ステンシル

Jun 12, 2024

イマジニアリング社、イリノイ州エルク グローブ ヴィレッジ

長年にわたり、ステンシル印刷は、表面実装アセンブリのプリント基板 (PCB) にはんだペーストを塗布する標準的な方法でした。 これは、はんだペーストを塗布する耐久性のある方法を提供してきましたが、組み立て作業においてある製品から別の製品への変更を大幅に遅らせ、コストを追加するという困難が常にありました。 新しい小型の電子機器アセンブリにおける重大な課題は、コンポーネント間のサイズの大きな違いです。 したがって、1 つのステンシルで各コンポーネントに適切な量のはんだペーストを塗布することは困難です。 最大の問題は、ラインですでに稼働している量産を中断することなく、クイックターンのプロトタイプを製造する方法です。 製品の切り替えには時間のかかるステンシル印刷プロセスの調整が必要ですが、製品を切り替えるために高価な組立ラインを不必要に停止する必要があります。 ステンシルの技術では、実行中にはんだペーストの量を部品ごとに変えることができないことが、依然としてはんだ付けの品質に最大の影響を与えています。

独自の吐出方式により、ジェット印刷によるはんだペーストの高速塗布を可能にしました。 この技術では、ガーバー ファイルで必要な位置にある PCB 上に、イジェクタ機構を介してカートリッジからはんだペーストの小さな液滴を噴射します。 エジェクタ システムは 1 秒あたり最大 500 滴の速度で動作するため、オンザフライではんだペーストの印刷が可能になります。 ジェット印刷に使用されるさまざまな種類のはんだペーストは、標準カートリッジで提供されます。 カートリッジは数秒で素早く機械に取り付けられるため、数分で錫/鉛から鉛フリーはんだペーストに切り替えることができます。 はんだペースト カートリッジ上のバーコード ラベルとカセット内の識別チップにより、間違った種類のはんだペーストや期限を過ぎたはんだペーストが誤ってロードされることがなくなります。

電子識別バーコードラベルとカセットメモリーにより、機械の設定が自動化されます。 ペーストコードの種類を入力すると、印刷を開始できます。 タッチレス ジェット印刷技術は PCB に力を加えないため、サポート ピンが必要なく、開始から終了までの速度がさらに向上します。 さらに、印刷プログラムは基準マークに基づいて PCB ボードの伸びに合わせて自動的に位置合わせおよび調整します。 正確な温度制御により、はんだペーストの粘度を常に適切に保つことができ、塗布精度の向上につながります。

このプロセスはソフトウェアによって完全に制御されます。 はんだペーストの量はオンデマンドで変更できます。 インクジェット印刷プロセスにより、はんだペーストの堆積を 3 次元で正確に制御できます。 個々のパッド、コンポーネント、パッケージごとに塗布する必要があるはんだペーストの量、面積範囲、高さ、層を微調整することが可能です。 インクジェットでは、最小ピッチ 0.4 mm (16 mil) のコンポーネントのパッドを印刷できます。 このレベルの制御により、小さな堆積物を大きな堆積物の隣に印刷することができますが、これはステンシルでは困難であり、時間のかかる手はんだ付け作業につながりました。 高い柔軟性を維持するために、印刷プログラムは、改訂が必要な場合にその場で簡単に調整できます。

ステンシルを使用しないことにより、下面拭き取り用の特殊な紙が不要になる、ステンシル洗浄機が不要になる、ステンシルの清掃と保管が不要になる、取り扱い中にステンシルを損傷するリスクがなくなるなど、その他の時間短縮のメリットが得られます。

この作業は、Imagineering, Inc. の Khurrum Dhanji によって行われました。詳細については、ここをクリックしてください。

この記事は、NASA Tech Briefs Magazine の 2016 年 1 月号に初めて掲載されました。

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