Miércoles, 18 de agosto 2010 | Stencil William E. Coleman Ph.D., Fotografía
Resumen
Algunos de los dispositivos de comunicación portátiles nuevos retos y desafíos reales para el proceso de impresión pasta. Normalmente, no son dispositivos muy pequeños como componentes de los chips 01005 , así como de 0,3 mm de altura uBGA junto con otros dispositivos que requieren mayores depósitos de pasta de soldadura . conectores de montaje en superficie o escudos de RF con cuestiones coplanaridad entran en esta categoría . tamaños de apertura para los dispositivos pequeños requieren un espesor de plantilla en la um 50 a 75 (2-3 mils ) con retorno pasta efectiva , mientras que el escudo de RF y conector SMT gustaría por lo menos 150 um (6 milésimas de pulgada ) de altura pasta. El espaciamiento es demasiado pequeño como para utilizar las plantillas normales paso.
Este documento se explorará un tipo diferente de paso plantilla para esta aplicación , un "Dos de impresión Stencil "Proceso de galería de símbolos paso. He aquí una breve descripción de un " proceso de dos Imprimir Stencil ". Un 50 a 75 um (2-3 mils) en la plantilla se utiliza para imprimir la pasta de soldadura para el 01005, de 0,3 mm de altura uBGA y otros componentes de paso fino . Si bien esta pasta está todavía húmeda una segunda impresora en línea galería de símbolos se utiliza para imprimir todos los demás componentes utilizando una plantilla segundos más gruesa. Esta segunda galería de símbolos tiene bolsillos de socorro en el lado de contacto de la galería de símbolos se imprimió ninguna pega con la plantilla primero .
Directrices de diseño para un mínimo de mantenimiento de las distancias entre el escalón de socorro, las aberturas de paso fino , y las aberturas de RF Escudos , así bolsillo de socorro altura libre de la pasta de impresión a la plantilla de impresión primeras en ser abastecidas .
Introducción
Un desafío de impresión se produce cuando los dispositivos muy pequeños coexistir en un circuito impreso con los componentes que requieren de volumen alto o la altura pasta de alta . Cuando pasta de estampación para la soldadura 01005 y / o 0,3 mm de altura uBGA una plantilla delgada , normalmente (50 a 75 um ) de espesor es preferible conseguir la debida eficacia la transferencia de pasta y pasta de baja dispersión volumen. Si una plantilla 100 um de espesor se utiliza para imprimir estos pequeños dispositivos , la relación de áreas es inferior al 0,5 que es inferior al valor recomendado para los esténciles cortada por láser y plantillas E -FAB Electroform . Es muy común para imprimir soldadura en pasta para blindajes de RF para dispositivos portátiles. Normalmente , el aumento de los depósitos pasta de soldar es necesario debido a problemas de coplanaridad con protección de RF. Para alcanzar estos depósitos de soldadura mayor pega que se necesita una plantilla más gruesa. Una galería de símbolos paso (1) se utiliza normalmente para conseguir diferentes alturas pasta de soldar . Sin embargo, en muchos dispositivos de mano el espacio entre los componentes de campo pequeño y el blindaje RF es normalmente muy pequeña , en muchos casos tan pequeños como 500 um (20 milésimas de pulgada) . El diseño de una plantilla guideline1 normal de bajada es que la abertura en la región de bajada se encuentra al menos a 890 um (35 milésimas de pulgada ) de la pared de step-up para cada 25um ( 1mil ) de espesor de step-up . Caso contrario, la cuchilla de la boquilla (de metal o de goma) no hacen un trabajo muy de depositar pegar en las aberturas de nivel inferior. En el caso de los escudos de RF un espesor de plantilla de 150 a 175 um ( 6-7 mils ) podrían ser necesarias para alcanzar la altura deseada soldadura en pasta . La diferencia de altura ; 75um (3 milésimas de pulgada) de espesor galería de símbolos para los componentes de las pequeñas y 150um (6 milésimas de pulgada) de espesor galería de símbolos , impide el paso de una plantilla normal que debe utilizarse para esta aplicación.
Sin embargo , un "Dos de impresión Stencil "Proceso permite el espaciamiento muy pequeño entre las aberturas de los componentes más pequeños y aberturas de la pantalla de RF. El objetivo de este estudio es determinar el más pequeño espacio entre las aberturas y orificios de pequeño componente de RF escudo para el proceso de la plantilla de dos de impresión. Otro objetivo es determinar la distancia mínima entre el bolsillo del alivio de la plantilla de impresión segunda y la plantilla de impresión sin pegar primero se corra en el bolsillo de socorro.
Dos de impresión Stencil plan de pruebas
El proceso de la plantilla de dos de impresión consta de dos galerías de símbolos . La plantilla de impresión primera se utiliza para imprimir 0,3 mm uBGA echada (198 um aberturas circulares) , 0,4 mm uBGA echada (244 um aberturas circulares) , componentes del chip 01005 (178 um aberturas circulares) , y 0201 aberturas componente chip (300 um aberturas cuadradas ) . Dos plantillas de impresión primero fueron fabricados . Ambos fueron E -FAB plantillas Electroform ; una fue de 50 um (2 mils ) de espesor y el otro fue de 75 um (3 mils ) de espesor. La plantilla de impresión segunda se utiliza para imprimir los escudos de RF y un conector SMT y algunas aberturas gran condensador . Cuatro plantillas de impresión segunda se fabricaron con cuatro diferentes espesores galería de símbolos , cada uno tenía una plantilla de bolsillo de socorro grabado en el área donde se imprimió pasta de soldar con la plantilla primero . El diseño se resume en la Tabla 1.
Dos de impresión Stencil plan de pruebas :
galería de símbolos de primera impresión es una galería de símbolos E -FAB Electroform e imprime la pasta de soldar para 0,3 mm y 0,4 mm de uBGA , 01005 y 0201 los componentes del chip.Dos plantillas se han fabricado :
- 50 um ( dos mil) de espesor plantilla E -FAB
- 75 um (3 mil) de espesor plantilla E -FAB .
Segunda galería de símbolos de impresión es una galería de símbolos Laser-Cut/Chem-Etch con aperturas para RF Shields, condensadores, y un conector SMT . Esta plantilla de impresión segunda tiene bolsillos de socorro en cualquier lugar pasta es impreso de la plantilla de impresión primera .
Cuatro plantillas de impresión segunda fueron fabricados :
8 mil de espesor con un bolsillo 6 millones de relieve profundo
7 mil de espesor con un bolsillo 5 millones de relieve profundo
6 mil de espesor con un bolsillo de 4 millones de relieve profundo
Cinco mil de espesor con un bolsillo de 3 millones relieve.
Diseño de la apertura de espacio entre 1 y 2 de la plantilla de impresión y el bolsillo de socorro (4 imágenes en la galería de símbolos ):
Imagen 1 250 um (10 mil) el espacio entre las aberturas en primera y segunda plantilla
Imagen 2 500 um (20 mil) el espacio entre las aberturas en primera y segunda plantilla
Imagen 3 750 um (30 mil ) de distancia entre orificios situados en primera y segunda plantilla
Imagen 4 1000 um (40 mil) el espacio entre las aberturas en primera y segunda plantilla .
El proceso de fabricación de las plantillas de impresión segunda fue a Chem - Etch los bolsillos de socorro en el papel de aluminio luego Laser- Corte las aberturas para los escudos de RF y otros dispositivos en esta plantilla . La plantilla de impresión segundo está diseñado para tener un espaciamiento diferente de entre los huecos de la plantilla de impresión primera y las aberturas en la plantilla de impresión segunda . Este diseño se muestra en la Figura 1.
En segundo lugar Stencil Imprimir Listado aberturas y bolsillos del Socorro
Figura 1 : Disposición esquemática de Stencil Imprimir segundo .
Como se observa en la Figura 1 hay 0 oleaje para la imagen 1. Esto significa que el grabado de socorro borde de bolsillo fue diseñado para alinearse con el borde de las aberturas en la galería de símbolos primero . Ninguna compensación se utilizó para grabar este bolsillo de socorro. Cuando la bolsa está grabada no sólo graba abajo sino que también graba a hacer más grande el bolsillo . El aumento de tamaño de bolsillo depende de la profundidad de la bolsa es grabado . El aumento de tamaño de bolsillo es de aproximadamente la mitad de la profundidad de la bolsa de socorro. A modo de ejemplo en el caso de la UM 175 (7 mil) de espesor con una plantilla de bolsillo de socorro 125 um (5 milésimas de pulgada ) de profundidad el aumento del tamaño de la bolsa de socorro es de 64 um (2,5 mils). El diseño de la plantilla de impresión primera se muestra la Figura 2.
Figura 2: Stencil primera impresión que muestra el tamaño de apertura y la posición de apertura Una fotografía de la primera impresión .
galería de símbolos E -FAB se muestra en la Figura 3 .
Figura 3: Imprimir E -FAB primera plantilla .
La Figura 4 muestra una foto de la plantilla de impresión segundo , una galería de símbolos Laser-Cut/Chem-Etch , mostrando las aberturas junto con el alivio de los bolsillos .
Figura 4: Imprimir segundo láser Cortar Stencil Chem- Etch.
Resultados de impresión
Los cuadros de prueba utilizados en este experimento fueron FR4 revestido de cobre desnudo con 3 fiduciales de registro entre la impresión primera y segunda plantilla de impresión.
Una impresora Speedline impulso , junto con E -Blade electroformada borde de goma se utilizó . La impresora de configuración e impresión procedimiento de prueba se muestran en la Tabla 2 .
Figura 5 se muestra la soldadura ladrillos de una impresión de primera y segunda plantilla para que la imagen 1 con 250 um (10 milésimas de pulgada ) de distancia entre la primera y segunda impresión. Esta secuencia de impresión usado un um 50 ( 2mil ) de espesor E -FAB primera plantilla de impresión y una um 175 (7 mil) Laser-Cut/Chem-Etch con un 125 um ( cinco mil) de bolsillo de socorro segunda galería de símbolos de impresión.
Tenga en cuenta que el espacio entre los 0,3 mm uBGA y el blindaje de RF es de 250 um (10 milésimas de pulgada) . Figura 6 muestra la secuencia de impresión mismo, pero para el chip 01005 ladrillos soldadura de componentes al lado de la soldadura de ladrillo FR escudo. El espaciamiento es de 250 um (10 milésimas de pulgada ), pero un pequeño emborronado del ladrillo 01005 soldadura puede ser visto.
Figura 5 : Soldadura Bricks 0.3 mm uBGA Imagen 1 .
Figura 6: Ladrillos soldadura 01005 Imagen 1 .
La figura 7 muestra un primer plano de la plantilla de impresión segunda que es de 175 um (7 milésimas de pulgada) de espesor con un 125 um ( cinco mil) de bolsillo profundo alivio . Observe que la distancia entre la pared de la bolsa de socorro es de 175 um (7 milésimas de pulgada ) a la apertura escudo RF. Este es el esperado para la Imagen 1, ya que el bolsillo de un mayor alivio de alrededor de 64 um (2,5 mils ) de la posición inicial de 250 um (10 milésimas de pulgada ) de la abertura escudo RF.
Figura 7 : Alivio de bolsillo para 0,3 mm uBGA Imagen 1 .
La figura 8 muestra la secuencia de impresión de la imagen misma de 2, cuando la abertura de 0,3 mm uBGA se espaciaron 500 um (20 milésimas de pulgada ) de la abertura escudo RF. No hay indicios de suavización para esta configuración.
Figura 8 : Soldadura Bricks 0.3 mm uBGA imagen 2 .
Resultados de la soldadura Pegado de volumen
Las mediciones de volumen de pasta de soldadura se realizaron a Speedline usando una máquina de pasta de Koh joven de medición de volumen . El autor desea extender un agradecimiento especial a Vatsah Shah para hacer las mediciones.
La Tabla 3 resume los ladrillos de soldadura medida para cada tipo de componente en la plantilla de impresión primera y la plantilla de impresión segunda . Figuras 8 a través de la figura 11 muestra una comparación de los um 50 ( 2mil ) esténcil grueso E -FAB y el 75 um ( tres mil) de espesor plantilla E -FAB para el volumen total de la soldadura en pasta , el volumen de pasta de soldar % en comparación con el volumen teórico de la plantilla apertura , la desviación estándar % del volumen de pasta de soldar del valor medio , y la altura de pasta de soldar . Es de destacar , como se ve en la Figura 9 , que para el componente más pequeño , 01005 componentes de los chips con 178 um (7 mil) aberturas , el volumen de pasta de soldadura para el um 50 (2 mil) de espesor plantilla es casi tanto como para el 75 um (3 mil) esténcil grueso.
Figura 9: Comparación Pegar Tomo 2 vs 3.
Miércoles, 18 de agosto 2010 | Stencil William E. Coleman Ph.D., Fotografía
Figura 10: Las comparaciones % volumen de pasta 2 vs 3.
La figura 10 muestra que la liberación pasta % es mayor de los cuatro componentes de la UM 50 (2 mil) de espesor plantilla en comparación con el 75 um ( tres mil) esténcil grueso. Como se observa en la Figura 11, el % de desviación estándar es también más pequeño para el um 50 (2 mil) que para la galería de símbolos 75 um ( tres mil) galería de símbolos , en especial para la pasta de soldar 01005 chip componente. La figura 12 muestra la pasta de soldar comparación altura.
Figura 11: Desviación Estándar % Comparación 2 vs 3.
Figura 12 : Comparación Pegar Altura 2 vs 3.
Similares medidas de volumen de pasta de soldadura se registraron en el um 175 (7 mil) de espesor y galería de símbolos de la UM 200 (8 mil) esténcil grueso. Estos resultados se muestran en las figuras 13 a la Figura 16.
Figura 13 : Comparación Pegar Tomo 7 vs 8.
Figura 14: Las comparaciones % volumen de pasta 7 vs 8.
Como se observa en el cuadro 3 , el número de puntos de datos era mucho más pequeño de estos dos plantillas en comparación con las plantillas más delgada. Como se observa en la Figura 14 , el% desviación estándar es mucho más pequeña de estas aberturas más grandes en comparación con las aberturas más pequeñas en las galerías de símbolos más delgada.
Pruebas adicionales
La técnica " de dos Imprimir Stencil "Proceso trataba de dos conjuntos de plantillas ; (1) un um 50 ( 2mil ) esténcil grueso de impresión primera se utiliza con un um 175 (7 mil) de espesor plantilla de impresión con un segundo 125 um ( cinco mil) bolsillo profundo alivio y (2) un 75 um ( tres mil) de espesor de impresión primera plantilla se utiliza con un um 200 (8 mil) de espesor plantilla de impresión con una segunda um 150 (6 millones ) de bolsillo profundo alivio . Con el fin de establecer la altura libre mínima necesaria entre la plantilla de impresión primera y el espesor de la bolsa de socorro de la plantilla de impresión segundo un tercer juego de plantillas se puso a prueba . Un um 50 (2 mil) de espesor de impresión primera plantilla se utiliza con un 125 um (5 mil) de espesor segunda segunda plantilla de impresión con un 75 um ( tres mil) de bolsillo profundo alivio . resultados de impresión para esta prueba se muestran en las figuras 17 a 19 Las cifras para la configuración de la imagen 1 [250 um (10 milésimas de pulgada ) de distancia entre los orificios situados en la 1 ª y 2 ª impresión] plantillas. La figura 17 muestra la posición de los 0,3 mm de ladrillos uBGA soldadura en pasta con respecto a los ladrillos escudo RF pasta de soldar .
Figura 15 : Comparación % Desviación Estándar 7 vs 8.
Figura 16 : Comparación Pegar Altura 7 vs 8.
Figura 17: 0,3 mm ladrillos soldadura uBGA 2 mil y 5 mil.
Figura 18: Vista ampliada de 17 que muestra manchas.
La figura 18 es un primer plano de la misma imagen . Esta imagen muestra manchas ligeras en la esquina de la matriz uBGA causada por el contacto con la esquina de la bolsa de socorro. La figura 19 muestra la soldadura ladrillos para el componente de 01005 fichas con respecto a la soldadura de ladrillo RF escudo. Una vez más se corra ligera se observa más en el ladrillo soldadura para el bolsillo de socorro. Figura 20 demuestra que no se observó cuando se corra el espacio entre las aberturas en la plantilla y la plantilla primera segunda se aumentó a 500 um (20 milésimas de pulgada) . Se puede concluir que con un espacio de tan sólo 25 um (1 mil ) entre el grosor de impresión primera plantilla y la profundidad de la bolsa de socorro en la galería de símbolos segundo no pega manchas de impresión se produjeron durante el segundo , siempre y cuando el espacio libre entre las aberturas es entre 250 um (10 milésimas de pulgada) y 500 um (20 milésimas de pulgada) . Aunque no se confirmó por medio de pruebas , creo que un seguro de mantenimiento de espacio entre las aberturas de la plantilla de impresión primera y la plantilla de impresión es de 380 um segundo (15 milésimas de pulgada) . Esto se basa en el hecho de que sólo la mitad exterior de la soldadura de 0,3 mm de ladrillo uBGA tocó el bolsillo de socorro a una distancia de 250 um (10 milésimas de pulgada) como se ve en la Figura 18.
Figura 19: 01005 ladrillos de soldadura, manchas leves.
Figura 20 : 0.3mm ladrillos soldadura uBGA con interlineado 20 millones .
Conclusión
Se ha demostrado que un "Dos de impresión Stencil proceso "es una solución efectiva para imprimir pasta de soldar diferentes alturas , cuando pega se requieren . El espacio entre las aberturas que requieren diferentes alturas puede ser tan pequeña como 380 um (15 milésimas de pulgada) . También se ha demostrado que la profundidad de la bolsa de socorro en la plantilla de impresión segundo puede ser tan baja como 25 um (1 mil ) más que el espesor de la plantilla de impresión primera . También hay que señalar que la apertura espaciamiento entre las aberturas en el 1er y 2do plantilla de impresión es independiente del espesor de la plantilla de impresión segunda . Esto es muy útil cuando alturas pasta muy espesa se requieren desde la galería de impresión segunda . El "Dos de impresión Stencil Proceso "ofrece una nueva solución para teléfono celular y montadores SMT portátiles. pasta espesa soldadura para blindajes de RF se pueden imprimir muy cerca de la soldadura de pasta de ladrillos de dispositivos muy pequeños como 0,3 mm uBGA y 01.005 componentes de los chips . Una decisión de diseño debe ser hecha en cuanto a que son aberturas que se incluirán en la plantilla de impresión primera y que son aberturas que se incluirán en la plantilla de impresión segunda . Como un resultado secundario de estas pruebas se ve, para la impresión particular puesta a punto , la desviación estándar de la UM 50 (2 mil) de espesor plantilla de impresión primera es significativamente menor que el grueso 75 um (3 mil) primera plantilla de impresión. También se observa que, en general , la desviación estándar de las plantillas de impresión primera es menor para las aberturas más grandes y la plantilla más delgada.
Instrucciones de diseño
Directrices generales de diseño se muestran en la Tabla 3 .
Trabajo Futuro
El trabajo presentado tenía bolsillos de socorro situado en las proximidades de aberturas en la primera y segunda plantillas de impresión. Los bolsillos de socorro abarcó toda el área del dispositivo impreso en la plantilla de impresión primera . El bolsillo de socorro más grande fue de 6,8 mm x 6,8 mm ( 0,270 "x 0,270 "). No hubo problema de asistencia con respecto a la plantilla de impresión segunda flexión hacia abajo para tocar ladrillos soldadura impreso de la galería de símbolos primero , incluso cuando sólo había 25 um (1 mil ) de espacio libre .
Como proyecto futuro, se debe determinar qué tan grande el bolsillo de socorro se podría diseñar sin ceder a tocar primero ladrillos soldadura de impresión. El proyecto de futuro debe abordar también el tamaño y el espaciamiento de los pilares de apoyo entre las aberturas cuando la plantilla de impresión primero tiene una alta densidad de aperturas .
Agradecimientos
El autor desea expresar su reconocimiento y agradecimiento de Vatsal Sha de Speedline por su contribución en la medición del volumen de pasta de soldadura.
Referencias
(1) William Coleman y Burgess Michael " Plantillas de Paso " SMT global y embalaje, octubre de 2006 .
http://www.ems007.com/pages/zone.cgi?artcatid=&a=56460&artid=56460&pg=10
Como se puede ver el espacio es de 250 um (10 milésimas de pulgada ) para imágenes de 1, 500 um (20 milésimas de pulgada ) para imágenes de 2 , 750 um (30 milésimas de pulgada ) para imágenes de 3 y 100 um (40 milésimas de pulgada) de la imagen 4. La figura 1 es un dibujo esquemático de la disposición de apertura y bolsillos alivio para la plantilla de impresión segunda .
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