Wann sollten elektrogeformte Schablonen gewählt werden?

Eine hochwertige PCB-Schablone ist notwendig für die präzise Aufbringung von Lötpaste. Die Bestellung einer PCB-Schablone ist bei JLCPCB einfach, unabhängig davon, ob Sie an Kleinserien oder Prototypen arbeiten. Das Elektroformverfahren beinhaltet das Abscheiden von Atomen nacheinander, um Metall, Schablonen oder Bauteile zu erzeugen. Dieses Verfahren verwandelt einen Mandrel oder eine Master-Oberfläche in eine extrem genaue Kopie.

Ein weiteres bemerkenswertes Merkmal des Elektroformens ist seine Reproduzierbarkeit. Elektroform-Schablonen können in beliebiger Dicke zwischen 2 und 7 mil mit 0,01-mil-Inkrementen hergestellt werden. Die Auswahl der Schablonentechnologie ist entscheidend, da sie sicherstellt, dass Lötpaste präzise aufgetragen wird. Elektroform-Schablonen, die mittels des Elektroformverfahrens hergestellt werden, bieten besondere Vorteile, die sie für bestimmte Einsatzzwecke unverzichtbar machen.

Was ist eine SMT-Schablone?

Abhängig vom Verfahren gibt es drei Arten von Schablonen: chemisches Ätzen, Laserschneiden und Elektroformen. Im Vergleich zu den beiden anderen Schablonentypen ist die Laser-Schablone präziser und besteht häufig aus einem dünnen Edelstahlblech. Das Ergebnis des Standard-Laserschneidens ist oft feiner, was zu höherer Präzision beiträgt. Im Vergleich zu chemischen Ätzverfahren liefert es auch konsistentere Ergebnisse.

JLCPCB bietet hochpräzise laser-geschnittene Schablonen aus langlebigem Edelstahl an, mit optionalen Merkmalen wie Step-Designs, Elektropolieren und Nanobeschichtung, um die Lötpastafreisetzung und Druckgenauigkeit zu verbessern. Da der Prozess unabhängig von der chemischen Umgebung ist, ist keine Feuchtigkeitssperre erforderlich.

Beim Bestellen können Sie zwischen Schablonen mit Rahmen oder ohne Rahmen wählen. Automatisierte und halbautomatisierte Schablonenmaschinen verwenden Rahmen-Schablonen, die in verschiedenen Standardgrößen erhältlich sind. Für Handlötarbeiten werden in der Regel Schablonen ohne Rahmen verwendet, und Sie können die Schablonengrößen an Ihre Bedürfnisse anpassen. Wir haben kürzlich einen ausführlichen Artikel über alle Schablonentypen geschrieben, den Sie hier lesen können.

Elektroform-SMT-Schablone:

Dies beinhaltet ein additives Verfahren, bei dem Nickel-Elektroformen zur Herstellung von Schablonenfolien verwendet wird. Dieses Verfahren wird auch als E-FAB bezeichnet. Die Anschaffungskosten dieses Verfahrens sind erheblich. Nickelbasierte Schablonen, die dauerhaft auf einem Schablonenrahmen durch ein Gitter fixiert sind und die Folie innerhalb des Rahmens ausdehnen, werden als elektroformierte SMT-Schablonen oder elektroformierte Folien bezeichnet.

Elektroform-Schablonen bieten eine der besten Eigenschaften für die Paste-Freisetzung.

Sie werden daher in Leiterplatten mit feinen Rasterabständen (15 bis 18 mil) eingesetzt. Flip-Chips, Wafer-Bumping und Mikro-BGAs (8 bis 10 mil Raster) werden ebenfalls abgedeckt. Darüber hinaus verfügen diese SMT-Schablonen über glatte trapezförmige Seitenwände, die die Lötpaste-Applikation verbessern. Jede Verlängerung der Bearbeitungszeit in diesem Fertigungsprozess wird negativ bewertet. Obwohl es eine höhere Präzision bietet und für alle Dicken verfügbar ist, ist der anfängliche Kostenaufwand hoch und die Bearbeitung dauert länger.

Wie funktioniert Elektroformen?

1. Ein Master-Fotoplot wird verwendet, um den Fotolack auf dem Mandrel zu belichten.
2. Nach der Entfernung des unbelichteten Fotolacks bleiben Säulen des entwickelten Fotolacks zurück.
3. Die Nickelatome werden nach dem Eintauchen in die Nickellösung auf dem Mandrel abgeschieden, daher der Name „elektroformiert“, da die Atome dem elektrischen Strom folgen.
4. Nach dem Entfernen des Mandrels und eventueller Rest-Fotolackschichten haben wir eine fertige Nickel-Schablone.

Optimale Einsatzszenarien für Elektroform-Schablonen:

Designingenieure sollten Elektroform-Schablonen in folgenden Situationen in Betracht ziehen:

• Feinraster-Komponenten: Die glatten Aperturwände elektroformierter Schablonen verbessern die Paste-Freisetzung, reduzieren die Wahrscheinlichkeit von Brückenbildung und gewährleisten zuverlässige Verbindungen bei Bauteilen mit Pitch von 10 mil oder kleiner.
• Micro Ball Grid Arrays (µBGAs) und Flip-Chip-Anwendungen: Flip-Chip-Anwendungen und µBGAs erfordern extrem präzise Paste-Aufbringung. Elektroform-Schablonen erfüllen diese Anforderungen, da sie präzise und konstante Pastenmengen liefern.
• Wafer-Bumping: Die Genauigkeit und Homogenität elektroformierter Schablonen machen sie geeignet für Wafer-Level-Packaging-Verfahren, bei denen die zuverlässige Erstellung von Löt-Bumps entscheidend ist.

Überlegungen vor der Auswahl:

Trotz ihrer vielen Vorteile sind Elektroform-Schablonen teurer als andere Schablonentypen. Daher ist es wichtig, die spezifischen Anforderungen Ihres Projekts zu bewerten. Der Kauf elektroformierter Schablonen ist gerechtfertigt bei Designs mit ultra-feinen Rasterabständen, hochdichten Verbindungen oder Anwendungen, bei denen Druckqualität entscheidend ist.

Vorteile gegenüber anderen Schablonentypen:

Im Vergleich zu polierten Laser- oder Ätz-Schablonen haben elektroformierte Schablonen glattere trapezförmige Seitenwände, was eine einfachere Paste-Freisetzung ermöglicht. Elektroform-Schablonen minimieren Brückenbildung und bieten feine und ultra-feine Rasteröffnungen. Sie erreichen Lötpaste-Transfer-Effizienzen von bis zu 90 % oder mehr. Die Aperturtoleranzen liegen im Mikronbereich, da der Herstellungsprozess auf atomarer Ebene erfolgt. Typisches Ergebnis: ±10 Mikrometer (0,0004 Zoll). Mit einer Härte von 500 Hv und höher haben Elektroform-Folien eine längere Lebensdauer als Vollhart-Edelstahl gleicher Dicke. Hohe Serien profitieren von dieser Haltbarkeit.

Die glatten trapezförmigen Seitenwände einer elektroformierten Schablone verbessern die Paste-Freisetzung. Edelstahl hat einen höheren Reibungskoeffizienten als Nickel. Im Vergleich zu Vollhart-Edelstahl gleicher Dicke sind Elektroform-Folien härter, was eine längere Lebensdauer ermöglicht.

Fazit:

Zusammenfassend sind elektroformierte Schablonen eine ausgezeichnete Wahl für Anwendungen, die hohe Präzision erfordern. Designingenieure können durch fundierte Entscheidungen, basierend auf den speziellen Anforderungen ihres PCB-Designs und den Vorteilen elektroformierter Schablonen, die Produktqualität und Fertigungseffizienz verbessern.

JLCPCB bietet keine elektroformierten Schablonen an, aber Sie können hochwertige laser-geschnittene Schablonen zu einem erschwinglichen Preis erhalten.