Einfluss des Nagelbett-Designs beim Siebdruck auf die Gleichmäßigkeit der Lötstoppmasken-Dicke

Im Prozess der Herstellung von Leiterplatten-Lötstopplacken wird das Verfahren des kontinuierlichen beidseitigen Drucks von flüssigem Lötstopplack auf Leiterplatten mittels Siebdruck-Nagelbett in großem Umfang angewendet. Da zwischen Leiterplatten hinsichtlich verschiedener Konstruktionsaspekte wie Dicke, Leiterbildverteilung, Bohrdurchmesser und Bohrverteilung relativ große Unterschiede bestehen, ist die Herstellung des Siebdruck-Nagelbetts äußerst schwierig. Ist die Verteilung der Kupfernägel auf dem Nagelbett nicht hinreichend sinnvoll, kommt es leicht zu einer mangelnden Gleichmäßigkeit der Lötstopplackdicke. Das schlechte Ergebnis sind entweder Farbabweichungen im Erscheinungsbild des Lötstopplacks, eine mangelhafte Lötstopplack-Abbildung oder Lötbrücken mit unterbrochener Isolationswirkung, was zu Nacharbeit oder Ausschuss führt. Daher müssen detaillierte Anweisungen für das Nagelschweißen im Prozess des Lötstopplack-Siebdrucks erstellt werden, um die Qualität des Nagelbetts sicherzustellen.

Theorieanalyse

Lötstopplack mit doppelseitigem Siebdruck bezeichnet das Verfahren, bei dem flüssiger Lötstopplack auf einer Seite der Leiterplatte aufgetragen wird, bevor der flüssige Lötstopplack auf der anderen Seite mithilfe eines Siebdruck-Nagelbetts gedruckt wird. Auf diese Weise kann ein kontinuierlicher Druck des Lötstopplacks auf beiden Seiten der Leiterplatte realisiert werden, sodass Verweilzeit und Heizzeit reduziert werden können, um die Verbesserung zu erzielenLeiterplattenherstellungEffizienz.

Um ein Siebdruck-Nagelbett herzustellen, sollten die Stützstifte an der Stelle angebracht werden, an der die Bodenplatte des Nagelbetts kompatibel ist mitLeiterplatteKanten- oder Positionsbefestigungen. Die Komplexität des Herstellungsprozesses führt zu relativ hohen technologischen Anforderungen, sodass er von erfahrenen Arbeitskräften ausgeführt werden muss, die dennoch möglicherweise Fehler begehen, wie etwa fehlende Nagelschweißungen, eine geringe Nagelverteilungsdichte und Positionsabweichungen bei der Nagelverteilung, insbesondere wenn sie mit hochkomplexen Platinen oder Platinen eines neuen Modells arbeiten.

Daher ist es notwendig, den Einfluss auf den Lötstopplack-Druck der Leiterplatte zu analysieren, der durch Nagelbetten für den Siebdruck mit unterschiedlicher Nagelverteilungsdichte verursacht wird, sodass eine angemessene Nagelverteilung für die Vorschriften des Lötstopplack-Siebdruck-Nagelbetts festgelegt werden kann, um die Herstellungseffizienz des Nagelbetts und die zweiseitige Siebdruckqualität des Lötstopplacks zu erhöhen.

Versuchsdesign

• Versuchsvariablen und horizontales Design

Für drei Arten von Nagelverteilungsdichte (Abstände 5,0 cm, 8,0 cm, 10,0 cm) und Leiterplattendicke (0,8 mm, 1,5 mm, 2,0 mm) wird ein Experiment durch Kreuzkombination durchgeführt, und das Experiment ist wie in Tabelle 1 dargestellt.

• Herstellung von Nagelbetten

Als Nagelbett-Grundplatte wird eine blanke Kupferplatte mit den Abmessungen 457 mm x 610 mm verwendet, auf der Kupfernägel gleichmäßig in Form eines Arrays angeordnet und mit grünen transparenten Klebebändern fixiert sind. Der Abstand zwischen den Kupfernägeln beträgt jeweils 5,0 cm, 8,0 cm und 10,0 cm. Bei Nagelbetten mit unterschiedlicher Nagelverteilung muss der Abstand zwischen den äußeren Nägeln und der Kante der Bodenplatte vertikal und horizontal symmetrisch sein, um sicherzustellen, dass keine Dickenunterschiede durch falsch positionierte Kupfernägel im Siebdruckprozess entstehen.

Nehmen wir zum Beispiel einen Abstand von 5 cm. Die Länge der kürzeren Seite der Kupferplatte beträgt 45,7 cm, wobei 9 Nägel in jeder Reihe mit einem horizontalen Abstand von 2,8 cm angebracht sind, während 11 Nägel in jeder Reihe entlang der längeren Seite der Kupferplatte platziert werden. Zusammenfassend werden 99 Nägel benötigt. Tabelle 2 zeigt den Vergleich zwischen der Anzahl der Kupfernägel und dem Abstand bei drei Auswahlmöglichkeiten der Kupferverteilungsdichte.

• Testplatinenherstellung

Eine blanke Kupferplatte mit den Abmessungen 17''×23'' wird in den Plattenstärken 0,8 mm, 1,5 mm und 2,0 mm verwendet. Von jeder Plattenstärke sind 6 Stück bereitzustellen, und die Kupferdicke beträgt 1 oz mit Radiusfräsung. Als Beispiel wird der am häufigsten verwendete grüne flüssige Lötstopplack herangezogen. Die Parameter für den Siebdruck sind in Tabelle 3 unten dargestellt.

• Datenakkumulationsmethode

Der Nassfilmdickenprüfer wird zur Messung der Dicke der Lötstoppmaske eingesetzt. Da die Prüfstelle entlang der Diagonale der Kupfernägel liegt, führen die Unterschiede im Abstand zwischen den Kupfernägeln zu Abweichungen im Prüfarray und an den Prüfstellen. Nehmen wir als Beispiel das Nagelbett mit einem Abstand von 5 cm. Das Array der zu prüfenden Nassfilmdicke ist in Tabelle 4 unten dargestellt.

Bei einem Abstand von 5,0 cm zwischen den Kupfernägeln können nur 8×8 Kupfernägel angeordnet werden. Auf dieser Grundlage ist das größte messbare Array für andere Abstände zwischen den Kupfernägeln und die Anzahl der Messpunkte in Tabelle 5 unten dargestellt.

Um die Daten zur Trockentintendicke zu erhalten, werden ein Nagelbett von 5,0 cm und eine Platte für jeden Typ vorbereitet. Die Daten zur Trockentintendicke werden im Rahmen der Schichtdickenmessprüfung erfasst. Die Methode zur Erfassung der wichtigsten experimentellen Daten ist in Tabelle 6 unten dargestellt.

Analyse der Versuchsergebnisse

• Tintenhomogenität bei unterschiedlichem Nagelverteilungsabstand

Basierend auf der Analyse der Lötstoppmaskenbedruckung der Nagelbettstifte bei unterschiedlichen Nagelverteilungsabständen kann die Gleichmäßigkeit der Lötstoppmaskendicke nach der folgenden Formel berechnet werden:

Das Analyseergebnis ist in der folgenden Tabelle und Abbildung dargestellt.

Das Ergebnis lässt sich wie folgt zusammenfassen:
a. Bei Leiterplatten mit einer Dicke von 0,8 mm kann die Siebdruckfarbdicke des Nagelbetts mit einem Abstand von 5,0 m zwischen Kupfernägeln 11 % erreichen, was besser ist als bei 8,0 cm und 10,0 cm.
b. Bei Leiterplatten mit einer Dicke von 1,5 mm und 2,0 mm ist die Dicke der Siebdruckfarbe des Nagelbetts bei einem Abstand von 5,0 cm, 8,0 cm und 10,0 cm zwischen den Kupfernägeln nahezu gleich.
c. Eine geeignete Verringerung des Abstands zwischen den Nagelauflagen führt zu einer deutlichen Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Tintendicke bei dünnen Platten.

• Änderungstendenz der Nassfilmdicke aller Prüfstellen

Basierend auf der Analyse der Änderungen der Tintendicken an jedem Testpunkt führt die Funktion der Verringerung des Nagelverteilungsabstands zu folgendem Ergebnis zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Lötstoppmaskendicke:
a. Die Nassfilmdicke schwankt mit den Änderungen der Prüfpositionen. An den Positionen mit Kupfernagelstütze am Boden, wie 1, 5, 9, 13, 21, 25, 29, wird die Nassfilmdicke als der Mindestwert in dieser Kategorie dargestellt. An den Positionen, die weit von der Kupfernagelstütze entfernt sind, wie 3, 7, 11 (12), 15, 19 (20), wird die Nassfilmdicke als der Höchstwert in dieser Kategorie dargestellt.
b. An den Stellen mit Kupfernägeln als Stütze ist die Nassfilmdicke relativ gering, wobei an der Plattenoberfläche keine deutliche Abnahme erkennbar ist, während an den Stellen, die weiter von den Kupfernagelstützen entfernt sind, die Nassfilmdicke relativ hoch ist.
c. Bei dünnen Leiterplatten treten während des Siebdruckprozesses relativ starke Verformungen auf, während bei dicken Leiterplatten die Verformungen relativ gering sind. Daher sind dicke Leiterplatten mit einer Dicke von 1,5 mm und 2,0 mm an der Oberfläche relativ eben.

• Beziehung zwischen Nassfilmdicke sowie Messposition und Auflagepunkt

Die Beziehung zwischen Nassfilmdicke sowie Messposition und Auflagepunkt lässt sich wie folgt zusammenfassen:
a. Bei unterschiedlichen Abständen zwischen den Nagelverteilungen nimmt die Tintendicke von Platten mit unterschiedlicher Dicke mit der Vergrößerung des Abstands zwischen den Prüfstellen und den Kupfernägeln zu.
b. Je dicker die Leiterplatten sind, desto geringer wird die Veränderung durch die Verbesserung in Bezug auf den Abstand zwischen Testpunkten und Kupfernieten. Daher ist die Steifigkeit der Leiterplatte relativ groß und der Verteilungsabstand kann entsprechend relativ groß sein.

• Änderung der Trockentintendicke auf der Plattenoberfläche

Die Änderung der Trockenschichtdicke der Tinte auf der Plattenoberfläche lässt sich wie folgt zusammenfassen: Der Änderungstrend von Trockenschichtdicke und Nassfilmdicke ist im Wesentlichen derselbe, was darauf hinweist, dass unter denselben Testbedingungen die Trockenschichtdicke durch die Nassfilmdicke ersetzt werden kann. Da das Testergebnis der Nassfilmdicke jedoch stark von der Viskosität der Tinte beeinflusst wird, sollte die Dicke des Nassfilms innerhalb von 15 Minuten nach dem Siebdruck gemessen werden.

Fazit

Mit blanken Kupferplatten mit einer Dicke von 0,8 mm, 1,5 mm und 2,0 mm sowie Nagelbetten mit einem Kupfernagelabstand von 5,0 cm, 8,0 cm und 10,0 cm wird die Dicke des Nassfilms und der Trockentinte durch Kreuzvergleich getestet, mit folgendem Ergebnis:
a. Die Gleichmäßigkeit der Tintendicke kann deutlich verbessert werden, wenn der Abstand zwischen den Leiterbahnen auf dünnen Leiterplatten (0,8 mm dick oder dünner) angepasst wird.
b. Nassfilmdicke und trockene Farbschichtdicke bleiben stabil, was auf die Zulässigkeit der Online-Messung mit einem Nassfilmdickenmessgerät und der Überwachung der Farbschichtdicke hinweist.

Hilfreiche Ressourcen
•Designanforderungen an SMT-Leiterplatten, Teil zwei: Einstellungen der Pad-Leiterbahn-Verbindung, Durchkontaktierungen, Testpunkte, Lötstoppmaske und Bestückungsaufdruck
•Wirksame Maßnahmen zur Verbesserung der Fertigungstechnologie für lötstoppmaskenverfüllte Vias
•Umfassender Leiterplatten-Fertigungsservice von PCBCart – zahlreiche wertschöpfende Optionen
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