A impressão de pasta de solda é o primeiro processo central em toda a linha de produção SMT e também o elo de origem mais crítico que restringe o rendimento da soldagem posterior. Muitos defeitos de lote nas linhas de produção, como juntas frias de reFluxo, solda insuficiente, pontes de solda e vazios, podem ser atribuídos a desvios de precisão no processo de impressão anterior. O efeito de formação de impressão determina diretamente o volume da pasta de solda, o perfil de formação e a precisão do alinhamento na superfície da almofada PCB. Os processos subsequentes de posicionamento e refluxo só podem realizar o processamento com base nos resultados de impressão existentes e não podem compensar defeitos de formação iniciais. A implementação de um controle refinado do processo de impressão pode gerar melhorias de rendimento e capacidade em toda a linha SMT com o menor custo de retrofit, proporcionando um efeito de alavancagem de processo extremamente forte.
A estabilidade do processo de impressão de pasta de solda é governada conjuntamente por vários conjuntos de parâmetros dinâmicos e não existem parâmetros padrão universais fixos. Pressão do rodo, velocidade de impressão, velocidade de liberação e frequência de limpeza do estêncil – qualquer pequena flutuação em cada parâmetro refletirá diretamente no rendimento da impressão. A depuração do processo no local não pode aplicar um modelo unificado e deve ser ajustada dinamicamente com base no status real do material da linha de produção. A pressão do rodo é o parâmetro mais básico e também o mais sujeito a desvios de depuração. A pressão insuficiente causará o preenchimento incompleto da pasta de solda dentro das aberturas do estêncil, e os pinos de passo fino são altamente suscetíveis à deficiência local de solda e à quebra da solda. A pressão excessiva comprimirá excessivamente o estêncil; a operação de longo prazo desgastará as aberturas do estêncil de paredes finas, arranhará a lâmina do rodo e também causará transbordamento de solda nas bordas da almofada e pontes de solda de refluxo a jusante.
O grau correspondente de velocidade de impressão afeta diretamente o estado de laminação e enchimento da pasta de solda. Se a velocidade de impressão for muito rápida, a pasta de solda não poderá formar um rolo de tinta completo e uniforme na superfície do estêncil, resultando em densidade de enchimento insuficiente dentro das aberturas e causando solda insuficiente em lote e vazios superdimensionados nas juntas de solda. Se a velocidade de impressão for muito lenta, embora o efeito de enchimento possa ser melhorado, isso reduzirá diretamente a capacidade UPH de toda a linha de produção e não poderá atender às necessidades de produção em massa em grande escala. In produção em massa real, os parâmetros precisam ser ajustados de acordo com a viscosidade em tempo real da pasta de solda. In oficinas de alta temperatura, a viscosidade da pasta de solda decai rapidamente, então a velocidade pode ser aumentada adequadamente. In ambientes de baixa temperatura, a pasta de solda tem pouca fluidez, portanto a velocidade de impressão precisa ser reduzida para garantir o efeito de preenchimento. A espessura do estêncil, o tamanho do espaçamento das almofadas e a densidade da janela da superfície da placa são bases de referência para correspondência de velocidade.
A velocidade de liberação é um parâmetro-chave facilmente ignorado pela maioria das linhas de produção de médio porte e também é a principal causa de defeitos de impressão em dispositivos de passo fino. Se a velocidade de liberação for muito rápida, o corpo da pasta de solda não poderá se separar das aberturas do estêncil a tempo, resultando na formação de defeitos, como aderência local da solda, picos de solda e formas incompletas. Se a velocidade de liberação for muito lenta, a pasta de solda permanecerá em contato com o estêncil por um longo tempo, causando facilmente o colapso da pasta de solda, espalhamento excessivo e desencadeando micropontes entre pinos adjacentes. In Além dos parâmetros principais de movimento, a frequência de limpeza do estêncil determina diretamente a estabilidade da produção em lote. Se a superfície inferior do estêncil não for limpa por um longo período, os depósitos de carbono residuais da pasta de solda obstruirão as aberturas finas, acumulando defeitos de solda insuficientes em lote. Frequência de limpeza excessivamente alta desperdiçará consumíveis e reduzirá o tato de produção; no local, um mecanismo de limpeza adaptado precisa ser desenvolvido com base na densidade da superfície da placa, na atividade da pasta de solda e nas condições de poeira da oficina.
O nível de design do estêncil é a base do hardware que determina a precisão da impressão; a depuração de parâmetros só pode compensar pequenos desvios e não pode corrigir defeitos estruturais do estêncil. A proporção de aspecto, proporção de área e formato de abertura das aberturas do estêncil determinam diretamente a suavidade da liberação da pasta de solda e a consistência do volume de solda. Dispositivos discretos convencionais de grande passo têm baixos requisitos para design de estêncil e só precisam garantir a precisão de abertura convencional. Os microdispositivos 01005, 0201, bem como os pacotes de passo fino BGA e QFN, possuem requisitos de processo extremamente altos para o projeto estrutural do estêncil. As aberturas convencionais de parede reta têm alta resistência à liberação e graves resíduos de pasta de solda em furos finos, o que facilmente causa solda insuficiente e persistente.
A indústria geralmente adota aberturas trapezoidais com um design estrutural de topo estreito e fundo largo para reduzir a resistência à liberação, combinadas com estênceis eletroformados e estênceis nano-revestidos para melhorar o desempenho de liberação. Os estênceis eletroformados têm paredes de abertura interna lisas e sem rebarbas, com adesão extremamente baixa da pasta de solda, tornando-os ideais para condições de produção em massa de alta densidade e passo fino. Os estênceis nano-revestidos podem efetivamente reduzir a aderência da pasta de solda ao estêncil, diminuindo bastante a frequência de limpeza do estêncil. A seleção da espessura do estêncil requer equilíbrio abrangente e não pode buscar obstinadamente a precisão ou o volume de solda. Os estênceis ultrafinos são adequados para dispositivos de passo fino e podem efetivamente evitar defeitos de ponte de solda, mas levarão a um volume de solda insuficiente para dispositivos de potência de grande volume, causando juntas frias e soldagem aberta. Estênceis grossos podem atender às necessidades de volume de solda de dispositivos de alta potência, mas são altamente propensos a pontes de solda de pinos finos. A produção em massa de PCB de última geração geralmente usa estênceis escalonados, com controle de espessura por zonas para atender às necessidades de processo de diferentes dispositivos.
A popularização do equipamento de inspeção de pasta de solda SPI mudou completamente o extenso modo de depuração do processo de impressão tradicional, dependendo da experiência manual. In No passado, o pessoal do processo só podia confiar na inspeção visual e na revisão de amostras para avaliar a qualidade da impressão e não conseguia localizar com precisão microdefeitos e defeitos ocultos. O equipamento SPI pode realizar uma inspeção completa do status da pasta de solda em cada bloco, coletando com precisão os dados principais, como altura da pasta de solda, volume, área de cobertura, deslocamento central e planicidade da formação. O equipamento pode filtrar automaticamente vários defeitos, como solda insuficiente, solda excessiva, desalinhamento, picos de solda e vazios excessivos, alcançando 100% de inspeção da cobertura da superfície da placa.
Em comparação com a inspeção manual de amostragem, o maior valor do SPI reside na análise de tendências baseada em dados, em vez da simples interceptação de defeitos. O equipamento pode registrar continuamente dados de produção em massa e resumir os padrões de distribuição de defeitos para o mesmo modelo e o mesmo estêncil. Se a solda insuficiente aparecer continuamente em uma posição fixa, pode-se basicamente determinar que a abertura do estêncil está obstruída ou tem um defeito de projeto. Se o desalinhamento da pasta de solda ocorrer aleatoriamente em toda a placa, isso será causado principalmente por parâmetros de alinhamento de impressão anormais ou paralelismo do rodo. O pessoal de processo pode contar com relatórios de big data da SPI para otimizar os parâmetros de impressão de maneira direcionada, corrigir aberturas de estêncil e ajustar mecanismos de limpeza. Mudar do reparo passivo de defeitos para a prevenção ativa de defeitos, reduzindo continuamente a taxa de defeitos de impressão.
No geral, a otimização do processo de impressão de pasta de solda SMT não tem ponto final fixo e é um processo de controle contínuo e refinado. A correspondência de parâmetros, o design do estêncil e a inspeção do equipamento se complementam e nada pode ser omitido. Depender apenas da depuração de parâmetros não pode resolver problemas estruturais de hardware, e apenas otimizar o estêncil sem combinar os parâmetros de produção em massa também não pode oferecer desempenho. Confiar no circuito fechado de dados SPI para iterar continuamente o processo é a única maneira de controlar de forma estável a qualidade de impressão, melhorar o rendimento de soldagem de toda a linha SMT desde a origem e reduzir os custos de retrabalho posterior.
