En el proceso de fabricación de la máscara de soldadura de PCB, se ha aplicado de forma masiva la técnica de impresión continua de doble cara de máscara de soldadura líquida mediante cama de clavos de serigrafía. Dado que existen diferencias relativamente grandes entre las PCB en aspectos de diseño como el grosor, la distribución del patrón, el diámetro de los orificios y la distribución de los mismos, la fabricación de la cama de clavos para serigrafía resulta extremadamente difícil. Si la distribución de los clavos de cobre en la cama de clavos dista mucho de ser razonable, es fácil que se produzcan problemas de uniformidad en el grosor de la máscara de soldadura. El mal resultado es la aberración de color en la apariencia de la máscara de soldadura, una mala imagen de la máscara de soldadura o puentes de soldadura con resistencia interrumpida, lo que conduce a reprocesos o desechos. Por lo tanto, es necesario establecer instrucciones detalladas relativas a la soldadura de clavos en el proceso de serigrafía de la máscara de soldadura para garantizar la calidad de la cama de clavos.
Análisis teórico
La máscara de soldadura con serigrafía a doble cara se refiere al proceso en el que la máscara de soldadura líquida se imprime en un lado de la PCB antes de imprimir la máscara de soldadura líquida en el otro lado utilizando una cama de clavos de serigrafía. Por lo tanto, se puede implementar la impresión continua de la máscara de soldadura en ambos lados de la PCB, de modo que el tiempo de permanencia y el tiempo de calentamiento puedan reducirse para mejorarfabricación de placas de circuitoeficiencia.
Para fabricar una cama de uñas para serigrafía, los clavos de soporte deben colocarse en el lugar donde la tabla inferior de la cama de uñas sea compatible conplaca PCBbordes o posiciones vía. La complejidad del proceso de fabricación conlleva requisitos tecnológicos relativamente altos, por lo que debe ser realizado por trabajadores experimentados, quienes aún pueden cometer errores como la falta de soldadura de clavos, baja densidad de distribución de clavos y desviación en la posición de la distribución de clavos cuando trabajan con placas altamente complejas o con placas de nuevos modelos.
Por lo tanto, es necesario analizar la influencia en la impresión de la máscara de soldadura de PCB causada por la cama de clavos de serigrafía con diferente densidad de distribución de clavos, de modo que se pueda obtener una distribución razonable de clavos en las normas de la cama de clavos para la serigrafía de la máscara de soldadura, a fin de aumentar la eficiencia de fabricación de la cama de clavos y la calidad de la impresión serigráfica a doble cara de la máscara de soldadura.
Diseño experimental
• Factores experimentales y diseño horizontal
Para tres tipos de densidad de distribución de clavos (espaciado de 5,0 cm, 8,0 cm, 10,0 cm) y espesores de PCB (0,8 mm, 1,5 mm, 2,0 mm), se lleva a cabo un experimento mediante combinación cruzada y el experimento se diseña como en la Tabla 1.
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Prueba N.º
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N.º de placa
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Grosor de la placa
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Densidad de soldadura de clavos
|
| 1 |
1#, 2# |
0,8 mm |
5,0 cm |
| 2 |
3#, 4# |
8,0 cm |
| 3 |
5#, 6# |
10,0 cm |
| 4 |
7#, 8# |
1,5 mm |
5,0 cm |
| 5 |
9#, 10# |
8,0 cm |
| 6 |
11#, 12# |
10,0 cm |
| 7 |
13#, 14# |
2,0 mm |
5,0 cm |
| 8 |
15#, 16# |
8,0 cm |
| 9 |
17#, 18# |
10,0 cm |
• Fabricación de lechos ungueales
Se utiliza una placa de cobre desnuda con unas dimensiones de 457 mm x 610 mm como placa base de la cama de clavos, sobre la cual se colocan clavos de cobre de manera uniforme en forma de matriz, fijados con cintas transparentes verdes. El espaciado entre los clavos de cobre es de 5,0 cm, 8,0 cm y 10,0 cm, respectivamente. En la cama de clavos con diferentes distancias de distribución de clavos, la distancia entre los clavos externos y el borde de la placa inferior debe ser simétrica vertical y horizontalmente para garantizar que no se produzcan diferencias de espesor debido a posiciones incorrectas de los clavos de cobre durante el proceso de serigrafía.
Tomemos como ejemplo un espaciado de 5 cm. La longitud del lado más corto de la placa de cobre es de 45,7 cm, con 9 clavos colocados en cada fila y una separación horizontal de 2,8 cm, mientras que se colocan 11 clavos en cada fila a lo largo del lado más largo de la placa de cobre. En resumen, se requieren 99 clavos. La Tabla 2 ilustra la comparación entre la cantidad de clavos de cobre y el espaciado con tres opciones de densidad de distribución del cobre.
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Tamaño del tablero
|
Tamaño de matriz
|
Espaciado
|
Cantidad de clavos a lo largo del lado corto
|
Cantidad de clavos a lo largo del lado largo
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Cantidad total de clavos de cobre
|
| 457x610mm |
40x50cm |
5,0 cm |
9 |
11 |
99 |
| 40x48 cm |
8,0 cm |
6 |
7 |
42 |
| 40x50cm |
10,0 cm |
5 |
6 |
30 |
• Fabricación de placas de prueba
Se utiliza una placa de cobre desnudo con un tamaño de 17''x23'' y un espesor de placa de 0,8 mm, 1,5 mm y 2,0 mm. Cada tipo de placa con diferente espesor debe suministrarse en 6 piezas y el espesor del cobre es de 1 oz con filete. Tomando como ejemplo la tinta de máscara de soldadura líquida verde más comúnmente utilizada, los parámetros de serigrafía se muestran en la Tabla 3 a continuación.
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Datos de tipo de malla
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43T |
|
Tipo de tinta
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780H |
|
Viscosidad de la tinta
|
140dPa•s |
|
Espaciado de malla
|
5 mm |
|
Presión de impresión serigráfica
|
0,49MPa |
|
Velocidad de impresión serigráfica
|
6Hz |
|
N.º de cuchillas de impresión serigráfica
|
2 |
• Método de acumulación de datos
El medidor de espesor de película húmeda se aplica para la medición del espesor de la máscara de soldadura. Dado que la posición de prueba se encuentra a lo largo de la línea diagonal de los clavos de cobre, la diferencia en cuanto al espaciado entre los clavos de cobre conduce a diferencias en la matriz de prueba y en el punto de prueba. Tomando como ejemplo la cama de clavos con un espaciado de 5 cm, la matriz de espesor de película húmeda para la prueba se muestra en la Tabla 4 a continuación.
|
Lado corto
|
(17x25,4-15)/50=8,36 |
Se adquieren como máximo 8 clavos de cobre |
Clavos de cobre 8x8
de matriz |
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Lado largo
|
(23x25.4-55)/50=10.54 |
Se adquieren como máximo 10 clavos de cobre |
|
|
Número de
puntos de prueba
|
4x(8-1)+1=29 |
Cada placa debe
tener 29 puntos de prueba |
|
Con un espacio entre clavos de cobre de 5,0 cm, solo se pueden obtener clavos de cobre de 8x8, sobre cuya base el mayor arreglo medible para otros espacios entre clavos de cobre y el número de puntos de prueba se puede ilustrar en la Tabla 5 a continuación.
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Espaciado
|
Tamaño de la matriz de prueba
|
Número de clavos de cobre
en línea diagonal
|
Número de
puntos de prueba
|
Número de
puntos de prueba
|
Número de resumen
de puntos
|
Número total
de puntos
|
| 5,0 cm |
35x35cm |
8 |
29 |
58 |
174 |
354 |
| 8,0 cm |
32x32 cm |
5 |
17 |
34 |
102 |
|
| 10,0 cm |
30x30cm |
4 |
13 |
26 |
setenta y ocho |
|
Para obtener los datos del espesor de la tinta seca, se preparan una cama de uñas de 5,0 cm y una tabla para cada tipo. Los datos del espesor de la tinta seca se leen dentro de la categoría de prueba de medición del espesor de película. El método clave de acumulación de datos experimentales se muestra en la Tabla 6 a continuación.
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Tipo de datos
|
Método de acumulación
|
Cantidad de datos
|
Nota
|
| Espesor de película húmeda |
Medidor de espesor de película húmeda |
354 puntos |
Pruebe el espesor de la película húmeda
dentro de los 30 minutos posteriores a la
serigrafía de la máscara de soldadura |
| Espesor de tinta seca |
Observación con microscopio |
5×3×3=45 |
Se miden 5 puntos para diferentes
espaciados de distribución de clavos y
espesores de tablero |
Análisis de resultados del experimento
• Uniformidad de la tinta para diferentes espacios de distribución de clavos
Según el análisis del grosor de la máscara de soldadura de impresión en el lecho de clavos para diferentes espacios de distribución de clavos, la uniformidad del grosor de la máscara de soldadura puede calcularse de acuerdo con la siguiente fórmula:
El resultado del análisis se muestra en la siguiente tabla y figura.
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Espaciado de distribución de clavos en el lecho ungueal
|
Espesor de película húmeda (unidad: μm)
|
Grosor de la placa
|
|
0,8 mm
|
1,5 mm
|
2,0 mm
|
| 5,0 cm |
Max |
29 |
29 |
31 |
| Min |
36 |
38 |
39 |
| Malo |
7 |
9 |
8 |
| Promedio |
32,7 |
34,3 |
36,1 |
| Uniformidad |
11% |
13% |
11 % |
| 8,0 cm |
Max |
30 |
32 |
32 |
| Min |
42 |
39 |
39 |
| Malo |
12 |
7 |
7 |
| Promedio |
34,7 |
35,5 |
36,2 |
| Uniformidad |
17% |
10% |
10% |
| 10,0 cm |
Max |
34 |
30 |
28 |
| Min |
48 |
36 |
36 |
| Malo |
14 |
6 |
8 |
| Promedio |
36,9 |
33,7 |
34,4 |
| Uniformidad |
19 % |
9% |
12% |
El resultado puede concluirse de la siguiente manera:
a. Para placas con un grosor de 0,8 mm, el espesor de la tinta de serigrafía de la cama de clavos con un espaciado de 5,0 m entre clavos de cobre puede alcanzar el 11 %, lo cual es mejor que el de 8,0 cm y 10,0 cm.
b. Para placas con un grosor de 1,5 mm y 2,0 mm, el espesor de la tinta de serigrafía del lecho de clavos con una separación de 5,0 cm, 8,0 cm y 10,0 cm entre clavos de cobre es casi el mismo.
c. Una reducción adecuada del espacio entre las camas de clavos conduce a una mejora evidente de la uniformidad del grosor de la tinta en las placas delgadas.
• Tendencia de cambio del espesor de la película húmeda en todos los puntos de prueba
Basado en el análisis de las reglas de cambio del grosor de la tinta en cada punto de prueba, la funcionalidad de disminuir el espaciado de distribución de clavos conduce al siguiente resultado para mejorar la uniformidad del grosor de la máscara de soldadura:
a. El espesor de la película húmeda fluctúa con los cambios de las posiciones de prueba. En las posiciones con soporte de clavo de cobre en la parte inferior, como 1, 5, 9, 13, 21, 25, 29, el espesor de la película húmeda se muestra como el valor mínimo de la categoría. En las posiciones alejadas del soporte de clavo de cobre, como 3, 7, 11 (12), 15, 19 (20), el espesor de la película húmeda se muestra como el valor máximo de la categoría.
b. En el lugar con clavos de cobre como soporte, el espesor de la película húmeda es relativamente bajo y la superficie de la placa no presenta una reducción evidente, mientras que en el lugar alejado de los soportes de clavos de cobre, el espesor de la película húmeda es relativamente alto.
c. Se produce una deformación relativamente grande en las placas delgadas durante el proceso de serigrafía, mientras que la deformación es relativamente pequeña en las placas gruesas. Por lo tanto, las placas gruesas con un espesor de 1,5 mm y 2,0 mm son relativamente planas en la superficie.
• Relación entre el espesor de la película húmeda y la posición de medición y el punto de apoyo
La relación entre el espesor de la película húmeda y la posición de medición y el punto de apoyo puede resumirse de la siguiente manera:
a. Para diferentes separaciones entre distribuciones de clavos, el espesor de tinta de las placas con distintos grosores aumenta con el incremento de la distancia entre los puntos de prueba y los clavos de cobre.
b. Cuanto más gruesas sean las placas, menor será el cambio con la mejora en términos de la distancia entre los puntos de prueba y los clavos de cobre. Por lo tanto, la rigidez de la placa es relativamente grande y el espaciamiento de distribución puede ser relativamente grande.
• Cambio del espesor de la tinta seca en la superficie de la placa
El cambio en el espesor de la tinta seca en la superficie de la placa puede resumirse de la siguiente manera: la tendencia de cambio del espesor de la tinta seca y del espesor de la película húmeda es básicamente la misma, lo que indica que, bajo las mismas condiciones de prueba, es aceptable sustituir el espesor de la tinta seca por el espesor de la película húmeda. Sin embargo, dado que el resultado de la prueba del espesor de la película húmeda se ve muy influenciado por la viscosidad de la tinta, el espesor de la película húmeda debe medirse dentro de los 15 minutos posteriores a la serigrafía.
Conclusión
Con placas de cobre desnudas con espesores de 0,8 mm, 1,5 mm y 2,0 mm y camas de clavos con separación entre clavos de cobre de 5,0 cm, 8,0 cm y 10,0 cm, se prueba el espesor de la película húmeda y de la tinta seca mediante un cruce de combinaciones, obteniéndose la siguiente conclusión:
a. La uniformidad del grosor de la tinta puede mejorarse claramente cuando se reduce el espacio entre las camas de clavos en placas delgadas (de 0,8 mm de grosor o menos).
b. El espesor de la película húmeda y el espesor de la tinta seca se mantienen estables, lo que indica la aceptabilidad de la medición en línea mediante el medidor de espesor de película húmeda y el monitoreo del espesor de la película de tinta.
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