Dans le processus de fabrication du vernis épargne pour circuits imprimés (PCB), la technique d’impression continue double face du vernis épargne liquide par sérigraphie sur lit de clous a été largement appliquée. Étant donné les différences relativement importantes entre les PCB en termes de conception, notamment l’épaisseur, la répartition des motifs, le diamètre des vias et leur distribution, la fabrication du lit de clous pour la sérigraphie est extrêmement difficile. Si la répartition des clous en cuivre sur le lit de clous est loin d’être raisonnable, il est facile de provoquer un manque d’uniformité de l’épaisseur du vernis épargne. Le mauvais résultat qui en découle est soit une aberration de couleur de l’aspect du vernis épargne, une mauvaise image du vernis épargne ou un pont de soudure avec une résistance rompue, entraînant une retouche ou une mise au rebut. Par conséquent, des instructions détaillées doivent être établies concernant la soudure des clous dans le processus de sérigraphie du vernis épargne afin de garantir la qualité du lit de clous.
Analyse théorique
Le vernis épargne avec impression de sérigraphie double face fait référence au procédé dans lequel un vernis épargne liquide est imprimé sur une face du PCB avant l’impression du vernis épargne liquide sur l’autre face à l’aide d’un lit à clous de sérigraphie. Ainsi, l’impression continue du vernis épargne sur les deux faces du PCB peut être réalisée, de sorte que le temps de séjour et le temps de chauffage puissent être réduits afin d’améliorerfabrication de circuits imprimésefficacité.
Pour fabriquer un lit d’ongles pour l’impression en sérigraphie, les clous de support doivent être disposés à l’endroit où la planche inférieure du lit d’ongles est compatible avecCarte PCBbords ou via des positions. La complexité du processus de fabrication entraîne des exigences technologiques relativement élevées, de sorte qu’il doit être réalisé par des travailleurs expérimentés, qui peuvent néanmoins commettre des erreurs telles que l’absence de soudure de certains clous, une faible densité de distribution des clous et un écart de position dans la distribution des clous lorsqu’ils traitent des cartes hautement complexes ou des cartes de nouveau modèle.
Par conséquent, il est nécessaire d’analyser l’influence sur l’impression du vernis épargne PCB causée par le lit à clous de sérigraphie présentant différentes densités de répartition des clous, afin d’établir une répartition raisonnable des clous dans les règles de conception du lit à clous pour la sérigraphie du vernis épargne, d’augmenter l’efficacité de fabrication du lit à clous et d’améliorer la qualité de l’impression en sérigraphie double face du vernis épargne.
Conception de l’expérience
• Facteurs expérimentaux et conception horizontale
Pour trois types de densité de répartition des clous (espacements de 5,0 cm, 8,0 cm et 10,0 cm) et d’épaisseur de PCB (0,8 mm, 1,5 mm, 2,0 mm), l’expérience est réalisée par appariement croisé et est conçue comme indiqué dans le Tableau 1.
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Test N°
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N° de carte
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Épaisseur de la planche
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Densité de soudage des clous
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| 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 |
• Fabrication de lits d’ongles
Une plaque de cuivre nue de dimensions 457 mm x 610 mm est utilisée comme plaque de base du lit de clous, sur laquelle des clous en cuivre sont disposés uniformément en réseau, avec des rubans transparents verts fixés. L’espacement entre les clous en cuivre est respectivement de 5,0 cm, 8,0 cm et 10,0 cm. Sur le lit de clous présentant différents espacements de répartition des clous, la distance entre les clous extérieurs et le bord de la plaque inférieure doit être symétrique verticalement et horizontalement afin de garantir qu’aucune différence d’épaisseur ne se produise en raison d’un mauvais positionnement des clous en cuivre lors du procédé de sérigraphie.
Prenons l’espacement de 5 cm comme exemple. La longueur du côté le plus court de la plaque de cuivre est de 45,7 cm avec 9 clous placés sur chaque rangée et un jeu horizontal de 2,8 cm, tandis que 11 clous sont placés sur chaque rangée le long du côté le plus long de la plaque de cuivre. En résumé, 99 clous sont nécessaires. Le tableau 2 illustre la comparaison entre le nombre de clous en cuivre et l’espacement avec trois choix de densité de répartition du cuivre.
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Taille du plateau
|
Taille du tableau
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Espacement
|
Quantité de clous le long du côté court
|
Quantité de clous le long du grand côté
|
Montant total de clous en cuivre
|
| 457x610mm |
40x50cm |
5,0 cm |
9 |
11 |
99 |
| 40x48cm |
8,0 cm |
6 |
7 |
42 |
| 40x50cm |
10,0 cm |
5 |
6 |
30 |
• Fabrication de cartes de test
Une carte en cuivre nu de dimensions 17'' x 23'' est utilisée avec des épaisseurs de carte de 0,8 mm, 1,5 mm et 2,0 mm. Chaque type de carte de différentes épaisseurs doit être fourni en 6 pièces et l’épaisseur du cuivre est de 1 oz avec congé. Prenons comme exemple l’encre de vernis épargne liquide verte la plus couramment utilisée. Les paramètres d’impression de la sérigraphie sont présentés dans le tableau 3 ci-dessous.
|
Données de type maillage
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43T |
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Type d’encre
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780H |
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Viscosité de l’encre
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140dPa•s |
|
Espacement du maillage
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5 mm |
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Pression d’impression en sérigraphie
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0,49MPa |
|
Vitesse d’impression en sérigraphie
|
6 Hz |
|
Nombre de couteaux d’impression sérigraphique
|
2 |
• Méthode d’accumulation des données
Le testeur d’épaisseur de film humide est utilisé pour mesurer l’épaisseur du vernis épargne. Étant donné que la position de test se situe le long de la ligne diagonale des clous en cuivre, la différence d’espacement entre les clous en cuivre entraîne des différences dans la matrice de test et les points de test. Prenons comme exemple le lit de clous avec un espacement de 5 cm. La matrice d’épaisseur de film humide pour les essais est présentée dans le tableau 4 ci-dessous.
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Côté court
|
(17x25,4-15)/50=8,36 |
8 clous en cuivre sont
acquis au maximum |
clous en cuivre 8x8
de tableau |
|
Côté long
|
(23x25,4-55)/50=10,54 |
10 clous en cuivre sont
acquis au maximum |
|
|
Nombre de
points de test
|
4x(8-1)+1=29 |
Chaque carte doit
avoir 29 points de test |
|
Avec un espacement entre les clous en cuivre de 5,0 cm, seuls des clous en cuivre disposés en 8×8 peuvent être obtenus ; sur cette base, le plus grand réseau mesurable pour d’autres espacements entre les clous en cuivre et le nombre de points de test peut être illustré dans le tableau 5 ci‑dessous.
|
Espacement
|
Taille du tableau de test
|
Nombre de clous en cuivre
sur la ligne diagonale
|
Nombre de
points de test
|
Nombre de
points de test
|
Numéro récapitulatif
de points
|
Nombre total
de points
|
| 5,0 cm |
35x35cm |
8 |
29 |
58 |
174 |
354 |
| 8,0 cm |
32x32cm |
5 |
17 |
34 |
102 |
|
| 10,0 cm |
30x30cm |
4 |
13 |
26 |
78 |
|
Afin d’obtenir les données relatives à l’épaisseur de l’encre sèche, un lit d’ongles de 5,0 cm et une planche pour chaque type sont préparés. Les données d’épaisseur de l’encre sèche sont relevées dans la catégorie des essais de mesure de l’épaisseur du film. La méthode clé d’accumulation des données expérimentales est illustrée dans le tableau 6 ci-dessous.
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Type de données
|
Méthode d’accumulation
|
Quantité de données
|
Remarque
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| Épaisseur du film humide |
Testeur d’épaisseur de film humide |
354 points |
Tester l’épaisseur du film humide
dans les 30 minutes suivant la sérigraphie
du vernis épargne |
| Épaisseur de l’encre sèche |
Observation au microscope |
5×3×3=45 |
5 points sont mesurés pour différents
espacements de distribution des clous et
épaisseurs de planches |
Analyse des résultats de l’expérience
• Uniformité de l’encre pour différents espacements de distribution des clous
Sur la base de l’analyse de l’épaisseur du vernis épargne d’impression sur le lit de clous pour différents espacements de répartition des clous, l’uniformité de l’épaisseur du vernis épargne peut être calculée selon la formule suivante :
Le résultat de l’analyse est présenté dans le tableau et la figure ci-dessous.
|
Espacement de répartition des clous sur le lit de clous
|
Épaisseur du film humide (unité : μm)
|
Épaisseur de la planche
|
|
0,8 mm
|
1,5 mm
|
2,0 mm
|
| 5,0 cm |
Max |
29 |
29 |
31 |
| Min |
36 |
38 |
39 |
| Mauvais |
7 |
9 |
8 |
| Moyenne |
32,7 |
34,3 |
36,1 |
| Uniformité |
11 % |
13 % |
11 % |
| 8,0 cm |
Max |
30 |
32 |
32 |
| Min |
42 |
39 |
39 |
| Mauvais |
12 |
7 |
7 |
| Moyenne |
34,7 |
35,5 |
36,2 |
| Uniformité |
17 % |
10 % |
10 % |
| 10,0 cm |
Max |
34 |
30 |
28 |
| Min |
48 |
36 |
36 |
| Mauvais |
14 |
6 |
8 |
| Moyenne |
36,9 |
33,7 |
34,4 |
| Uniformité |
19 % |
9 % |
12 % |
Le résultat peut être conclu comme suit :
a. Pour les cartes d’une épaisseur de 0,8 mm, l’épaisseur de l’encre de sérigraphie du lit de clous avec un espacement de 5,0 m entre les clous en cuivre peut atteindre 11 %, ce qui est meilleur que pour 8,0 cm et 10,0 cm.
b. Pour les cartes d’une épaisseur de 1,5 mm et 2,0 mm, l’épaisseur de l’encre de sérigraphie du lit de clous avec un espacement de 5,0 cm, 8,0 cm et 10,0 cm entre les clous en cuivre est presque la même.
c. Une réduction appropriée de l’espacement entre les lits de clous conduit à une amélioration évidente de l’uniformité de l’épaisseur de l’encre sur les panneaux minces.
• Tendance de variation de l’épaisseur du film humide de tous les points de test
Sur la base de l’analyse des règles de variation de l’épaisseur d’encre à chaque point de test, la fonctionnalité de réduction de l’espacement de distribution des clous conduit au résultat suivant pour améliorer l’uniformité de l’épaisseur du vernis épargne :
a. L’épaisseur du film humide fluctue en fonction des changements de positions de test. À la position où un clou en cuivre soutient par le bas, comme 1, 5, 9, 13, 21, 25, 29, l’épaisseur du film humide est indiquée comme la valeur minimale de la catégorie. À la position éloignée du support en clou de cuivre, comme 3, 7, 11 (12), 15, 19 (20), l’épaisseur du film humide est indiquée comme la valeur maximale de la catégorie.
b. À l’endroit où les clous en cuivre servent de support, l’épaisseur du film humide est relativement faible, la surface de la plaque ne présentant aucune réduction évidente, tandis qu’à l’endroit éloigné des supports en clous de cuivre, l’épaisseur du film humide est relativement élevée.
c. Une déformation relativement importante se produit sur les circuits imprimés fins lors du processus de sérigraphie, tandis qu’une déformation relativement faible se produit sur les circuits imprimés épais. Par conséquent, les circuits imprimés épais d’une épaisseur de 1,5 mm et 2,0 mm présentent une surface relativement plane.
• Relation entre l’épaisseur du film humide, la position de mesure et le point d’appui
La relation entre l’épaisseur du film humide, la position de mesure et le point d’appui peut être résumée comme suit :
a. Pour différents espacements entre les distributions de clous, l’épaisseur d’encre des panneaux de différentes épaisseurs augmente avec l’augmentation de la distance entre les points de test et les clous en cuivre.
b. Plus les cartes sont épaisses, plus la variation devient faible avec l’amélioration de la distance entre les points de test et les clous en cuivre. Par conséquent, la rigidité de la carte est relativement élevée et l’espacement de distribution peut être relativement important.
• Variation de l’épaisseur de l’encre sèche à la surface de la plaque
La variation de l’épaisseur de l’encre sèche à la surface de la carte peut être résumée comme suit : la tendance de variation de l’épaisseur de l’encre sèche et celle de l’épaisseur du film humide est fondamentalement la même, ce qui indique que, dans les mêmes conditions d’essai, il est acceptable de remplacer l’épaisseur de l’encre sèche par l’épaisseur du film humide. Cependant, comme le résultat de mesure de l’épaisseur du film humide est fortement influencé par la viscosité de l’encre, l’épaisseur du film humide doit être mesurée dans les 15 minutes suivant l’impression en sérigraphie.
Conclusion
Avec des circuits imprimés en cuivre nu d’une épaisseur de 0,8 mm, 1,5 mm et 2,0 mm et des lits de clous avec un espacement des clous en cuivre de 5,0 cm, 8,0 cm et 10,0 cm, l’épaisseur du film humide et de l’encre sèche est testée par croisements, avec la conclusion suivante :
a. L’uniformité de l’épaisseur de l’encre peut être nettement améliorée lorsque l’espacement entre les lits de clous sur les cartes minces (d’une épaisseur de 0,8 mm ou moins) est ajusté.
b. L’épaisseur du film humide et l’épaisseur de l’encre sèche restent stables, ce qui indique l’acceptabilité de la mesure en ligne à l’aide du testeur d’épaisseur de film humide et du dispositif de surveillance de l’épaisseur du film d’encre.
Ressources utiles
•Exigences de conception des PCB SMT, deuxième partie : réglages de la connexion pastille-piste, des trous traversants, des points de test, du vernis épargne et de la sérigraphie
•Mesures efficaces pour améliorer la technologie de fabrication des vias bouchés par vernis épargne
•Service complet de fabrication de circuits imprimés par PCBCart - Multiples options à valeur ajoutée
•Service avancé d’assemblage de PCB par PCBCart - À partir d’une seule pièce
