Comment fonctionne l'électropolissage dans un pochoir PCB ?

Pour garantir une libération optimale de la pâte à souder, les producteurs de pochoirs PCB doivent offrir des finitions de haute qualité. Une méthode pour améliorer la fonctionnalité des pochoirs est l'électropolissage. Comment l'électropolissage améliore-t-il les pochoirs PCB, et qu'est-ce que c'est ?

L'application continue de faisceaux laser pendant le processus de fabrication du pochoir PCB entraîne un rugissement des parois des ouvertures ou des apertures. Cela se produit en raison du matériau de la feuille qui est fondu par le faisceau laser, ce qui engendre certaines irrégularités de surface. L'électropolissage est utilisé pour lisser la paroi de l'ouverture afin de résoudre ce problème. Les avantages de l'électropolissage pour l'assemblage SMT, son rôle dans la fabrication des pochoirs PCB et son fonctionnement seront abordés dans cet article.

JLCPCB propose des pochoirs électropolissés dans le cadre de ses services, garantissant des parois d'ouverture plus lisses pour une meilleure libération de la pâte à souder et une qualité d'assemblage supérieure.

Qu'est-ce que l'électropolissage ?

L'électropolissage est une technique de finition de surface électrochimique qui permet de rendre un objet conducteur plus lisse, de réduire les aspérités, et d'éliminer les micro-bavures ainsi que d'autres défauts de surface. Ce procédé retire une fine couche de métal. L'électropolissage, également appelé "inversé du galvanoplastie", dissout le métal au niveau microscopique.

Principe de base de l'électropolissage :

• Processus Anodique : Dans un bain électrolytique, le pochoir est attaché comme anode (+).

• Cathode (-) : Composée généralement de plomb ou d'acier inoxydable.

• Électrolyte : Liquide acide, souvent un mélange d'acides sulfurique et phosphorique.

• Tension appliquée : Lorsque les ions métalliques sont exposés à un courant continu (DC), ils se dissolvent préférentiellement à partir des crêtes de surface. Ce processus aboutit à une surface plus lisse et uniforme, avec des imperfections microscopiques nivelées.

Pourquoi l'électropolissage est-il nécessaire ?

L'électropolissage est l'une des technologies récentes utilisées pour concevoir des pochoirs de haute qualité. Traditionnellement, les pochoirs étaient fabriqués à l'aide de lasers. En concentrant ces lasers sur l'acier inoxydable, le matériau était dissous par l'intensité du laser. Ce procédé est utilisé pour créer des trous et des ouvertures dans les pochoirs découpés au laser. Cependant, cela entraîne des résidus métalliques (la "laine métallique") sur les bords des ouvertures et des parois des trous qui ne sont ni droites ni lisses. Cela rend difficile l'impression de la pâte à souder sous les composants.

Pour pallier cette lacune des pochoirs découpés au laser, l'électropolissage est désormais utilisé.

La qualité de l'impression de pâte à souder dépend directement des performances du pochoir, en particulier pour les composants à pas fin (0,4 mm ou plus petits). Les pochoirs découpés au laser laissent souvent des bavures microscopiques ou des irrégularités sur les bords des ouvertures, ce qui peut entraîner :

- Piéger de la pâte à souder

- Provoquer une libération inégale de la pâte

- Causer des défauts tels que des soudures insuffisantes ou des ponts

Les fabricants peuvent garantir une impression cohérente et sans défauts en utilisant l'électropolissage pour fournir des parois d'ouvertures polies. Cela est essentiel pour l'assemblage SMT à pas fin ou à volume élevé.

Processus de fabrication du pochoir électropolissé :

1. Création du pochoir : À l'aide d'un processus simple, on fabrique d'abord le pochoir à partir du matériau en acier inoxydable.

2. Immersion dans une solution électrolytique : Pour le rendre électropolissé, le pochoir est immergé dans une solution électrolytique, ce qui se fait à l'intérieur d'une cellule électrochimique.

3. Application d'un courant continu (DC) : Un courant continu est appliqué au pochoir, ce qui entraîne la dissolution des ions métalliques à partir de la surface du pochoir.

4. Élimination de la couche rugueuse : Une fois les ions métalliques dissous, la couche rugueuse supérieure est enlevée. Cette couche causait des instabilités dans l'application de la pâte, mais maintenant, grâce au processus, nous obtenons une surface lisse et polie.

Science derrière les pochoirs électropolissés :

Un certain voltage est appliqué pendant le rinçage acide pour réguler la rugosité des parois des ouvertures. Essentiellement, les ions métalliques sont injectés dans le bain acide lors d'un processus de galvanisation inversée.

Étape 1 : Effet de la solution électrolytique

Lorsque la solution électrolytique est appliquée, elle laisse des charges positives sur le pochoir et transfère la charge négative vers la solution.

Étape 2 : Application du courant direct

Le pochoir est soumis à un courant continu, ce qui élimine les ions métalliques et les force à se diriger vers le pôle négatif.

Durant ce processus, l'ensemble de la surface, en particulier les parois des ouvertures découpées au laser, devient lisse et exempte d'irrégularités de surface. Le placage au nickel est parfois utilisé pour créer des parois d'ouverture lisses, mais cela a l'inconvénient de réduire la taille totale de l'ouverture du pochoir, ce qui nécessite des modifications de conception.

Processus exact de l’électropolissage d’un pochoir :

1. Préparation du Pochoir PCB

• Le pochoir en acier inoxydable découpé au laser est soigneusement nettoyé pour éliminer la poussière et la graisse.

• Le pochoir est ensuite immergé dans une solution électrolytique acide et connecté en tant qu'anode.

2. Élimination électrochimique du matériau

• Lorsqu'un courant continu est appliqué, le métal se dissout anodiquement sous des conditions contrôlées.

• Le lissage uniforme résulte de la dissolution plus rapide des asperités de surface (crêtes) par rapport aux portions en creux (vallées).

3. Traitement post-électropolissage

• Le pochoir est électropolissé, puis nettoyé à l'eau déionisée.

• Après séchage, la surface est examinée pour vérifier son homogénéité et sa lisse.

Avantages de l'Électropolissage :

Les pochoirs électropolissés offrent une précision d'impression exceptionnelle, en particulier pour les petites pastilles de PCB. La combinaison de pochoirs électropolissés et nano-revêtus de JLCPCB améliore encore ces avantages, offrant une meilleure libération de la pâte et des performances durables.

Voici quelques-uns des avantages :

- Meilleure libération grâce à une adhérence réduite de la pâte aux parois des ouvertures.

- Favorise une transmission fiable de la pâte à souder.

- Prévient les défauts et les ponts de soudure.

- Accélère et améliore l'efficacité du nettoyage des pochoirs après usage.

• Augmente la longévité des pochoirs, notamment dans des environnements à forte humidité.

Électropolissage vs. Autres Méthodes de Finition des Pochoirs :

Normes et Meilleures Pratiques :

Directives IPC :

• IPC-7525C : Les directives de conception des pochoirs recommandent une finition de haute qualité des ouvertures pour un transfert fiable de la pâte à souder.
• IPC-A-610 : Les normes d'acceptabilité soulignent l'importance d'un dépôt de soudure cohérent pour les produits de Classe 2 (commercial) et Classe 3 (haute fiabilité).

Conclusion :

Cette méthode applique une solution électrolytique sur la surface du matériau du pochoir pour affiner sa planéité. Cela peut améliorer la cohérence de l'application de la pâte à souder, bien que ce ne soit pas essentiel dans tous les cas.

(Ce processus d’électropolissage est effectué par JLCPCB.)

Lorsqu'il s'agit de pochoirs SMT, la découpe au laser est généralement privilégiée en raison de sa précision. Elle offre des délais de production rapides et une adaptabilité à différents designs. Cependant, si la précision est un critère crucial, les pochoirs PCB électropolissés représentent un excellent choix. L'étape d’électropolissage dans le processus de fabrication des pochoirs devient indispensable lors de la création de pochoirs pour des PCBs contenant des composants à pas fin densément empaquetés. Les pochoirs électropolissés améliorent le rendement de la production SMT et réduisent les taux de défauts en optimisant la libération de la pâte à souder, grâce à des parois d'ouverture plus lisses, ce qui facilite un meilleur déploiement de la pâte lors du processus d'injection. Avec une production rapide et une expédition mondiale, vous pouvez faire confiance à JLCPCB pour soutenir votre prochain projet avec des outils de qualité professionnelle.