Трафарет для печатной платы как применяют

Трафареты для поверхностного монтажа на заводе JLCPCB

Трафарет для поверхностного монтажа предназначен для нанесения паяльной пасты на пустую печатную плату. В фольге из нержавеющей стали лазером вырезаются отверстия под контактные площадки каждого компонента поверхностного монтажа, имеющегося на плате. Трафарет аккуратно совмещают с верхней стороной печатной платы, а затем за один проход с помощью металлического ракеля через отверстия наносится паста. После отделения трафарета от печатной платы на ней остается паяльная паста, готовая к установке на нее SMD компонентов. В отличие от ручного нанесения паяльной пасты, этот процесс гарантирует воспроизводимость результатов и экономит время.

Как изготавливается трафарет

JLCPCB, являясь крупнейшей в Китае компанией по производству прототипов печатных плат, также в течение 24 часов в сутки изготавливает для своих клиентов трафареты для поверхностного монтажа. Компания предлагает самые дешевые профессиональные трафареты в мире, которые будут стоить всего $7 за штуку. Все трафареты изготавливаются из специального высококачественного материала с помощью приобретенных в Германии лазерных станков, гарантирующих высокую точность и стабильность качества. Давайте посмотрим видео, чтобы представить себе весь процесс производства трафаретов на заводе JLCPCB.

Типы трафаретов

JLCPCB предоставляет возможность выбора между трафаретами в рамке и безрамочными трафаретами. Трафарет в рамке предназначен для машинного нанесения паяльной пасты. Безрамочный трафарет рассчитан на ручное нанесение пасты. Безрамочный трафарет дешевле и легче (0.2 кг), поэтому его доставка будет стоить меньше.

Безрамочные трафареты

Безрамочные трафареты предназначены для работы со специальными системами натяжения, известными как многократно используемые рамки трафаретов. Трафареты такого типа не требуется вклеивать в рамку. Безрамочные трафареты рекомендуется использовать для сборки прототипов или малых тиражей печатных плат. Благодаря компактности, они удобны при хранении, так как занимают намного меньше места, чем трафареты в рамках. Кроме того, хранение таких трафаретов обходится дешевле.

Трафареты в рамках

Рамочный, или склеенный трафарет – это туго натянутая трафаретная фольга, постоянно вклеенная в рамку по ее периметру. Такие трафареты рассчитаны на массовое автоматизированное производство печатных плат. Благодаря высокой точности и износостойкости, рамочные трафареты хорошо подходят для крупносерийного производства. Если потребитель не найдет подходящего размера в ряду популярных форматов рамочных трафаретов, мы изготовим ему нестандартный трафарет.

Заказ трафарета у JLCPCB

Заказать у JLCPCB трафареты можно либо вместе с печатными платами, чтобы сэкономить на стоимости доставки, либо отдельно.

Заказ трафаретов вместе с печатными платами

При заказе платы после загрузки Gerber файла и заполнения спецификации вы можете дополнительно заказать «Лазерный трафарет», просто выбрав опцию «Laser Stencil: order together with laser stencil» (Заказать вместе с трафаретом).

Отдельный заказ трафаретов

Если вы забыли про трафареты при заказе плат, или хотите, чтобы на границе трафарета были сделаны нестандартные вспомогательные отверстия, можете заказать трафарет отдельно на странице «Quote».

Кликните на кнопку «Add your Gerber file» (Добавьте свой Gerber файл), чтобы загрузить Gerber файл, и введите параметры трафарета.

1. Размеры

Убедитесь, что размеры трафарета, выбранного из стандартного ряда, превышают размеры вашей печатной платы.

2. Электрополировка

Электрополировка, известная также как электрохимическое снятие заусенцев, удаляет мелкие заусенцы, улучшает качество поверхности и делает гладкими внутренние стенки отверстий, что улучшает отделение паяльной пасты. Это особенно важно для микросхем в корпусах с шагом выводов менее 0.5 мм и в корпусах BGA.

3. Реперные метки

Реперные метки необходимы для того, чтобы помочь машине найти нужные места на печатной плате. Их диаметр обычно равен 1 мм. JLCPCB предлагает три варианта: сквозные метки (Etched Through), метки на половину толщины печатной платы (Etched Half) и без меток. Если ваша установка трафаретной печати оснащена системой технического зрения, реперные метки глубиной в половину толщины платы обеспечат автоматическое совмещение платы с трафаретом. Если вы совмещаете трафарет с платой вручную, больше подойдут сквозные метки, а при их отсутствии можно выполнить совмещение, просто ориентируясь на любые контактные площадки.

4. Произвольный размер

Вы можете выбрать произвольный размер, и мы изготовим трафарет, соответствующий вашим запросам.

Поверхностный монтаж: трафарет и печь оплавления в домашних условиях

Когда начинаешь искать возможности произвести на продажу малую партию собственных электронных устройств, то обнаруживаешь, что эту задачу можно решить, не вставая с кресла. Например, так работает сервис Seeed, организующий не только производство, но и продажу ваших устройств. Если же вы не уверены, будет ли спрос, или просто желаете сэкономить, то оптимальным вариантом, на мой взгляд, будет заказать печатные платы где-нибудь в Китае, а себе оставить монтаж поверхностных (SMD) компонентов в домашних условиях. Я хочу рассказать, как можно существенно ускорить поверхностный монтаж с помощью самодельных трафаретов и импровизированной печи оплавления.

Делаем трафарет

Трафарет (англ. stencil) в контексте поверхностного монтажа — это тонкая пластина с вырезанными под контактные площадки отверстиями. Он накладывается на печатную плату и намазывается паяльной пастой с помощью шпателя. Далее трафарет убирается, а на контактных площадках остается ровный слой паяльной пасты.

Обычно трафареты вырезаются из стали или пластика, но это может обойтись дорого в масштабах малых партий. Например, при заказе плат 5х5 см мне предлагали изготовить трафарет за $25. Я же собираюсь рассказать, как за полчаса сделать трафарет из алюминиевой банки, используя ЛУТ !

1. Вырезаем из пивной банки прямоугольник, выравниваем его горячим утюгом. Не переживайте, что не удается полностью устранить вогнутость — при наложении трафарета на плату мы будем прижимать его канцелярскими прищепками!
2. Зачищаем внутреннюю сторону прямоугольника мелкой наждачкой, чтобы снять защитный слой. Некоторые люди пишут, что снимают верхний слой едким натром. На некоторые виды банок действует ацетон после подогрева их утюгом. Но вообще наждачкой это делается за минуту
3. Печатаем лазерным принтером негатив на специальной бумаге для переноса тонера (англ. toner transfer paper). Эта бумага полностью отдает свой тонер за один (!) проход ламинатора, на удивление дешева, не требует раскисания в воде и может быть снята сразу после переноса тонера
4. Прикрепляем негатив к зачищенной и протертой спиртом стороне прямоугольника с помощью каптоновой клейкой ленты (англ. kapton tape). Ее особенность в том, что она выдерживает высокие температуры, сохраняя клейкие свойства. Очень упрощает изготовление двухсторонних плат, когда надо точно закрепить бумагу напротив заранее проделанных отверстий
5. Пропускаем полученный бутерброд через ламинатор (один раз), снимаем бумагу. Тонер с бумаги полностью перешел на прямоугольник. Чтобы не протравить дырки через случайные царапины, заклеиваем заготовку скотчем с двух сторон, кроме кусочка, который надо вытравить. Наверное, вместо ламинатора можно использовать горячий утюг, как это обычно делается в ЛУТе, но ламинатором все-таки удобнее.
6. Вытравливаем в отработанном (после травки меди) растворе хлорного железа. Этот раствор представляет собой смесь хлорного железа и хлорной меди. По моим наблюдениям, такая смесь взаимодействует с алюминием гораздо более бурно, чем чистый раствор хлорного железа. При вытравливании смахиваем образующийся бурый налет мягкой кисточкой и периодически проверяем, не пора ли доставать наш трафарет (чтобы не перетравить!)
7. Снимаем скотч, обрезаем трафарет под размер платы. Если в окнах трафарета виднеются обрезки защитного слоя банки, их можно снять липкой стороной скотча
8. Трафарет прижимается к плате канцелярскими прищепками, тонером вниз. В качестве шпателя можно использовать пластиковую карточку или картонку. После использования не забудьте протереть спиртом и трафарет, и шпатель, чтобы очистить их от налипшей пасты

Делаем печь

Правильное оплавление паяльной пасты требует соблюдения ее температурного профиля. Например, профиль для бессвинцовой паяльной пасты может быть таким (из википедии):

Вообще, самый дешевый и простой способ оплавления паяльной пасты — это вот такой:

Еще для оплавления паяльной пасты можно использовать термофен, задувая отдельные компоненты или площади до тех пор, пока паста не расплавится и не создаст контакт. Я активно применял этот способ для своих девайсов, но это было долго, приводило к ненадежным контактам и перегреву элементов. Например, пассивные элементы могли поменять свои значения в пределах 5-10%! Особенно это стало актуально после перехода на бессвинцовую паяльную пасту, требующую бóльшую температуру для оплавления.

И вот оказывается, что люди в интернете уже давно научились переделывать дешевые электродуховки в неплохие печи оплавления (англ. reflow oven) с правильным температурным профилем. Я тоже решил последовать их примеру и расскажу, что у меня получилось.

Я начал с того, что стал мониторить доску объявлений по продаже б/у электродуховок. Через какое-то время появилось объявление о продаже DeLonghi мощностью 2.2 кВт с двумя ТЭН ами всего за $30. Правда, впоследствии оказалось, что ТЭНы были подпорчены в процессе эксплуатации и выделяли на 300 Вт тепла меньше.

Открыв корпус, я обнаружил, что внутри все очень хорошо организовано, и подключиться к ТЭНам будет просто.

Для управления ТЭНами я взял самые дешевые твердотельные реле (англ. solid-state relay, SSR) с оптической развязкой на 25А, по $3 за штуку.

В качестве контроллера я выбрал ControLeo, купив его за $60 вместе с термопарой и доставкой из США. Девайс пришел в виде набора, который еще надо было допаять, рассверлить, собрать:

Контроллер имеет двухстрочный ЖК-экран, две кнопки управления и четыре +5В выхода на реле. Программный код открыт и может быть залит на устройство посредством USB и Arduino IDE. Через кнопки управления реализовано меню с возможностью настроить и протестировать выходы, а также начать процесс оплавления. Настройки сохраняются в постоянной памяти. Кроме того, при их изменении запускается обучающий режим, в котором контроллер корректирует время включения/выключения реле для выполнения требований промышленного стандарта оплавления .

В соответствии со стандартом, скорость нагрева печи оплавления должна быть не меньше . Первые тесты показали, что обычных мощностей печки не хватает, и скорость нагрева всего . Тогда я предпринял несколько шагов по улучшению скорости нагрева. Каждый шаг добавил примерно :

• Утеплил печь брусками базальтовой ваты, завернутыми в фольгу (чтобы не дышать микроскопической базальтовой пылью)
• Добавил новый ТЭН на 800 Вт — оказывается, их очень легко купить на хозяйственном рынке, только скажи размер!
• Перевернул печь вверх ногами (!), поскольку большие потери тепла шли через щель стеклянной двери

Таким образом, печь заработала. После нескольких экспериментов я пришел к выводу, что платы можно размещать прямо на прилагаемой к печке металлической решетке, а термопару располагать над платой, зафиксировав провод канцелярской прищепкой. Тесты показали, что изменение номиналов пассивных элементов — минимальные. В общем, печь готова — бери запекай!

Полное руководство по трафарету SMD PCB

Сборка печатной платы не простой процесс, особенно на стадии печати, любые небольшие ошибки приведут к повреждению печатных плат или даже к отказу. В то время как ошибки обычно вызваны монтажом пайки на контактных площадках печатной платы., трафарет SMD PCB может снизить вероятность ошибок при сборке компонентов. Из-за использования трафаретов печатных плат, все паяные соединения могут быть установлены на плате одновременно, что не только экономит много времени, но и исключает ошибки в паяных соединениях. Поэтому очень важно хорошо разбираться в трафаретах печатных плат., в этом руководстве, мы объясним почти все, что вам нужно знать об этом, включая типы трафаретов, различные способы изготовления трафаретов, а также ключевые факторы, которые следует учитывать при изготовлении трафаретов.

Что такое SMD трафарет для печатных плат?

Трафарет SMD PCB представляет собой тонкий лист материала с отверстиями, определяющими расположение компонентов на печатных платах.. После того, как мы нанесли паяльную пасту на покрытые трафаретом контактные площадки печатной платы, плата готова к SMD монтажу. Отложения паяльной пасты на плате в соответствии с образованием отверстий трафарета при его удалении. Трафарет для печатной платы помогает нам наносить паяльную пасту на обозначенные места на голой печатной плате, чтобы электрическое соединение паяного соединения между контактной площадкой и компонентом могло быть выполнено идеально..

Типы трафаретов SMD PCB

1. Трафарет SMD PCB в рамке

Это вырезанный лазером трафарет паяльной пасты, который постоянно крепится к раме трафарета., использование сетчатой границы, чтобы плотно натянуть трафаретную фольгу в рамке. Трафарет SMD PCB в рамке подходит для трафаретной печати больших объемов., который можно применить к 16 Мил шаг или ниже. Рамочный трафарет отличается гладкими стенками отверстия., хорошая производительность печати, и чистые вырезанные лазером отверстия, которые также могут выдерживать экстремальный износ.

1. Бескаркасный SMD-трафарет

Бескаркасные трафареты для печатных плат, также известный как фольги, вырезанные лазером трафареты, которые не нужно постоянно вклеивать в раму, используется с многоразовыми рамками для трафаретов, называемыми системами натяжения трафаретов.. Бескаркасные трафареты SMT обеспечивают улучшенное качество и превосходную производительность по более низкой цене, чем трафареты с рамкой.. Он подходит для сборки прототипов печатных плат или мелкосерийного производства., что также помогает уменьшить требования к пространству для хранения.

1. Трафарет SMD PCB прототипа

Трафареты прототипов SMD настраиваются из файлов CAD или Gerber., при изготовлении прототипа шаблона печатной платы, шаблон должен соответствовать разработанному прототип печатной платы. Это снижает вероятность ошибок при ручной пайке прототипов печатных плат и позволяет избежать утомительных ручных процессов.. Следовательно, использование таких трафаретов позволяет улучшить качество плат и значительно сократить цикл сборки прототипов печатных плат..

1. Электроформованный SMD-трафарет

Электроформованный трафарет представляет собой трафарет на основе никеля, который постоянно закрепляется на раме трафарета через сетчатую окантовку.. Электроформованный трафарет обеспечивает наилучшие доступные свойства отделения паяльной пасты., поэтому он идеально подходит для приложений SMT с мелким шагом от 12 мил к 20 милы, а также флип-чип, вафли натыкаясь, и микроBGA. Электроформованные трафареты имеют более низкий коэффициент трения по сравнению с другими трафаретами, поскольку они изготовлены из никеля., Кроме того, они обеспечивают увеличенный срок хранения трафарета.

Преимущества SMD трафарета для печатных плат

Поскольку печатные платы становятся все более и более сложными, традиционный процесс сборки печатных плат, который требует ручного размещения электронных компонентов перед пайкой, не может соответствовать требованиям размещения и пайки большого количества мелких компонентов на печатных платах меньшего размера.. Нам необходимо использовать трафареты SMD PCB для машинного размещения компонентов и нанесения паяльной пасты., что приносит много преимуществ, перечисленных ниже:

Первый, Трафареты печатных плат помогают повысить точность размещения компонентов на плате., гарантировать точность с мелким шагом при печати и, следовательно, снизить вероятность ошибок.

Второй, с помощью трафаретов SMD, производители могут сэкономить больше затрат и сократить время оборота, потому что трафареты печатных плат требуют меньше труда и времени для завершения процесса сборки печатных плат.

В третьих, трафарет способствует равномерному нанесению припоя на все контактные площадки устройств для поверхностного монтажа и обеспечивает высокую точность размещения контактных площадок.

Как создать трафарет для печатной платы из паяльной пасты

В этой части, мы объясним процесс создания трафарета печатной платы шаг за шагом, есть девять шагов:

Шаг 1: Материал и подготовка к трафарету печатной платы

— крикет машина
– Программное обеспечение Sure-Cuts-A-Lot
– Программа просмотра Gerber
– Пленки для кодоскопов, которые можно купить в любом канцелярском магазине.
— Windows ХР / Компьютерный вид

Ваш Cricut должен иметь определенную версию прошивки.. Вы можете обновить / понизить версию прошивки, загрузив Cricut Design Studio и следуя инструкциям в разделе «Помощь», чтобы обновить прошивку.. См. Дополнительную информацию в разделе часто задаваемых вопросов Sure-Cuts-A-Lot..

Шаг 2: Подготовьте разводку печатной платы и определите размеры

Для создания приличной паяльной пасты может потребоваться некоторое количество проб и ошибок. Трафареты печатных плат не очень точны.. Он обрезает закругленные края и игнорирует формы меньше 18 милов. (0.46мм) на 50 мил (1.27мм). Это сказал, вы должны убедиться, что все ваши контактные площадки больше, чем эти. Чтобы убедиться, что на контактной площадке достаточно площади для паяльной пасты, сделай подушечку больше. Программа компоновки печатных плат KiCAD EDA Suite позволяет изменять все контактные площадки по одному за раз.. Припой имеет это удивительное свойство, которое соединяется с металлическими деталями при обнаружении оплавления.. Пока ваша печатная плата имеет точный припой, металлические детали припоя будут найдены, чтобы связать. Так что не беспокойтесь о подушках (в основном говорят +/- 20%).

Вам понадобятся точные размеры вашего шаблона печатной платы на будущее.. Используйте инструмент расстояния в программном обеспечении для разводки печатных плат, чтобы определить расстояние между внешними контактными площадками компонентов.. Не размер печатной платы, но расстояние между крайними краями площадки. В примере ниже, печатная плата имеет ширину 2.3, «но расстояние от края до края площадки составляет 2,142».

Вы можете измерить расстояния, выбрав чертежи в раскрывающемся меню слоя и нажав кнопку Размеры в правом меню инструментов.. Это четвертая кнопка снизу.

Шаг 3: Создание файлов Gerber

Нарисуйте макет печатной платы с помощью трафарета для паяльной пасты Gerber..

При использовании KiCAD, выберите Draw из меню File. В окне сюжета, выберите SoldP_Cmp для слоя компонента паяльной пасты и нажмите кнопку Plot.

Шаг 4: Откройте файл Gerber для преобразования

Откройте файл в Gerber Gerber Viewer. Выберите Open Layer (s) из меню "Файл".

Шаг 5: Экспорт Gerber в файл SVG

Затем экспортируйте файл в формате SVG.. Выберите Экспорт, затем SVG… из меню «Файл».

Шаг 6: Программное обеспечение для резки

Создавайте трафареты для паяльной пасты с помощью Cricut
Импортируйте файл SVG в Sure-Cuts-A-Lot, выбрав Import SVG… в меню File..

Шаг 7: Измените размер дизайна

Создавайте трафареты для паяльной пасты с помощью Cricut
Нажмите кнопку "Сохранить пропорции" в окне "Свойства" и установите для ширины трафарета значение, указанное ранее..

Шаг 8: подготовить прозрачность и машину

Создавайте трафареты для паяльной пасты с помощью Cricut
Возьмите лист прозрачной пленки и обрежьте его по размеру коврика для резки Cricut.. Прикрепите прозрачную пленку к коврику для резки.. Поместите коврик для резки в машину и нажмите кнопку вставки бумаги. Установите упорную шайбу Cricut вверх., колесо скорости переключится на High или Medium, и глубина режущего лезвия до 5 или же 6. Подробные инструкции можно найти в руководстве Cricut.. Вам понадобится метод проб и ошибок. Скорость и давление могут изменить точность резки., а большая глубина режущего ножа ускоряет замену режущего коврика.

Шаг 9: Вырежьте трафарет для печатной платы

Создавайте трафареты для паяльной пасты с помощью Cricut
Перейти к вырезанию дизайна. Выберите Cut Design в меню Cutter..

Ключевые соображения при изготовлении трафарета печатной платы

1. Толщина трафаретов

Толщина трафаретов является ключевым фактором, который определяет количество паяльной пасты, наносимой на плату., дополнительное отложение припоя вызовет припой, в то время как меньшее количество припоя делает паяные соединения слабыми. Обычно, толщина трафаретов от 4 ты к 8 ты.

1. Размер диафрагмы

Размер отверстий трафарета должен быть меньше размера контактной площадки печатной платы, чтобы избежать таких проблем, как шунтирование и припой., или паяльная паста может прилипнуть к стенкам апертуры при снятии трафаретов. Следовательно, внутренняя площадь стенки апертуры должна быть на две трети меньше площади контактной площадки печатной платы, чтобы избежать подобных проблем..

1. Материал трафарета

Материал, используемый для изготовления трафаретов, является еще одним фактором, влияющим на способность высвобождать паяльную пасту из отверстия на контактную площадку печатной платы.. Самый используемый материал – нержавеющая сталь, в то время как для некоторых конструкций печатных плат с устройствами с мелким шагом, нам нужно использовать другие материалы, такие как никель, который 50% дороже нержавейки.

1. Выравнивание трафарета

Хорошее выравнивание трафарета имеет решающее значение для получения точного отпечатка паяльной пасты., в то время как для достижения идеального эффекта печати, нам нужно добавить реперные метки как на печатную плату, так и на трафарет. Эти реперные точки обеспечивают правильное выравнивание трафарета и печатной платы..

Трафареты SMD PCB играют жизненно важную роль в Изготовление печатных плат и процессы сборки, они обеспечивают более быстрое и точное нанесение паяльной пасты и даже определяют характеристики конечного продукта.. Как поставщик печатных плат, очень важно знать все о трафаретах для печатных плат, чтобы предоставлять клиентам более качественные продукты и услуги.. МОКО Технология является экспертом в трафаретах SMD, мы можем легко и быстро предоставить вам или вашим партнерам по сборке соответствующие SMD-трафареты, соответствующие вашим заказам на печатные платы.

Поверхностный монтаж. Часть 2. Паяльная паста, трафаретная печать ⁠ ⁠

Сегодня поговорим о паяльной пасте. Паяльная паста представляет собой массу, состоящую из смеси порошкообразного припоя с частицами, обычно сферической формы, и флюса-связки. Свойства паяльной пасты зависят от процентного содержания металлической составляющей, типа сплава, размеров частиц порошкообразного припоя и типа флюса.

Паста поставляется в разных типах упаковки, для производства это обычно банки по 0.5кг, есть еще SEMCO картриджи. Отличие банок от SEMCO в способе выкладывания пасты на трафарет: из банок паста выкладывается шпателем вручную, из SEMCO — автоматически (должна быть специальная опция на принтере трафаретной печати).

Банки приезжают в ящиках из пенопласта, в одном ящике помещается 20 банок — 10кг паяльной пасты. Белый пакет на фото выше — это аккумулятор холода. Требования к упаковке такие из-за особенностей хранения пасты (как правило, температура пасты при хранении должна составлять от +5 до +10 градусов по Цельсию, но есть и исключения).

Кстати, ящик из-под пасты отлично зарекомендовал себя как походный холодильник для прохладительных напитков. В один ящик влезает 12 жестяных банок объёмом 0.5л, а также один аккумулятор холода, замороженный в лёд. Через 12 часов жаркого летнего дня аккумулятор остался частично ледяным, а напитки очень холодными.

Но, вернемся к пасте. На фото ниже банка 0.5кг и два SEMCO картриджа на 0,5кг и 1 кг пасты.

На следующем фото паяльная паста нанесена на контактные площадки, видны сферические частицы припоя, также виден блеск от более жидких составляющих пасты.

При длительном хранении паяльной пасты она расслаивается из-за разной массы составляющих, перед применением пасту необходимо перемешать до однородности. Есть два способа:

1. Достать банку из холодильника на ночь, утром тщательно перемешать пасту шпателем. Как результат, имеем однородную пасту комнатной температуры.
2. Непосредственно перед использованием размешать в специальном миксере (смотрите видео ниже). При необходимости размешивается сразу две банки, если нужна только одна банка, во второй слот вставляется противовес (банка, заполненная песком, например) чтобы не было вибраций.

Как результат, имеем однородную пасту комнатной температуры (во время перемешивания между частицами припоя возникают силы трения, из-за этого паста нагревается до комнатной температуры за несколько минут). Время перемешивания выбирается для каждой пасты индивидуально, зависит от размеров частиц, количества флюса и других составляющих пасты.

Кстати, паяльная паста в SEMCO картриджах специально разработана с целью уменьшения разделения флюсующей и металлической составляющих и не требует перемешивания перед началом использования.

Паяльные пасты бывают с содержанием свинца, а также бессвинцовые. Далее пасты разделяются на более универсальные либо направленные на уменьшение каких-либо дефектов, смотря что нужно заказчику. Далее несколько типов с сайта производителя для примера:
* Паяльная паста с длительным временем жизни;

* Паяльная паста для хранения при комнатной температуре;

* Бессвинцовая серия паяльных паст с высокой стойкостью к термоударам;

* Паяльная паста для микро-элементов (до 0201);

* Паяльная паста для пайки по сильно окисленным поверхностям;
* Высокопроизводительная паяльная паста с низким образованием пустот и широким диапазоном настройки термопрофиля;
* Паяльная паста, разработанная по заказу корпорации TOYOTA (да, есть даже такое).

И это только часть типов, каждый производитель постоянно разрабатывает что-то новенькое. Характеристикам паяльной пасты уделяется большое внимание, ведь по статистике, до 60% дефектов поверхностного монтажа возникает именно при нанесении паяльной пасты (также зависит от качества/характеристик самой пасты).

Трафарет для нанесения паяльной пасты в большинстве случаев представляет собой лист нержавеющей стали толщиной 0.1-0.15 мм и размерами примерно 500×500мм, закрепленный на жесткой раме либо без нее.

На фото ниже — печатная плата. Чтобы нанести пасту на контактные площадки (для простоты за площадки примем всё золотистое на плате) нужно чтобы в трафарете ровно на этих же местах были прорези (апертуры).

То есть, если на плате расстояние от центра реперного знака до центра контактной площадки по оси X равно 5мм, а по оси Y — 20мм, то и на трафарете расстояния от центра реперного знака до центра апертуры должны быть такие же.

Таким образом, если мы совместим реперные знаки на плате с реперными знаками на трафарете, то апертуры трафарета лягут ровно на контактные площадки. Здесь очень важный момент: реперный знак на фото выше изготавливается на одном слое/операции вместе с контактными площадками. Таким образом не создается проблема рассовмещения. Иными словами, у нас всегда расстояние из фото выше будет 5мм и 20мм соответственно.

Делать реперные знаки на слое шелкографии очень плохая идея. Видите число «1.6» на фото выше? Оно нанесено с помощью шелкографии. Процесс нанесения шелкографии — очень похожий на нанесение пасты на печатную плату, только шелкографию в большинстве случаев наносят без совмещения по реперным знакам в целях удешевления. Соответственно, реперный знак на слое шелкографии будет постоянно «плясать» относительно контактных площадок, а это значит, что совмещая плату с трафаретом по такому реперному знаку, мы будем наносить пасту с таким же смещением. Это справедливо также и для установщика компонентов — он будет ставить компоненты тоже со смещением.

Нанесение паяльной пасты на плату состоит из нескольких этапов:
1. Загрузка ПП в принтер трафаретной печати;
2. Считывание реперных знаков на ПП и трафарете;
3. Совмещение ПП с трафаретом;
4. Нанесение паяльной пасты проходом ракеля;
5. Отделение групповой заготовки от трафарета;
6. Передача ПП с нанесенной паяльной пастой следующему оборудованию.

На видео есть все шаги кроме первого, плата уже находится в принтере.

Осталось пара моментов по совмещению. Есть две конфигурации принтеров трафаретной печати: неподвижный стол-подвижный трафарет и наоборот, подвижный стол-неподвижный трафарет (имеется в виду движение по осям X и Y, по высоте стол в обоих случаях двигается). Тут из названия всё понятно. В первом случае при совмещении принтер двигает на нужное расстояние трафарет, во втором — стол. Стол — это плоская платформа, которая поднимает ПП к трафарету.

Машина камерой определяет координаты центров реперных знаков на трафарете и плате, в зависимости от конфигурации принтера двигает стол с платой или трафарет таким образом, чтобы при прижимании ПП к трафарету центры реперных знаков на ПП и трафарете совпали. Соответственно, совпадут и апертуры трафарета с контактными площадками что и нужно для качественного нанесения пасты. К слову, камера в принтере не обычная, она смотрит одновременно на трафарет и плату, то есть и вверх и вниз. На камере установлена система линз и зеркал + подсветка.

Далее ракель двигаясь по трафарету катит перед собой валик с пастой, в это время паста через апертуры трафарета продавливается на контактные площадки печатной платы.

После прохода ракеля стол начинает очень медленно опускаться в течение нескольких секунд, т.к. плата некоторое время прилипает к трафарету под действием поверхностного натяжения пасты, особенно если плата маленькая/легкая/тонкая. После этих нескольких секунд стол с платой возвращается в свое исходное состояние, плата конвейером передается на следующее оборудование.

Кстати, возможно у вас возник вопрос: «зачем же так усложнять, можно в качестве реперного знака использовать любую площадку?». Конечно можно, но не всегда. И скорее всего повторяемость качественного нанесения паяльной пасты будет такая себе. Помните в предыдущей части я говорил про вскрытие маски на реперном знаке с бОльшим диаметром? Так вот, на контактных площадках не делают вскрытие маски намного больше размеров самой площадки, либо делают но с очень небольшим запасом. И при сдвиге маски центр реперного знака-площадки изменится, соответственно при совмещении ПП с трафаретом получим смещение. На фото с нанесенной пастой вначале поста как раз есть смещение маски, но оно незначительное.

Вторая проблема при использовании контактной площадки в качестве реперного знака — близко расположенные соседние площадки. Камера попросту может захватить соседнюю площадку и совместить по ней. Опять же, получим смещение при нанесении пасты.

После нанесения паяльной пасты на ПП остается только проверить качество её нанесения, но это уже тема следующей части. Если кому-то будет интересно, могу рассказать про принцип работы SPI — Solder Paste Inspection — инспекции паяльной пасты, а также основные типы дефектов нанесения пасты.