Изготовление трафаретов для печатных плат на бюджетном плоттере — Мы земную жизнь перевернем! — LiveJournal

Трафареты | проектирование трафаретов для поверхностного монтажа печатных плат

Изготовление трафаретов для печатных плат на бюджетном плоттере - Мы земную жизнь перевернем! — LiveJournal 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.

Изготовление трафаретов для печатных плат на бюджетном плоттере - Мы земную жизнь перевернем! — LiveJournal 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 подавляющего большинства электронных изделий достаточно применять всего две толщины материала для трафарета. Это 0,127мм и 0,150мм.
Если на печатной плате есть компоненты с шагом 0,5мм и менее, лучше использовать трафарет из материала, толщиной 0,127мм, если нет, лучше оставить 0,150мм. Для монтажа компонентов с более мелкими шагами (включая микроБГА), можно попробовать использовать материал толщиной 0,08мм.

При желании можно подобрать 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 (отверстия) трафарета	Длина апертуры (отверстия) 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 0.80 mm [31.5 mil]	CIR 0.80 mm [31.5 mil]	CIR 0.75 mm [29.5 mil]	CIR 0.75 mm [29.5 mil]	0.15 — 0.20 mm [5.91 — 7.87 mil]
BGA с мелким шагом	1.00 mm [39.4 mil]	CIR 0.38 mm [15.0 mil]	CIR 0.38 mm [15.0 mil]	SQ 0.35 mm [13.8 mil]	SQ 0.35 mm [13.8 mil]	0.115-0.135 mm [4.53 -5.31 mil]
BGA с мелким шагом	0.50 mm [19.7 mil]	CIR 0.30 mm [11.8 mil]	CIR 0.30 mm [11.8 mil]	SQ 0.28 mm [11.0 mil]	SQ 0.28 mm [11.0 mil]	0.075-0.125 mm [2.95 — 3.94 mil]

Рис.3 Таблица выбора толщины материала для изготовления трафарета, согласно стандарту IPC -7525

Изготовление трафаретов для печатных плат на бюджетном плоттере - Мы земную жизнь перевернем! — LiveJournal 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 0,5мм) шагом рекомендуется все-таки заузить апертуры на 0,05мм 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)
Рис.4 Скругление углов апертур трафарета
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 ее пропайке 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 0,5мм и менее, на остальных компонентах по желанию.
Изменение формы контактных площадок
  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.
Рис.5 Варианты модификации формы апертур для стандартных чип-компонентов
  Также излишки пасты под самим компонентом, не закрепившиеся на его контактной площадке могут стать причиной возникновения шариков припоя.
Рис.6 Образование шариков припоя из-за излишков пасты под чип-компонентом
Рис.7 Пример модификации формы апертур для MELF -компонентов
  Подобные модификации используются для компонентов MELF типа (бочонкообразные компоненты). 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.

Трафареты для smt монтажа печатных плат — резонит.

На вебинаре для инженеров-разработчиков электроники рассмотрены типичные ошибки при подготовке проектов, базовые материалы и технологии для производства трафаретов, оценка качества трафарета. Отдельно дан обзор дополнительных опций и их применения: полировка, многоуровневые трафареты, трафареты на рамах, усиление края.

Автор вебинара: Андрей Максимов. Руководитель направления трафареты для SMT-монтажа

Перейти на YouTube канал