Nano recubrimiento en la fabricación de PCBs: Cómo superan a las plantillas tradicionales

El nano-recubrimiento es un tratamiento delgado hidrófobo (repelente al agua) y oleofóbico (repelente al aceite) que se utiliza en la parte inferior y los bordes de las plantillas de pasta de soldadura. Con esto, la superficie se vuelve antiadherente, lo que reduce la cantidad de ciclos de limpieza necesarios en el proceso de impresión de pasta de soldadura. Al aplicarse, la capa de menos de 5 nanómetros se une con la lámina de la plantilla a nivel microscópico, sin cambiar el tamaño ni la forma de la plantilla.

El nano-recubrimiento es un proceso probado en la industria que muestra una mejora inmediata y medible desde la primera impresión. Existen numerosos estudios sobre materiales nano que tienen propiedades para trabajar con plantillas. Los nano-recubrimientos funcionan reduciendo la energía superficial del material de la plantilla y evitando que la pasta de soldadura se adhiera a áreas no deseadas. Como resultado, las deposiciones de pasta de soldadura impresas son más limpias, uniformes y repetibles. Este artículo explora qué es el nano-recubrimiento, los tipos disponibles y cómo se compara con las plantillas SMT estándar en términos de calidad de impresión, fiabilidad y retorno de inversión (ROI).

Beneficios del nano-recubrimiento:

1) Propiedades Hidrófobas: Los nano-recubrimientos repelen la química a base de agua (flux), asegurando un mejor rendimiento en entornos donde la humedad podría afectar la eficiencia de la plantilla.

2) Propiedades Oleofóbicas: Al repeler la química a base de aceite (flux), ayuda a mantener la limpieza y reduce la contaminación durante la aplicación de pasta de soldadura.

3) Mejora en la Eficiencia de Transferencia: Mejora la eficiencia de transferencia, asegurando una deposición precisa y reduciendo defectos, especialmente para componentes de paso fino.

4) Reducción de la Frecuencia de Limpieza de la Parte Inferior: La combinación de recubrimientos cerámicos y monolayers autoensamblados (SAM) reduce la limpieza frecuente, ahorrando tiempo y costos de mantenimiento.

Cuándo usar plantillas con nano-recubrimiento:

Las plantillas con nano-recubrimiento son ideales para:

• Diseños de PCB de alta densidad con componentes como 01005, 0201 y BGAs o QFNs de paso fino.
• Relación de áreas de abertura inferiores a 0.,66.
• Entornos donde la consistencia de impresión y la reducción de retrabajo son prioridades.
• Líneas SMT de alto volumen o automatizadas que buscan mejorar el rendimiento y reducir el tiempo de inactividad.

Tipos de nano-recubrimientos:

Existen dos tipos principales de nano-recubrimientos utilizados en la industria de PCBs:

1. Recubrimientos de Monocapa Autoensamblada (SAM):

• Recubrimiento delgado (2–4 nanómetros).
• Se aplica frotando sobre la superficie de la plantilla.
• Generalmente es transparente e invisible.
• Fácil de reaplicar por los usuarios de la plantilla.
• Reduce la limpieza de la parte inferior y la formación de puentes.
• Menos duradero, se desgasta con el tiempo debido al roce o la limpieza.

2. Recubrimientos Nano Cerámicos:

• Recubrimiento más grueso (2–4 micras).
• Se aplica mediante rociado y se cura con equipo especializado.
• Contiene tintes de color o un indicador UV para visibilidad.
• Duradero y resistente a la abrasión.
• Mejora la eficiencia de transferencia, particularmente para relaciones de área < 0.66.
• No puede ser reaplicado por los usuarios.

Estudios experimentales han mostrado que las plantillas recubiertas con nano cerámica pueden mejorar la eficiencia de transferencia de la pasta de soldadura hasta un 22% en comparación con las plantillas sin recubrimiento, especialmente para huellas de componentes pequeños como 01005 y BGA de 0,4 mm. Por otro lado, los recubrimientos SAM mostraron resultados mixtos, a veces disminuyendo la eficiencia de transferencia para relaciones de área bajas.

Ciencia detrás del nano-recubrimiento:

También conocidas como recubrimientos nano o recubrimientos de nanotecnología, estas implican aplicar un polímero líquido que contiene nanopartículas sobre la superficie de las plantillas. Estas nanopartículas generalmente están compuestas de materiales como sílice o dióxido de titanio, que crean una capa protectora ultra delgada y transparente. Esto forma un vínculo a nivel nanométrico, que típicamente es de 125 µm o 125,000 nanómetros.

Lo que distingue al nano-recubrimiento es su precisión y durabilidad, ya que su superficie extremadamente lisa y uniforme las hace ideales para diseños intrincados de plantillas. También ofrecen resistencia al desgaste, abrasión y exposición química.

Plantillas SMT Estándar vs. Plantillas SMT Nano Recubrimiento:

A continuación, se presenta una comparación entre las plantillas de acero inoxidable estándar y las variantes nano-cubiertas:

Conclusión:

La tecnología de nano-recubrimiento ofrece una mejora significativa en el rendimiento frente a las plantillas SMT estándar. Factores como el ROI y las pruebas de soldadura se cubrirán en la página de plantillas nano recubrimiento. Los nano-recubrimientos son útiles porque reducen la frecuencia de limpieza y mejoran el rendimiento general. Aunque el costo inicial puede ser más alto, el retorno de inversión, especialmente con los recubrimientos cerámicos, se realiza rápidamente dentro de unos pocos cientos de placas. Para los diseñadores electrónicos y los ingenieros de procesos SMT que buscan alta fiabilidad y precisión, las plantillas nano-cubiertas son una opción inteligente y de vanguardia.