пречи на:

· Нанасяне на оловно-каучукова паста

· Точност при поставяне на компонентите

· Инспекция чрез автоматична оптична инспекция (AOI)

Налагането на шелкография върху контактни площи може да предизвика проблеми с лепкавостта.

7. Инспекция и контрол на качеството

7.1 Инспекция на маската за лепене

· Визуална инспекция

· Проверка на дебелината и покритието

· Изпитване на адхезия и твърдост

7.2 Инспекция на шелфовата печат

· Точност на подравняването

· Четимост след рефлоу

· Устойчивост при почистване и експлоатация в агресивна среда

Автоматичната оптична инспекция (AOI) се използва широко за проверка на двете слоя.

8. Надеждност и екологични аспекти

Висококачествената маска за лепене и шелфовата печат трябва да издържат:

· Многократни цикли на рефлоу

· Термично циклиране

· Влажност и химично въздействие

Автомобилните и промишлените печатни платки често изискват материали от по-висок клас и по-строг контрол на процеса.