Hoe Silk-Screen Nagelbed-Ontwerp de Dikte-Uniformiteit van Soldermasker Beïnvloedt

In het PCB-soldermaskerproductieproces is de techniek van continu dubbelzijdig printen van vloeibaar soldermasker via silk-screen nagelbed grootschalig toegepast. Omdat PCB's aanzienlijk verschillen in ontwerpaspecten zoals dikte, patroonverdeling, via-diameter en via-verdeling, is de fabricage van het silk-screen nagelbed extreem lastig. Als de verdeling van koperen nagels op het nagelbed onredelijk is, ontstaat er gemakkelijk ongelijkmatigheid in de soldermaskerdikte. Het slechte resultaat is ofwel kleurafwijking in de soldermaskeroptica, slechte soldermasker-imaging of solverbruggen met gebroken weerstand, wat leidt tot herwerk of afkeuring. Daarom moeten gedetailleerde richtlijnen worden opgesteld voor het nagellen in het soldermasker-silk-screenprintproces om de kwaliteit van het nagelbed te waarborgen.

Theoretische Analyse

Dubbelzijdig silk-screenprinten van soldermasker verwijst naar het proces waarbij vloeibaar soldermasker eerst op één kant van de PCB wordt geprint, waarna de andere kant wordt geprint met behulp van het silk-screen nagelbed. Op deze manier kan continu printen van soldermasker aan beide kanten van de PCB gerealiseerd worden, zodat wachttijd en verhitingsstijd worden verminderd en de productie-efficiëntie van printplaten verbetert.

Bij de fabricage van het silk-screen nagelbed moeten steunnagels worden geplaatst op de posities waar de bodemplaat van het nagelbed compatibel is met de PCB-rand of via-posities. De complexiteit van het fabricageproces stelt hoge eisen aan de technologie, zodat het moet worden uitgevoerd door ervaren werknemers die nog steeds fouten kunnen maken zoals ontbrekende nagels, lage nagelverdelingsdichtheid en positieschijvingen bij het verwerken van zeer complexe borden of nieuwe typemodellen.

Daarom is het noodzakelijk om de invloed te analyseren van silk-screen nagelbedden met verschillende nagelverdelingsdichtheden op het PCB-soldermaskerprinten, zodat redelijke nagelverdelingsregels voor het soldermasker-silk-screenprint nagelbed verkregen kunnen worden om de fabricage-efficiëntie van het nagelbed en de dubbelzijdige silk-screenprintkwaliteit van soldermasker te verbeteren.

Experimentontwerp

Experimentfactoren en horizontaal ontwerp

Voor drie typen nagelverdelingsdichtheid (afstand 5,0 cm, 8,0 cm, 10,0 cm) en PCB-dikte (0,8 mm, 1,5 mm, 2,0 mm) wordt een experiment uitgevoerd door middel van kruisvergelijking, ontworpen zoals in Tabel 1 weergegeven.

Nagelbedfabricage

Een kaal koperen bord met de afmeting 457 mm × 610 mm dient als basisplaat voor het nagelbed, waarop koperen nagels in een array-patroon gelijkmatig worden geplaatst en vastgelijmd met groen transparant tape. De afstand tussen de koperen nagels is respectievelijk 5,0 cm, 8,0 cm en 10,0 cm. Op het nagelbed met verschillende nagelafstanden moet de afstand tussen de uiterste nagels en de rand van de bodemplaat verticaal en horizontaal symmetrisch zijn om te voorkomen dat dikteverschillen ontstaan door verkeerde nagelposities tijdens het silk-screenprinten.

Neem de afstand van 5 cm als voorbeeld. De kortere zijde van het koperen bord is 45,7 cm met 9 nagels per rij en 2,8 cm horizontale ruimte, terwijl er langs de langere zijde 11 nagels per rij worden geplaatst. Totaal zijn 99 nagels nodig. Tabel 2 illustreert de vergelijking tussen het aantal koperen nagels en de afstand bij drie keuzes van koperverdelingsdichtheid.

Testbordfabricage

Een kaal koperen bord van 17″×23″ wordt gebruikt met borddikten van 0,8 mm, 1,5 mm en 2,0 mm. Van elk type bord met verschillende dikte moeten 6 stukken worden geleverd; de koperdikte is 1 oz met afvlakking. Als voorbeeld dient de meest gebruikelijke groene vloeibare soldermasker-inkt. De silk-screenprintparameters zijn in Tabel 3 weergegeven.

Dataverzamelingsmethode

Een natte filmdichtetester wordt gebruikt voor de meting van de soldermaskerdikte. Omdat de testpositie langs de diagonaal van de koperen nagels ligt, leiden verschillen in de afstand tussen koperen nagels tot verschillen in testarray en testpunten. Neem het nagelbed met 5 cm afstand als voorbeeld. De array voor natte filmdichtemetingen is in Tabel 4 weergegeven.

Met een afstand van 5,0 cm tussen koperen nagels kunnen alleen 8×8 koperen nagels worden verkregen. Op basis hiervan zijn de grootste meetbare array voor andere nagelafstanden en het aantal testpunten in Tabel 5 weergegeven.

Om de gegevens van de droge inktdikte te verkrijgen, worden één nagelbed van 5,0 cm en één bord per type voorbereid. De droge inktdiktegegevens worden uitgelezen binnen de categorie filmdichtemetingen. De belangrijkste experimentdataverzamelingsmethode is in Tabel 6 weergegeven.

Experimentresultaatanalyse

Inktuniformiteit voor verschillende nagelverdelingsafstanden

Op basis van de analyse van de dikte van het nagelbed-print soldermasker voor verschillende nagelverdelingsafstanden kan de soldermaskerdikte-uniformiteit worden berekend volgens de volgende formule:

Het analyseresultaat is in de onderstaande tabel en figuur weergegeven.

De resultaten kunnen als volgt worden samengevat:
a. Voor borden met een dikte van 0,8 mm kan de silk-screen inktdikte van het nagelbed met een afstand van 5,0 cm tussen koperen nagels 11% bereiken, wat beter is dan bij 8,0 cm en 10,0 cm.
b. Voor borden met een dikte van 1,5 mm en 2,0 mm is de silk-screen inktdikte van het nagelbed met afstanden van 5,0 cm, 8,0 cm en 10,0 cm tussen koperen nagels bijna hetzelfde.
c. Een geschikte verlaging van de afstand tussen nagelbedden leidt tot een duidelijke verbetering van de inktdikte-uniformiteit van dunne borden.

Veranderingstrend van natte filmdikte van alle testpunten

Op basis van de analyse van de inktdikte-veranderingsregels van elk testpunt leidt de functionaliteit van het verminderen van de nagelverdelingsafstand tot het volgende resultaat om de soldermaskerdikte-uniformiteit te verbeteren:
a. De natte filmdikte fluctueert met de verandering van testposities. Op de positie met koperen nagelondersteuning aan de onderkant (zoals 1, 5, 9, 13, 21, 25, 29) is de natte filmdikte de minimumwaarde. Op de positie ver van de koperen nagelondersteuning (zoals 3, 7, 11 (12), 15, 19 (20)) is de natte filmdikte de maximumwaarde.
b. Op de plaats met koperen nagels als ondersteuning is de natte filmdikte relatief laag zonder duidelijke vermindering van het bordoppervlak, terwijl op de plaats ver van de koperen nagelondersteuners de natte filmdikte relatief hoog is.
c. Dunne borden ondergaan een relatief grote vervorming tijdens het silk-screenprinten, terwijl dikke borden een relatief kleine vervorming ondergaan. Daarom zijn dikke borden met een dikte van 1,5 mm en 2,0 mm relatief vlak aan het oppervlak.

Relatie tussen natte filmdikte, meetpositie en steunpunt

De relatie tussen natte filmdikte, meetpositie en steunpunt kan als volgt worden samengevat:
a. Voor verschillende nagelverdelingsafstanden neemt de inktdikte van borden met verschillende dikte toe met de toename van de afstand tussen testpunten en koperen nagels.
c. Hoe dikker de borden, hoe kleiner de verandering wordt met de toename van de afstand tussen testpunten en koperen nagels. Daarom is de stijfheid van het bord relatief groot en kan de verdelingsafstand relatief groot zijn.

Verandering van droge inktdikte op het bordoppervlak

De verandering van de droge inktdikte op het bordoppervlak kan als volgt worden samengevat – de veranderingstrend van de droge inktdikte en de natte filmdikte is in essentie hetzelfde, wat aangeeft dat onder dezelfde testomstandigheden het acceptabel is om de droge inktdikte te vervangen door de natte filmdikte. Echter, aangezien het testresultaat van de natte filmdikte in grote mate wordt beïnvloed door de viscositeit van de inkt, moet de dikte van de natte film binnen 15 minuten na het silk-screenprinten worden gemeten.

Conclusie

Met kaal koperen borden met diktes van 0,8 mm, 1,5 mm en 2,0 mm en nagelbedden met koperen nagelafstanden van 5,0 cm, 8,0 cm en 10,0 cm, worden de dikte van natte film en droge inkt getest door kruisvergelijking met de volgende conclusie:
a. De inktdikte-uniformiteit kan duidelijk worden verbeterd wanneer de afstand tussen nagelbedden op dunne borden (0,8 mm dik of dunner) wordt verkleind.
b. Natte filmdikte en droge inktdikte blijven stabiel, wat de acceptabiliteit van onlinemeting met een natte filmdichtetester en inktfilm-dichtemonitoring aantoont.

Nuttige bronnen
• Ontwerpvereisten voor SMT PCB's Deel Twee: Instellingen van Pad-Spoor Verbinding, Doorplaten, Testpunt, Soldermasker en Silk-screen
• Effectieve maatregelen om de soldermasker gevulde via productietechnologie te verbeteren
• Volledige PCB-fabricagedienst van PCBCart - Meerdere waarde-toevoegende opties
• Geavanceerde PCB-assemblagedienst van PCBCart - Vanaf 1 stuk