ПЕЧАТНАЯ PCB - В чем разница между шаблоном с рамой и шаблоном без рамы?

В процессе изготовления PCB (печатной платы) и сборки SMT (технологии поверхностного монтажа), шаблон с рамой и шаблон без рамы являются ключевыми инструментами процесса, и они часто путаются из-за их похожих названий. Однако существуют существенные различия между ними с точки зрения функционального позиционирования, конструктивного дизайна, производственного процесса и сценариев применения.

1. Функциональное позиционирование

Основной функцией шаблона с рамой является управление печатью паевой пасты. В качестве первого процесса сборки SMT стальная сетка образует отверстия, соответствующие подложкам PCB на листе из нержавеющей стали, посредством лазерной резки или процесса электроформления, и ее функция похожа на "точный экран". Во время процесса печати шаблон с рамой подходит к поверхности ПХД, а скребель равномерно покрывает паевую пасту на подложке через отверстия, чтобы обеспечить точное контроль количества олова в каждом паевом соединении. Например, в упаковке чипов 0201 диафрагма шаблона с рамой должна быть точной до 0,3 мм, а грубость стенки отверстия должна быть ≤3 мкм, чтобы избежать риска короткого замыкания, вызванного остатками паевой пасты.

Шаблон без рамы в основном выполняет функции позиционирования и поддержки. В точных станциях ручной экранной печати или небольшой сборке ПХД стальные листы часто используются в качестве вспомогательных инструментов:

Функция позиционирования: Установите положение ПХД, регулируя столбы на оси Z, чтобы убедиться, что стальная сетка и ПХД плотно вписываются. Например, определенная модель станции точной экранографии регулирует высоту позиционирующих столбов через нижние винты, чтобы контролировать ошибку установки между стальным листом и PCB в пределах ±0,05 мм.

Функция поддержки: В гибкой сборке ПХД (FPC) стальные листы могут использоваться в качестве жестких задних плоскостей для предотвращения деформации ПХД во время печати. Производитель FPC мобильных телефонов использует листы из нержавеющей стали толщиной 0,2 мм в качестве поддержки для снижения скорости офсета печати с 3% до 0,5%.

шаблон

2. Структурная конструкция

Стальная сетка является полноплатной покрывающей структурой, и ее размер точно такой же, как поверхность платы PCB, и толщина обычно составляет от 0,1 до 0,3 мм. В соответствии с требованиями процесса шаблоны можно разделить на три категории:

Пайковая паста шаблон: Отдырки непосредственно соответствуют подложкам и используются для повторной пайки. Высококачественная серверная плата использует шаблон ступенчатого типа, который локально разбавляется на 0,05 мм в области BGA для контроля количества олова в крупных шарах пайки.

Красный клей шаблон: отверстие расположено в середине подушки компонента и используется для фиксации клея перед волновой пачкой. Промышленная контрольная доска уменьшает скорость смещения компонента с 15% до менее чем 2% через сетку красного клея из стали.

Двойный процесс шаблон: Сочетает в себе функции паевой пасты и красного клея, подходит для смешанных процессов сборки. Производитель автомобильной электроники использует двухслойную стальную сетковую структуру с паевой пастой, напечатанной на верхнем слое, и красным клеем, нанесенным на нижний слой, для достижения полной сборки платы в одной печи.

Шаблоны без рамы в основном являются небольшими листами для местного применения, с общими спецификациями в диапазоне от 50 мм х 50 мм до 200 мм х 200 мм. Особенности его дизайна включают:

Обработка края: Процесс шаферирования или полировки используется, чтобы избежать царапин во время ручной работы. Лабораторное испытание показало, что необрезанные стальные листы заставляют 30% операторов отрезать руки при стирении и чистке, в то время как риск снижается до нуля после обрезания.

Настройка толщины: Настройка толщины в соответствии с требованиями поддержки. Толщина гибкого стального листа для поддержки PCB обычно составляет 0,1-0,5 мм, в то время как высокоточный стальный лист для позиционирования может достигать 1,0 мм.

шаблон без рамы

3. Производственный процесс

Производство стальной сетки относится к сфере ультраточной обработки, а основные процессы включают:

Лазерная резка: Использование лазерного волокна для резки отверстий на листах из нержавеющей стали 304, точность может достигать ±0,02 мм, но стена отверстия склонна к шлаку. Производитель снизил грубость стенки отверстия с 8 мкм до 3 мкм с помощью технологии электролитической полировки, которая увеличила скорость высвобождения паевой пасты на 12%.

Электроформирование: стена отверстия образуется галваническим покрытием слоя никеля, который подходит для ультратонких компонентов с высотой ниже 0,3 мм. Компания по упаковке полупроводников использует электроформленную стальную сетку для снижения показателя пустоты пайки устройств QFN с 5% до 0,3%.

Гибридный процесс: сочетание лазерной резки и химического гравирования для достижения различных толщин в местных районах стальной сетки. Производитель печатных плат горнодобывающих машин использует гибридную стальную сетку для увеличения количества олова в теплорассеивающей подложке в области чипов высокой мощности на 30%.

Производство стального листа сосредоточено на балансе между затратами и эффективностью, и основные процессы включают:

Штамповка: Использование формы для пробивания позиционирующих отверстий или опорных конструкций, стоимость на 60% ниже, чем лазерная резка, но точность может достигать только ±0,1 мм.

Обработка с ЧПУ: фрезерные машины с ЧПУ используются для обработки сложных контуров, что подходит для поддержки специальной формы ПХД. Производитель медицинского оборудования использует стальные листы с ЧПУ для контроля скорости отклонения печати кругового FPC в пределах 0,1 мм.

Поверхностная обработка: Пескоструйные или анодирующие процессы используются для повышения износостойкости. Производитель потребительской электроники использует жесткое анодирование для увеличения срока службы стальных листов с 500 раз до 2000 циклов печати.

4. Применение в промышленности

Стальная сетка является основным расходовым материалом в производстве высококачественной электроники, и ее сценарии применения включают:

Сервер и центр обработки данных: производитель облачных вычислений использует электроформленную стальную сетку толщиной 0,08 мм для увеличения доходности сварки BGA PCB процессора Xeon до 99,95%.

Автомобильная электроника: новая энергетическая компания использует технологию компенсации диафрагмы стальной сетки для снижения скорости пустоты сварки модулей IGBT с 8% до менее 1%.

Аэрокосмическая: Производитель спутниковых печатных плат использует сетку из стали из титанового сплава для поддержания размерной стабильности в испытании цикла температуры от -55 ℃ до 125 ℃ для обеспечения надежности спарных соединений.

Стальные листы широко используются в малых и средних партиях и производстве прототипов:

Лаборатория исследований и разработок: университетская лаборатория использует регулируемый кронштейн стального листа для имитации толщины ПХД, заменив стальные листы различных толщин, сокращая цикл разработки новой продукции на 40%.

Гибкая электроника: производитель носимых устройств использует стальные листы толщиной 0,1 мм для поддержки FPC, увеличивая скорость передачи печати компонентов с 0,3 мм с 70% до 95%.

Рынок обслуживания: сторонняя компания по обслуживанию разработала модульную библиотеку стальных листов, которая охватывает 90% основных моделей мобильных телефонов, сокращая время переработки BGA с 2 часов до 30 минут.

Разница между шаблоном с рамой и шаблоном без рамы по сути заключается в балансе между точным производством и гибким производством. Шаблон с рамой обеспечивает крупномасштабное промышленное производство с помощью точного управления на микронном уровне, в то время как шаблон без рамы удовлетворяет различным потребностям в настройке с толерантом на миллиметровом уровне.