Processo de Fabricação de Stencils com Revestimento Nano

A fabricação de stencils com revestimento nano envolve uma série de etapas de engenharia de precisão, incluindo design e desenho técnico, corte a laser, polimento, deposição do revestimento nano e inspeção de qualidade. Abaixo está uma descrição detalhada de cada estágio do processo:

1. Design e Desenho Técnico

(1) Aquisição de Dados:
Dados precisos são obtidos a partir de arquivos de design fornecidos pelo cliente (por exemplo, arquivos Gerber, layouts de PCB) ou amostras físicas do produto. Isso inclui dimensões do stencil, layouts de pads, formas e tamanhos das aberturas, além de requisitos específicos da aplicação.

(2) Desenho CAD:
Utilizando software CAD profissional, como o AutoCAD, os dados adquiridos são convertidos em desenhos técnicos 2D ou 3D precisos. Esses desenhos definem as dimensões gerais do stencil, as localizações das aberturas, formas e tamanhos, servindo como o modelo digital para o processamento posterior.

2. Corte a Laser

(1) Preparação do Material:
Chapas de aço inoxidável de alta qualidade, geralmente SUS 304, são selecionadas como material base. O material deve atender a critérios rigorosos de tolerância de espessura, planicidade e integridade mecânica.

(2) Configuração da Máquina:
As máquinas de corte a laser são calibradas com base no design do stencil. Parâmetros-chave incluem potência do laser, velocidade de corte e frequência de pulso. A chapa de aço inoxidável é fixada com segurança na mesa de trabalho para garantir precisão de corte e estabilidade do material.

(3) Corte de Precisão:
O sistema laser emite um feixe de alta energia que funde ou vaporiza localmente o aço, seguindo os caminhos das aberturas pré-programados. O processo resulta na formação de aberturas de alta precisão, geralmente alcançando tolerâncias dimensionais dentro de ±0,05 mm.

3. Polimento

(1) Polimento Mecânico:
Rodas de polimento rotativas ou compostos abrasivos são aplicados para remover rebarbas e melhorar a suavidade das bordas. A velocidade da roda e a pressão aplicada são ajustadas de acordo com a espessura do stencil e as propriedades do material, geralmente entre 1500–3000 RPM.

(2) Polimento Químico:
O stencil é imerso em uma solução química que dissolve seletivamente irregularidades microscópicas da superfície. O processo geralmente ocorre a temperaturas entre 40°C–80°C por 5–15 minutos, dependendo da condição da superfície e do acabamento necessário.

(3) Polimento Eletroquímico (Eletropolimento):
O stencil atua como ânodo em uma célula eletrolítica. A dissolução anódica do metal da superfície ocorre sob voltagem controlada (10–30 V) e densidade de corrente (1–10 A/cm²). Os tempos de processamento variam de 5–30 minutos. O eletropolimento melhora o acabamento da superfície e garante tratamento uniforme em geometrias complexas e microaberturas.

4. Deposição do Revestimento Nano

(1) Preparação do Vácuo:
Após o polimento, o stencil é carregado em uma câmara de deposição de alto vácuo. Os níveis de vácuo geralmente atingem 10⁻³ a 10⁻⁵ Pa para garantir a deposição uniforme de revestimentos em escala nanométrica.

(2) Seleção do Material de Revestimento:
Materiais de revestimento nano adequados, como liga de titânio (Ti), nitreto de titânio (TiN) ou dióxido de silício (SiO₂), são selecionados com base nas propriedades funcionais necessárias. Esses materiais são introduzidos na câmara como alvos ou fontes de evaporação.

(3) Processo de Deposição:

Duas técnicas principais:

A. Deposição por Vapor Físico (PVD):
Átomos do material são ejetados de um alvo sólido por bombardeamento iônico e depositados na superfície do stencil como uma película fina.

B. Deposição por Vapor Químico (CVD):
Reagentes gasosos sofrem reações químicas na superfície do stencil, formando uma película em escala nanométrica por deposição in-situ.

Esses revestimentos melhoram o desempenho do stencil, aumentando a resistência ao desgaste, antiaderência e definição de impressão em aplicações SMT de alta precisão.

5. Controle de Qualidade e Inspeção

(1) Inspeção Visual:
O stencil é examinado quanto a defeitos superficiais, como revestimento não uniforme, furos, rachaduras ou descamação. Um revestimento nano uniforme, liso e aderente é essencial.

(2) Verificação Dimensional:
Ferramentas de medição precisas (por exemplo, microscópios ópticos, micrômetros, medidores de espessura) são usadas para validar as dimensões gerais do stencil, tamanhos das aberturas e espessura do revestimento de acordo com as especificações de design.

(3) Testes de Desempenho:

As propriedades mecânicas e funcionais do stencil são testadas:

Teste de Dureza:
A dureza do revestimento é medida usando microdurometros.

Resistência à Corrosão:
Avaliada por meio de teste de névoa salina (ASTM B117 ou equivalente).

Hidrofobicidade:

Medida usando goniômetros de ângulo de contato para avaliar o comportamento de molhamento da superfície.

Esses testes garantem que o stencil com revestimento nano atenda a critérios rigorosos de desempenho para a fabricação de eletrônicos de alta qualidade.

A produção de stencils com revestimento nano é um processo de alta precisão que integra ciência avançada dos materiais, engenharia de superfície e tecnologia de microfabricação. Cada etapa — desde o design CAD inicial até a inspeção final — é crítica para alcançar o desempenho ideal do stencil, permitindo a deposição consistente e de alta qualidade de pasta de solda para montagens eletrônicas de próxima geração.

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