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PCB技術

PCB技術 - ​PCBA講演ホール:小型化コンポーネントの解決方法

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PCB技術 - ​PCBA講演ホール:小型化コンポーネントの解決方法

​PCBA講演ホール:小型化コンポーネントの解決方法

2021-10-30
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Author:Downs

近年、スマートフォンやタブレットなどのスマート端末機器の性能要求の高まりに伴い、PCB製造業では電子部品の小型化や薄型化へのニーズが高まっている。ウェアラブルデバイスの台頭に伴い、このようなニーズはさらに大きくなっています。ますます多く

素子が小さくなるにつれて、PCB生産プロセスはますます困難になるだろう。一次通過率の向上はSMTプロセスエンジニアの主な目標となっている。一般的に、SMT業界の60%以上の欠陥は半田ペースト印刷と関係があり、半田ペースト印刷はSMT生産における重要なプロセスである。ペースト印刷の問題を解決することは、SMTプロセス全体の大部分のプロセス問題を解決することに相当する。現在、SMT生産では英国の01005 SMDデバイスと0.4ピッチBGA/CSPが一般的に使用されている。少量のメートル法03015 SMDデバイスも生産に使用されているが、メートル法0201 SMDデバイスは現在試験生産段階にあり、今後数年で徐々に生産に使用される予定だ。

小型化コンポーネントが半田ペースト印刷に与える課題を理解するには、まずテンプレート印刷の面積比(area ratio)を理解しなければなりません。

テンプレート印刷の面積比(面積比)

テンプレートの開口面積比が要件を満たしていない(テンプレートが厚すぎる)場合は、次の画像が表示されます。半田ペーストが印刷されて離型されると、部品の半田ペーストが鋼網の壁に付着して半田付け箇所に脱落する。ディスク上の半田ペーストの量は非常に少ない。

回路基板

テンプレートの開口面積比が要件を満たしていない(テンプレートが厚すぎる)場合は、次の画像が表示されます

小型パッドの半田ペースト印刷では、半田パッドとテンプレート開口部が小さいほど、半田ペーストがテンプレート孔壁から分離しにくくなる。小型化されたパッドの半田ペースト印刷問題を解決するために、以下の解決策が参考になる:

1.最も直接的な解決策は、ワイヤメッシュの厚さを減らし、開口部の面積比を高めることである。

下図のように、薄手のワイヤメッシュを使用すると、ウィジェットのパッド溶接が良好になります。生産された基板に大きなサイズの部品がなければ、これは最も簡単で最も効果的な解決策であるが、基板上に大きなサイズの部品があれば、スズの含有量が低いため、大きなサイズの部品の溶接効果は非常に悪い。したがって、大きな成分を持つ高混合マトリックスであれば、次のような他のソリューションが必要です。

最も直接的な解決策は、ワイヤメッシュの厚さを減少させ、開口部の面積比を増加させることである。

2.新型ワイヤメッシュ技術を採用し、ワイヤメッシュ開口率に対する要求を低減した。

1)FG(細粒度)ワイヤメッシュ

FG鋼板にはニオブ元素が含まれており、結晶粒を細分化し、鋼の過熱感受性と焼戻し脆性を低下させ、強度を高めることができる。レーザカットFG鋼板の孔壁は通常の304鋼板よりも清潔で滑らかで、離型に有利である。FG鋼板からなる鋼網の開口面積比は0.65未満であってもよい。同じ開口率を持つ304鋼網に比べて、FG鋼網は304鋼網よりやや厚く作ることができ、大部品中のスズ含有量が少ないリスクを低減することができる。

2)電鋳鋼線網

電鋳鋼網の製造原理は、導電性金属基板上にレジスト材料を印刷し、シールド金型と紫外線露光により電鋳テンプレートを作製し、その後、薄いテンプレートを電鋳液に入れて電鋳を行うことである。実際、電鋳はめっきと似ているが、電鋳後のニッケル片は底板からはがして鋼網を形成することができる。

電鋳鋼線網

電鋳鋼線網は以下の特徴がある:鋼板内部に応力がなく、孔壁は非常に滑らかで、鋼線網はいかなる厚さ(0.2 mm以内、電鋳時間に制御される)でもよく、欠点はコストが高い。下図はレーザー鋼網と電気鋳鋼網壁の対比図である。電鋳鋼線網の滑らかな孔壁は印刷後により良好な離型効果があるため、開口率は0.5まで低くすることができる。

レーザ鋼網と電鋳鋼網の壁図の比較

3)はしごワイヤメッシュ

階段状ワイヤメッシュは、部分的に厚くしたり薄くしたりすることができる。部分的に厚くした部分は、大量のペーストを必要とするパッドを印刷するために使用され、厚くした部分は電鋳によって実現され、コストが高くなります。化学エッチングにより薄肉化を実現した。薄型化された部分は、小型化された部品のライナーを印刷するために使用され、離型効果をより良くします。コストに敏感なユーザーは、コストの低い化学エッチングを使用することをお勧めします。

4)ナノコーティング。(ナノ超コーティング)

ワイヤメッシュ表面にナノコーティングを塗布またはめっきし、ナノコーティングは孔壁を溶接ペーストから排除するため、離型効果がより良く、溶接ペースト印刷の体積安定性がより一致する。これにより、印刷の品質がより保証され、ワイヤネットの清掃や拭き取り回数を減らすことができます。現在、国内のほとんどのプロセスはナノ塗料を1層塗るだけで、一定数印刷すると効果が弱まる。海外では、ワイヤーネットに直接メッキされたナノコーティングがあり、効果と耐久性がより良く、もちろんコストも高い。

3.ダブルペースト成形プロセス。

1)印刷/印刷

2台の印刷機は半田ペーストの印刷と形成に使用されている。1つ目は通常のテンプレートを使用して小素子パッドを微ピッチで印刷し、2つ目は3 Dテンプレートまたはステップテンプレートを使用して大素子パッドを印刷する。この方法はプリンタを2台必要とし、テンプレートのコストも高い。3 Dテンプレートを使用する場合は、櫛形スクレーパも使用され、PCBの生産コストが増加し、生産効率も低下します。

2)印刷/噴霧

第1のペーストプリンタは近距離の小部品パッドを印刷し、第2のインクジェットプリンタは大部品パッドを印刷する。このように、半田ペーストの成形効果は良いが、コストが高く、効率が低い(大部品の半田パッドの数に依存する)。

ダブルペースト成形プロセス

ユーザーは、これらのソリューションを自分の状況に合わせて選択して使用することができます。コストと生産効率については、テンプレートの厚さを減らし、必要な開口面積が比較的低いテンプレートとステップテンプレートを使用することがより適切である、生産量が低く、品質要件が高く、コストに敏感でないユーザーは、印刷/インクジェット印刷方式を選択することができます。