มาตรการที่มีประสิทธิผลในการปรับปรุงเทคโนโลยีการผลิตการอุดรูเวียด้วยซอลเดอร์มาสก์

รูเวียมีบทบาทในการช่วยให้เกิดการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างชั้นต่าง ๆ ในแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB – printed circuit board) การผลิตมาสก์ประสานสำหรับรูเวียในอดีตไม่จำเป็นต้องให้ความสำคัญเป็นพิเศษ อย่างไรก็ตาม ด้วยแนวโน้มการพัฒนาไปสู่ความเบา บาง และการย่อส่วนของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ PCB ได้เริ่มมุ่งไปสู่ความหนาแน่นที่สูงขึ้นเรื่อย ๆ นอกจากนี้ ความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีการแพ็กเกจ เช่น SMT (surface mount technology), BGA (ball grid array), QFP (quad flat package) เป็นต้น ยังทำให้ลูกค้ามีข้อกำหนดที่สูงขึ้นต่อการอุดรูเวียด้วยมาสก์ประสาน

การอุดรูเวียด้วยหน้ากากบัดกรีมีคุณลักษณะการทำงานดังต่อไปนี้:
a. สามารถป้องกันไม่ให้ดีบุกบนแผ่น PCB ไหลผ่านรู via และโผล่บนผิวหน้าของชิ้นส่วนระหว่างการบัดกรีแบบคลื่นหลังจากติดตั้งชิ้นส่วนลงบนแผงวงจรแล้ว
b. สามารถแก้ไขปัญหาฟลักซ์ที่มักตกค้างอยู่ภายในรู via ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และช่วยเพิ่มความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ได้มากยิ่งขึ้น
c. สภาวะความดันลบแบบสุญญากาศจะเกิดขึ้นบนเครื่องทดสอบหลังจากการประกอบชิ้นส่วน
d. สามารถป้องกันไม่ให้ครีมประสานบนพื้นผิวไหลเข้าสู่รู via ซึ่งจะทำให้เกิดรูเชื่อมบัดกรีว่างเปล่า
e. สามารถป้องกันไม่ให้เกิดลูกบอลบัดกรีภายในรูเวีย และยังสามารถป้องกันไม่ให้เกิดการลัดวงจรจากการกระเด็นของลูกบอลดีบุกระหว่างการบัดกรีแบบรีโฟลว์

การแนะนำเทคโนโลยีการผลิตวิอาอุดด้วยซอลเดอร์มาสก์

กระบวนการผลิตการอุดรูเวียด้วยซอลเดอร์มาสก์โดยทั่วไปประกอบด้วยขั้นตอนการอุดรูเวีย การเคลือบซอลเดอร์มาสก์บนแผ่น PCB การอบล่วงหน้า การฉายแสง การล้างลาย และการอบให้แข็งตัว กระบวนการผลิตมีความยาวและควบคุมได้ยาก ทำให้ยากต่อการรับประกันคุณภาพของผลิตภัณฑ์

เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการเคลือบซอลเดอร์มาสก์แบบทั่วไปแล้ว กระบวนการผลิตการอุดรูด้วยซอลเดอร์มาสก์มีขั้นตอนที่เทียบเท่ากัน ยกเว้นการพิมพ์ซิลค์สกรีนและการอบบ่มหลังการเคลือบ ดังนั้น ประเด็นสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการผลิตการอุดรูด้วยซอลเดอร์มาสก์จึงอยู่ที่การตรวจสอบและการจัดการอย่างเหมาะสมในด้านการพิมพ์ซิลค์สกรีนและการอบบ่มหลังการเคลือบ

การพิมพ์ซิลค์สกรีนสำหรับการอุดหน้ากากบัดกรีที่รู via โดยหลักมีอยู่สองวิธี: แผ่นอะลูมิเนียมและซิลค์สกรีน ข้อดีของแผ่นอะลูมิเนียมได้แก่: การเปลี่ยนรูปมีขนาดเล็กและการจัดแนวมีความแม่นยำในการพิมพ์ซิลค์สกรีน แม้ว่าจะมีขั้นตอนที่ยาวกว่าและประสิทธิภาพการผลิตค่อนข้างต่ำ การพิมพ์ซิลค์สกรีนหมายถึงกระบวนการที่น้ำมันหน้ากากบัดกรีไหลเข้าสู่รู via ผ่านการพิมพ์ซิลค์สกรีน ข้อดีที่สำคัญของวิธีนี้อยู่ที่ประสิทธิภาพการผลิตที่สูง เนื่องจากสามารถทำการเคลือบหน้ากากบัดกรีบนแผ่นและการอุดหน้ากากบัดกรีที่รู via ได้พร้อมกัน อย่างไรก็ตาม ซิลค์สกรีนมีการเปลี่ยนรูปมาก ทำให้การควบคุมการจัดแนวยาก เมื่อการชดเชยควบคุมได้ไม่ดี หรือผู้ปฏิบัติงานไม่สามารถควบคุมได้อย่างเหมาะสมระหว่างการพิมพ์ซิลค์สกรีน จะเกิดปัญหาการอุดหน้ากากบัดกรีที่รู via ไม่เพียงพอ

การอบบ่มหลังการขึ้นรูปเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิและระยะเวลาในการบ่มเป็นหลัก แผ่นวงจรที่มีรู via อุดด้วยปลั๊กจะขึ้นอยู่กับการบ่มแบบแบ่งช่วง ในขณะที่แผ่นที่ไม่มีรูดังกล่าวจะขึ้นอยู่กับการบ่มแบบรอบเดียว

เทคโนโลยีการผลิตปัจจุบัน

• การพิมพ์ซิลค์สกรีน
a. แผ่นอะลูมิเนียม ใช้สว่านที่มีขนาดเท่ากับดอกสว่านในการเจาะรู
b. ซิลค์สกรีน ยังไม่มีการระบุข้อกำหนดเฉพาะ และพนักงานปฏิบัติงานไม่มีแนวทางปฏิบัติ

• การบ่มหลังการพิมพ์
พารามิเตอร์สำหรับการอบบ่มหลังการพิมพ์: 80°C เป็นเวลา 30 นาที, 120°C เป็นเวลา 30 นาที และ 150°C เป็นเวลา 60 นาที

ปัญหาที่พบได้บ่อยที่สุดในกระบวนการผลิตการอุดรูเวียด้วยมาส์กบัดกรี

ปัญหาที่พบได้บ่อยที่สุดในกระบวนการผลิตการอุดรูผ่านด้วยซอลเดอร์มาสก์ ได้แก่:
a. การอุดหน้ากากบัดกรีมีความเต็มไม่ดี ทำให้ทองแดงโผล่ที่ขอบเวีย
b. ความเรียบสม่ำเสมอไม่สามารถทำได้ที่รู via ที่อุดด้วยซอลเดอร์มาสก์ และน้ำมันซอลเดอร์มาสก์ไม่สม่ำเสมอที่แพ็กเกจ BGA
c. น้ำมันมาส์กบัดกรีบริเวณรูเปิดเกิดฟองอากาศและลอกออกหลังจากผ่านกระบวนการ HASL (การปรับระดับบัดกรีด้วยลมร้อน)ผิวสำเร็จ.

สาเหตุของปัญหาและมาตรการปรับปรุง

ปัญหาที่ 1: การอุดหน้ากากบัดกรีมีความเต็มไม่ดี ทำให้ทองแดงโผล่ที่ช่องเปิด.

• การวิเคราะห์สาเหตุ.

มีการใช้หมึกมาสก์บัดกรีสำหรับอุดรูเวียไม่เพียงพอ ทำให้บางส่วนของรูเวียไม่มีหมึกมาสก์บัดกรีปกคลุมและมีทองแดงในบางส่วนของรูเวียโผล่เปิดอยู่ ระหว่างกระบวนการพิมพ์ซิลค์สกรีน รูเวียจะถูกเรียกใช้งานภายใต้สองสถานการณ์ต่อไปนี้: เส้นผ่านศูนย์กลางรูเวียเท่ากันหรือใกล้เคียงกัน และเส้นผ่านศูนย์กลางแตกต่างกันอย่างมาก ยิ่งรูเวียมีขนาดเล็ก ความต้านทานที่หมึกมาสก์บัดกรีต้องทนจะยิ่งมากขึ้น และการอุดรูเวียด้วยหมึกมาสก์บัดกรีจะยิ่งทำได้ยากขึ้น

• มาตรการปรับปรุง.

ควรปรับให้เหมาะสมกับขนาดช่องเปิดของแผ่นอะลูมิเนียม และควรกำหนดระเบียบการปฏิบัติงานสำหรับการอุดรูด้วยซอลเดอร์มาสก์ในกระบวนการผลิต

ปัญหาที่ 2: ความเรียบสม่ำเสมอไม่สามารถทำได้ที่รู via ที่อุดด้วยซอลเดอร์มาสก์ และน้ำมันซอลเดอร์มาสก์ไม่สม่ำเสมอที่แพ็กเกจ BGA.

• การวิเคราะห์เหตุผล.

กระบวนการผลิตต่อไปนี้ทำให้เราทราบว่า ความไม่เรียบจะไม่เกิดขึ้นที่ขอบรูเวียหลังจากการอิมเมจบนแผ่น PCB ที่มีการอุดรูเวียด้วยซอลเดอร์มาสก์ แต่จะเกิดขึ้นหลังจากการอบบ่มขั้นสุดท้าย จากการวิจัยเพิ่มเติมพบว่า สาเหตุสำคัญของความไม่เรียบอยู่ที่สารระเหยซึ่งขยายตัวในน้ำมันซอลเดอร์มาสก์และดันน้ำมันซอลเดอร์มาสก์ออกไป เพื่อให้สะดวกต่อการพิมพ์มากขึ้น เมื่อผู้ผลิตทำน้ำมันซอลเดอร์มาสก์จะมีการเติมตัวทำละลายลงไป ดังนั้นตัวทำละลายจึงจำเป็นต้องถูกระเหยออกให้ได้มากที่สุดก่อนการอบบ่มน้ำมันซอลเดอร์มาสก์ที่อุณหภูมิสูง

• มาตรการปรับปรุง.

ควรปรับพารามิเตอร์สำหรับการอบบ่มหลังการพิมพ์โดยยืดระยะเวลาในการอบบ่มให้เหมาะสม ควรลดปริมาณสารระเหยในน้ำมันมาสก์บัดกรีให้ได้มากที่สุดก่อนการอบบ่มที่อุณหภูมิสูง

ปัญหาที่ 3: น้ำมันมาสก์บัดกรีบริเวณรูเปิดเกิดฟองอากาศและลอกออกหลังจากการทำผิวสำเร็จแบบ HASL.

• การวิเคราะห์สาเหตุ.

หากไม่นำปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับน้ำมันมาส์กบัดกรีมาพิจารณา ฟองอากาศในน้ำมันและการลอกหลุดมักเกิดขึ้นในสองกรณี กรณีแรกคือทองแดงได้รับการเตรียมผิวล่วงหน้าไม่ดี ทำให้ความสามารถในการยึดเกาะระหว่างทองแดงกับน้ำมันมาส์กบัดกรีไม่ดี อีกกรณีหนึ่งคือการบ่มน้ำมันมาส์กบัดกรีไม่เพียงพอ ทำให้ความทนทานต่อความร้อนของน้ำมันมาส์กบัดกรีลดลง เหตุผลประการแรกสามารถตัดออกได้เนื่องจากแผ่นวงจรถูกผลิตด้วยเงื่อนไขการเตรียมผิวล่วงหน้าแบบเดียวกัน

• มาตรการปรับปรุง.

ตามลักษณะเฉพาะของเทคโนโลยีการผลิตการอุดรูด้วยมาสก์บัดกรี ควรปรับเปลี่ยนพารามิเตอร์สำหรับช่วงอุณหภูมิสูงในขั้นตอนการอบบ่มภายหลัง เพื่อให้หมึกมาสก์บัดกรีแข็งตัวสมบูรณ์ที่บริเวณปากรูของรู via

โดยสรุป มาตรการที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงเทคโนโลยีการผลิตการอุดรูเวียด้วยซอลเดอร์มาสก์สามารถสรุปได้ดังนี้:
a. กุญแจสำคัญในการควบคุมการอุดรูเวียด้วยเลเยอร์มาสก์บัดกรีในกระบวนการผลิตอยู่ที่การตั้งค่าพารามิเตอร์สำหรับการพิมพ์ซิลค์สกรีนและการอบบ่มภายหลัง
b. การผลิตช่องเปิดสเตนซิลบนแผ่นอะลูมิเนียมมีบทบาทสำคัญในการพิมพ์ซิลค์สกรีน และเส้นผ่านศูนย์กลางของช่องเปิดสเตนซิลควรอยู่ในช่วง 0.4 มม. ถึง 0.45 มม.
c. ระหว่างการอุดหน้ากากบัดกรีด้วยการพิมพ์ซิลค์สกรีน ควรเติมรูเวียเพียงครั้งเดียวเพื่อป้องกันไม่ให้อากาศเข้าไปในหน้ากากบัดกรีระหว่างการอุด
d. ในระหว่างการอบบ่มหลังการอบครั้งแรก ควรรักษาเวลาอบที่อุณหภูมิต่ำให้เพียงพอเพื่อให้สารระเหยในหมึกมาร์กหน้าบัดกรีระเหยออกไปอย่างสมบูรณ์

ให้ PCBCart พิมพ์แผงวงจรของคุณด้วยการอุดหน้ากากบัดกรีในรู via อย่างยอดเยี่ยม

PCBCart มีประสบการณ์ยาวนานกว่าสองทศวรรษในการผลิตแผงวงจรที่ออกแบบตามสั่งสำหรับบริษัททุกขนาด เราได้จัดการกับความต้องการด้านการพิมพ์ซอลเดอร์มาสก์มานับไม่ถ้วน และเรามั่นใจว่าสามารถพิมพ์ซอลเดอร์มาสก์บนแผงวงจรของคุณได้อย่างยอดเยี่ยม คลิกปุ่มด้านล่างเพื่อรับใบเสนอราคา PCB ออนไลน์!

ขอใบเสนอราคาสำหรับการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ออนไลน์

แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
•หน้ากากบัดกรีและเคล็ดลับการออกแบบ
•ข้อกำหนดเกี่ยวกับไฟล์ออกแบบเพื่อให้มั่นใจในการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) อย่างมีประสิทธิภาพ
•วิธีขอใบเสนอราคาที่แม่นยำสำหรับความต้องการการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ของคุณ