Desbloqueando los secretos de la fabricación de plantillas con recubrimiento nano

Proceso de fabricación de plantillas con recubrimiento nano

La fabricación de plantillas con recubrimiento nano involucra una serie de pasos de ingeniería de precisión que incluyen diseño y trazado, corte láser, pulido, deposición de recubrimiento nano y control de calidad. A continuación se detalla cada etapa del proceso:

1. Diseño y Drafting

(1) Adquisición de Datos:

Se obtiene información precisa a partir de los archivos de diseño proporcionados por el cliente (por ejemplo, archivos Gerber, diseños de PCB) o muestras físicas del producto. Esto incluye dimensiones de la plantilla, disposición de los pads, formas y tamaños de las aperturas, y requisitos específicos de la aplicación.

(2) Trazado en CAD (CAD Drafting):
Usando software profesional de CAD como AutoCAD, los datos adquiridos se convierten en dibujos de ingeniería 2D o 3D precisos. Estos definen las dimensiones generales de la plantilla, ubicaciones, formas y tamaños de las aperturas, y sirven como el plano digital para los procesos posteriores.

2. Corte Láser

(1) Preparación del Material:

Se seleccionan láminas de acero inoxidable de alta calidad, típicamente SUS 304, como material base. El material debe cumplir con estrictos criterios de tolerancia de grosor, planitud e integridad mecánica.

(2) Configuración de la Máquina:

Las máquinas de corte láser se calibran según el diseño de la plantilla. Los parámetros clave incluyen potencia del láser, velocidad de corte y frecuencia de pulsos. La lámina de acero inoxidable se asegura firmemente sobre la mesa de trabajo para garantizar la precisión de corte y estabilidad del material.

(3) Corte de Precisión:

El sistema láser emite un haz de alta energía que funde o vaporiza localmente el acero, siguiendo las rutas preprogramadas de las aperturas. El proceso logra una formación de aperturas de alta precisión, alcanzando generalmente tolerancias dimensionales dentro de ±0.05 mm.

3. Pulido

(1) Pulido Mecánico:

Se aplican ruedas rotativas de pulido o compuestos abrasivos para eliminar rebabas y mejorar la suavidad de los bordes. La velocidad de la rueda y la presión aplicada se ajustan según el grosor de la plantilla y las propiedades del material, generalmente entre 1500–3000 RPM.

(2) Pulido Químico:

La plantilla se sumerge en una solución química que disuelve selectivamente las irregularidades microscópicas de la superficie. El proceso generalmente se realiza a temperaturas entre 40°C–80°C durante 5–15 minutos, dependiendo de las condiciones de la superficie y el acabado requerido.

(3) Pulido Electroquímico (Electropulido):

La plantilla actúa como el ánodo en una celda electrolítica. La disolución anódica del metal superficial ocurre bajo un voltaje controlado (10–30 V) y densidad de corriente (1–10 A/cm²). Los tiempos de procesamiento varían entre 5–30 minutos. El electropulido mejora el acabado superficial y asegura un tratamiento uniforme en geometrías complejas y micro-aperturas.

4. Depósito de Recubrimiento Nano

(1) Preparación al Vacío:

Después del pulido, la plantilla se carga en una cámara de deposición de alto vacío. Los niveles de vacío típicamente alcanzan 10⁻³ a 10⁻⁵ Pa para asegurar una deposición uniforme de recubrimientos a escala nano.

(2) Selección del Material de Recubrimiento:

Se seleccionan materiales adecuados para el recubrimiento nano, como aleación de titanio (Ti), nitruro de titanio (TiN) o dióxido de silicio (SiO₂), en función de las propiedades funcionales requeridas. Estos materiales se introducen en la cámara como objetivos o fuentes de evaporación.

(3) Proceso de Depósito:

Dos técnicas principales:

A.Deposición Física por Vapor (PVD):
Los átomos del material se expulsan de un objetivo sólido por bombardeo iónico y se depositan sobre la superficie de la plantilla como una película delgada.

B.Deposición Química por Vapor (CVD):
Los reactivos gaseosos sufren reacciones químicas sobre la superficie de la plantilla, formando una película a escala nano mediante deposición in-situ.

Estos recubrimientos mejoran el rendimiento de la plantilla, aumentando la resistencia al desgaste, la anti-adherencia y la definición de impresión en aplicaciones SMT de alta precisión.

5. Control de Calidad e Inspección

(1) Inspección Visual:

La plantilla se examina en busca de defectos superficiales como recubrimientos no uniformes, microporos, grietas o delaminado. Es esencial que el recubrimiento nano sea uniforme, suave y adherente.

(2) Verificación Dimensional:

Se utilizan herramientas de medición precisas (por ejemplo, microscopios ópticos, micrómetros, medidores de grosor) para validar las dimensiones generales de la plantilla, tamaños de las aperturas y grosor del recubrimiento según las especificaciones de diseño.

(3) Pruebas de Rendimiento:

Las propiedades mecánicas y funcionales de la plantilla se prueban:

Prueba de Dureza:

La dureza del recubrimiento se mide utilizando probadores de microdureza.

Resistencia a la Corrosión:

Se evalúa mediante pruebas de rocío salino (ASTM B117 o equivalente).

Hidrofobicidad:

Se mide utilizando goniómetros de ángulo de contacto para evaluar el comportamiento de humedecimiento de la superficie.

Estas pruebas aseguran que la plantilla con recubrimiento nano cumpla con estrictos criterios de rendimiento para la fabricación de electrónica de alta gama.

La producción de plantillas con recubrimiento nano es un proceso de alta precisión que integra ciencia de materiales avanzada, ingeniería de superficies y tecnología de microfabricación. Cada etapa, desde el diseño inicial en CAD hasta la inspección final, es crucial para lograr un rendimiento óptimo de la plantilla, lo que permite una deposición constante y de alta calidad de pasta de soldadura para los ensamblajes electrónicos de próxima generación.

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