Работа с трафаретами для нанесения паяльной пасты

Трафаретная печать – один из наиболее распространенных в современной промышленности методов нанесения паяльной пасты на печатную плату. Он заключается в продавливании паяльного состава на подложку через специальную пластину с отверстиями, проделанными в ней по заранее размеченной схеме. Данная технология делает производство ПП более быстрым и эффективным, особенно при выпуске однотипной продукции крупными партиями.

Как происходит трафаретная печать?

Общая поэтапная схема нанесения паяльной пасты с помощью трафаретов выглядит следующим образом:

• Сначала создается сам трафарет – то есть подбирается металлическая или пластиковая пластина определенного размера, в которой проделываются отверстия (апертуры), размер и расположение которых соответствует контактным площадкам ПП.
• Пустая печатная плата помещается на стол для печати автоматического, полуавтоматического или ручного принтера и фиксируется держателями. В ручных принтерах корректность положения ПП определяется оператором визуально, а в автоматических – с помощью системы оптической инспекции.
• На пустую печатную плату с зазором или без него накладывается трафарет. Чтобы отверстия последнего точно совпали с контактными площадками ПП, оператор регулирует положение пластины с помощью держателей. В автоматических принтерах это выполняет система оптического контроля, ориентирующаяся на реперные метки на плате. Затем на установленный трафарет сверху равномерно наносится паяльная паста.
• Далее оператор в ручном или автоматическом режиме с помощью ракелей (движущихся лезвий) продавливает паяльный состав через отверстия трафарета на печатную плату.
• После нанесения паяльной пасты на ПП трафарет аккуратно отделяется от платы, которая удаляется с рабочего стола. Сама пластина с апертурами очищается от остатков паяльной пасты ручным или автоматическим (химическим, ультразвуковым, струйным и т. д.) способом.

Как работать с трафаретами для печати плат?

В связи с возросшими требованиями к качеству паяных соединений и сложностью современных электронных устройств при трафаретной печати нужно строго придерживаться правил работы с трафаретами на всех этапах.

Изготовление трафарета. Данный процесс заключается в прорезании отверстий в металлической (реже – в пластиковой) пластине. Для изготовления несложных единичных прототипов плат трафареты часто выполняются вручную. В серийном производстве ручной способ неэффективен, поэтому трафаретные пластины изготавливаются с применением автоматизированных средств. Для этого сначала с помощью САПР создается компьютерный макет, в котором размеры и схема расположения апертур подбираются в соответствии с контактными площадками печатной платы. Затем он загружается в ЧПУ трафаретного станка, который по этой схеме проделывает отверстия в пластине-заготовке из нержавеющей стали. Сегодня наиболее эффективным способом изготовления трафаретов является лазерный по ряду причин:

• Высокая гладкость стенок и конусообразная форма получаемых с помощью лазера апертур облегчает отделение паяльной пасты от трафаретной пластины;
• Высокая точность лазерной резки, обеспечивающая полное соответствие характеристик апертур техническому заданию;
• Возможность создавать апертуры различных размеров, изменяя характеристики лазерного луча.

Также трафаретные пластины создаются методом двухстороннего химического травления, но для этого используются пластины-заготовки из бронзы или латуни. В 90% производств применяются именно стальные трафареты, изготовленные лазером.

При изготовлении трафарета важно правильно выбрать толщину пластины. От него зависит количество паяльной пасты, которое наносится на контактную площадку. Если ее будет слишком много, то после удаления трафарета она во время пайки растечется за пределы контакта и создаст нежелательные перемычки. В то же время, чрезмерно малая толщина пластины приведет к недостатку припоя на контактной площадке и, как следствие, к ненадежности паяного соединения. Поэтому рекомендуемая толщина трафарета составляет 0,25–0,3 мм.

Подготовка трафарета. Перед использованием трафаретную пластину необходимо проверить на дефекты изготовления, такие как неровные или оплавленные стенки апертур. Поверхность пластины нужно очистить от загрязнений, чтобы паяльная паста наносилась ровным слоем по всей площади пластины. Только в этом случае можно гарантировать оптимальное попадание припоя на контактные площадки. Также на трафарет предварительно нужно нанести реперные метки для визуального контроля его положения относительно печатной платы.

Печать. Для нанесения паяльной пасты трафарет нужно точно разместить над печатной платой, используя реперные метки. Печать может осуществляться двумя способами:

• Контактным (без зазора) – этот способ позволяет избежать растекания паяльной пасты под трафаретом за пределы контактной площадки. Применяется для печати с помощью жестких пластин.
• С зазором – данный метод предполагает расстояние не более 0,2 мм между трафаретом и платой. Используется для печати с помощью сетчатых или гибких пластин, обеспечивая более равномерное нанесение паяльной пасты.

Паста наносится на трафарет автоматически или вручную с помощью валика. Во втором случае рекомендуется наносить ее отдельными небольшими порциями. Нанесенный припой продавливается через апертуры с помощью ракеля, который движется по трафарету с определенной скоростью и давлением, подобранными так, чтобы состав равномерно заполнил апертуры, а на остальной поверхности трафаретной пластины осталась только тонкая пленка.

Отмывка. После нанесения паяльной пасты на печатную плату трафарет необходимо аккуратно отделить от подложки. ПП отправляется на следующий этап производства, а пластина – на очистку от остатков припоя. Для их удаления используется специальная отмывочная жидкость. При ручной печати отмывку рекомендуется осуществлять после каждого цикла. В автоматических принтерах из-за более качественного нанесения и продавливания пасты отмывка осуществляется реже, через несколько циклов печати.