PCB ถูกเพิ่มไปยังตะกร้าสินค้าของคุณเรียบร้อยแล้ว
ข้อกำหนดการออกแบบสเตนซิลสำหรับชิ้นส่วน QFN เพื่อประสิทธิภาพสูงสุดของ PCBA
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการประยุกต์ใช้งานชิ้นส่วนแพ็กเกจ QFN (Quad Flat No-lead) อย่างแพร่หลาย เนื่องจากมีข้อดีรอบด้าน รวมถึงสมรรถนะทางไฟฟ้าและการระบายความร้อนที่ยอดเยี่ยม น้ำหนักเบา และมีขนาดเล็ก ในฐานะแพ็กเกจแบบไม่มีขา ชิ้นส่วน QFN ได้รับความสนใจอย่างมากจากอุตสาหกรรม เนื่องจากมีค่าความเหนี่ยวนำระหว่างขาที่ต่ำ ชิ้นส่วนแพ็กเกจ QFN มีลักษณะเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือสี่เหลี่ยมผืนผ้า ซึ่งรูปแบบแพ็กเกจมีความคล้ายคลึงกับชิ้นส่วนแพ็กเกจ BGA (Ball Grid Array) แตกต่างจาก BGA ตรงที่ QFN ไม่มีบอลประสานที่ด้านล่าง และการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าและทางกลกับชิ้นส่วนอื่น ๆ จะทำผ่านข้อต่อประสานที่เกิดจากการบัดกรีแบบรีโฟลว์ ซึ่งก่อนกระบวนการนี้จะต้องมีการพิมพ์ครีมประสานลงบนแผ่นรองบัดกรีที่อยู่บนพื้นผิวของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ก่อน
การพิมพ์ครีมประสานบัดกรีเป็นขั้นตอนที่มีความสำคัญอย่างยิ่งระหว่างกระบวนการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCBA - Printed Circuit Board Assembly)ซึ่งจะเป็นตัวกำหนดคุณภาพขั้นสุดท้ายและประสิทธิภาพของการประกอบเพิ่มเติม การพิมพ์ครีมประสานไม่อาจทำได้อย่างราบรื่นหรือแม่นยำได้เลย หากไม่ได้ออกแบบและใช้แผ่นสเตนซิลที่เหมาะสม นี่จึงเป็นเหตุผลที่บทความนี้ถูกจัดทำขึ้น
การออกแบบสเตนซิล
การพิมพ์ครีมประสานมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการประกอบแบบติดตั้งบนพื้นผิว (SMA) และเทคโนโลยีการประกอบอิเล็กทรอนิกส์ โดยคุณภาพของการพิมพ์ครีมประสานผ่านสเตนซิลมีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับอัตราผลผลิตที่ผ่านในการทดสอบครั้งแรก (FTY) ของการบัดกรีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์/ไฟฟ้าแบบติดตั้งบนพื้นผิว มีข้อสรุปว่า 60% ถึง 70% ของข้อบกพร่องในการบัดกรีมีสาเหตุมาจากคุณภาพที่ต่ำของการพิมพ์ครีมประสานที่ทำผ่านสเตนซิล ดังนั้นจึงมีความจำเป็นต้องดำเนินการศึกษาอย่างครอบคลุมในทุกแง่มุมที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีการพิมพ์ครีมประสานผ่านสเตนซิล
เมื่อพูดถึงการออกแบบสเตนซิล การเปิดหน้าต่างสเตนซิลที่ยอดเยี่ยมคือองค์ประกอบแรกที่รับประกันรอยเชื่อมประสานที่เหมาะสมและเชื่อถือได้
• การออกแบบเฟรมสเตนซิล
กรอบสเตนซิลมักทำจากอะลูมิเนียมอัลลอย โดยมีขนาดที่สอดคล้องกับพารามิเตอร์ของเครื่องพิมพ์ การผลิตแบบอัตโนมัติต้องการให้สเตนซิลสามารถเข้าสู่สายการผลิตได้ และขนาดของสเตนซิลต้องเป็นที่ยอมรับของเครื่องพิมพ์ ขนาดที่ใหญ่เกินไปหรือเล็กเกินไปล้วนไม่เอื้อต่อการผลิตที่ราบรื่น
• การออกแบบการขึงสเตนซิล
การดึงตึงหมายถึงกระบวนการที่แผ่นสเตนเลสของสเตนซิลถูกยึดติดกับเฟรม โดยปกติจะใช้กาวและเทปอลูมิเนียมเพสต์ในการดึงตึง ขั้นแรกจะทาสารยึดเกาะบริเวณจุดเชื่อมต่อระหว่างเฟรมอะลูมิเนียมอัลลอยกับแผ่นสเตนเลสของสเตนซิล จากนั้นจึงปาดสารเคลือบป้องกันให้เรียบสม่ำเสมอ ระหว่างกระบวนการดึงตึง จำเป็นต้องเว้นระยะห่างด้านในระหว่างแผ่นสเตนเลสของสเตนซิลกับเฟรมไว้ 25 มม. ถึง 50 มม. เพื่อให้มั่นใจได้ถึงความเรียบและความตึงที่ดีเยี่ยมระหว่างการพิมพ์บัดกรีสเตนซิล สเตนซิลที่ผลิตใหม่ควรรักษาค่าความตึงให้อยู่ในช่วง 40 ถึง 50 นิวตันต่อเซนติเมตร
• การออกแบบจุดอ้างอิงบนสเตนซิล
ควรดำเนินการจัดตำแหน่งอัตโนมัติโดยเครื่องพิมพ์ระหว่างสายการผลิตอัตโนมัติ ดังนั้นสเตนซิลจึงจำเป็นต้องมีเครื่องหมายอ้างอิง การออกแบบเครื่องหมายอ้างอิงอิงตามขนาดของเครื่องหมายในไฟล์ Gerberของแผ่น PCB จากนั้นขนาดช่องเปิดจะถูกกำหนดให้มีอัตราส่วน 1:1 โดยทำการกัดลายที่ด้านหลังของสเตนซิล โดยทั่วไปแล้ว จำเป็นต้องมีเครื่องหมายอ้างอิงอย่างน้อยสองจุดบนสเตนซิลที่มุมตรงข้ามกัน
• การออกแบบสเตนซิลสำหรับแผ่น I/O รอบๆ อุปกรณ์ QFN
ขนาดช่องเปิดของสเตนซิลควรเทียบเท่ากับขนาดของแผ่นรอง I/O รอบนอก เพื่อให้ขนาดช่องเปิดดังกล่าวสามารถรับประกันได้ว่าสามารถสร้างจุดประสานบัดกรีที่มีความสูงของครีมบัดกรี 50 ถึง 75μm หลังการรีโฟลว์รอบแผ่นรองได้ เมื่อเป็นคอมโพเนนต์ QFN แบบลายละเอียดสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งชนิดที่มีระยะพิทช์ของ I/O น้อยกว่า 0.4 มม. ความกว้างของช่องเปิดสเตนซิลควรถูกลดให้แคบกว่าขนาดแผ่นรองบน PCB เล็กน้อยเพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจรระหว่างแผ่นรอง I/O ที่อยู่ติดกัน อัตราส่วนช่องเปิดของสเตนซิลระหว่างความกว้างต่อความหนา (W/T) ควรมากกว่า 1.5
• การออกแบบสเตนซิลสำหรับแผ่นระบายความร้อนตรงกลางของชิ้นส่วน QFN
การออกแบบช่องเปิดของแผ่นกลางสำหรับการระบายความร้อนที่ไม่เหมาะสมจะทำให้เกิดข้อบกพร่องต่าง ๆ มากมาย เมื่อชิ้นส่วน QFN ผ่านกระบวนการบัดกรีแบบรีโฟลว์ บริเวณที่มีแผ่นรองขนาดใหญ่จะทำให้ครีมประสานหลอมละลายพร้อมกับฟลักซ์ที่หลอมละลายเกิดการไหลของอากาศ ส่งผลให้เกิดปัญหาต่าง ๆ เช่น รูอากาศ รูเข็ม การกระเด็นของประสาน และลูกประสาน แม้ว่าจะเกือบเป็นไปไม่ได้ที่จะกำจัดปัญหาเหล่านี้ให้หมดไป แต่สามารถลดผลกระทบที่ไม่ดีลงได้ด้วยมาตรการบางอย่าง ตัวอย่างเช่น เลือกใช้การจัดเรียงช่องเปิดแบบตาข่ายขนาดเล็กหลายช่องแทนการใช้ช่องเปิดขนาดใหญ่ รูปร่างของช่องเปิดขนาดเล็กแต่ละช่องอาจเป็นวงกลมหรือสี่เหลี่ยมก็ได้ ตราบใดที่มีการปกคลุมแผ่นรองสำหรับการระบายความร้อนตรงกลางด้วยครีมประสานประมาณ 50% ถึง 80% ซึ่งจะช่วยให้ได้ความสูงของครีมประสานอยู่ที่ 50 ถึง 75μm
• หมวดหมู่ของแผ่นฉลุและความหนาของแผ่นฉลุ
แนะนำให้ใช้วัสดุของสเตนซิลเป็นสเตนเลส ในขณะที่วิธีการกัดแนะนำให้ใช้การตัดด้วยเลเซอร์ มีการขัดเงาด้วยวิธีอิเล็กโทรไลต์ที่ผนังรูเพื่อให้ผนังรูมีความเรียบลื่น ลดแรงเสียดทาน ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการลอกและการขึ้นรูปของครีมบัดกรี
ความหนาของสเตนซิลมีบทบาทชี้ขาดต่อปริมาณครีมประสานที่พิมพ์ลงบนแผ่น PCB ไม่ว่าครีมประสานจะมากเกินไปหรือน้อยเกินไปล้วนทำให้เกิดข้อบกพร่องระหว่างการรีโฟลว์บัดกรีได้ ครีมประสานที่มากเกินไปมักทำให้เกิดการลัดวงจรระหว่างขา (bridging) ในขณะที่ครีมประสานที่น้อยเกินไปมักทำให้เกิดการบัดกรีไม่ติด (open soldering) โดยแนะนำให้ใช้สเตนซิลที่มีความหนาอยู่ในช่วง 0.12mm ถึง 0.13mm สำหรับชิ้นส่วน QFN แบบเส้นละเอียด (ระยะพิทช์ต่ำกว่า 0.4mm) และใช้สเตนซิลที่มีความหนาอยู่ในช่วง 0.15mm ถึง 0.2mm สำหรับชิ้นส่วน QFN แบบระยะห่างมาก (ระยะพิทช์มากกว่า 0.4mm)
• การตรวจสอบสเตนซิล
ควรตรวจสอบสเตนซิลอย่างรอบคอบก่อนการประกอบ SMT ที่แท้จริง โดยมีรายการตรวจสอบดังต่อไปนี้:
a. ควรทำการตรวจสอบด้วยสายตาเพื่อตรวจสอบความเรียบของการดึงให้ตึง และตรวจสอบให้แน่ใจว่าช่องเปิดอยู่ตรงกึ่งกลางของสเตนซิล
b. ควรทำการตรวจสอบด้วยสายตาเพื่อให้แน่ใจว่าตำแหน่งช่องเปิดของสเตนซิลสอดคล้องกับแผ่นรองบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB)
c. ควรตรวจสอบขนาดช่องเปิดของสเตนซิล (ความยาว ความกว้าง)
d. ใช้กล้องจุลทรรศน์เพื่อตรวจสอบความเรียบของผนังรูเปิดและพื้นผิวของสเตนซิล
e. เทนซิโอมิเตอร์ถูกนำมาใช้ในการวัดความตึงของสเตนซิล
f. ควรตรวจสอบความหนาของสเตนซิลโดยอ้างอิงจากผลลัพธ์การพิมพ์ครีมประสาน solder
สั่งซื้อสเตนซิลคุณภาพสูงจาก PCBCart ออนไลน์เท่านั้น
PCBCart จัดหาแผ่นสเตนซิลสเตนเลสคุณภาพสูงและคุ้มค่าให้กับลูกค้า เพื่อช่วยให้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายมีความน่าเชื่อถือและมีประสิทธิภาพการทำงานสูง เรามีระบบขอใบเสนอราคาและสั่งซื้อแผ่นสเตนซิลออนไลน์ที่ใช้งานง่าย ซึ่งคุณสามารถขอใบเสนอราคาได้อย่างสะดวกเพียงกรอกพารามิเตอร์ไม่กี่รายการ และสามารถสั่งซื้อได้โดยตรงหลังจากตรวจสอบทุกอย่างเรียบร้อยแล้ว
ขอใบเสนอราคาทันทีสำหรับแผ่นสเตนเลสสำหรับบัดกรี
แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์:
•PCBCart มีบริการเลเซอร์สเตนซิล ซื้อสเตนซิลแยกต่างหากหรือสั่งพร้อมกับแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB)
•PCBCart ผลิตแผงวงจรพิมพ์ตามมาตรฐาน IPC Class 3
•บริการประกอบแผงวงจรพิมพ์ขั้นสูงของ PCBCart – ตัวเลือกเสริมที่มีมูลค่าหลากหลาย
•บริการจัดหาชิ้นส่วนจาก PCBCart – ไม่มีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ปลอม
•ข้อกำหนดของไฟล์สำหรับการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) อย่างมีประสิทธิภาพและราบรื่น