Трафарет SMT (SMT Stencil) — это ключевая технологическая оснастка для процесса поверхностного монтажа (Surface Mount Technology, SMT), представляющая собой тонкий лист с апертурами (отверстиями), точно соответствующими контактным площадкам (land) на печатной плате (printed board). Через эти апертуры с помощью ракеля (squeegee) на плату наносится точная доза паяльной пасты (solder paste) или клея-адгезива (adhesive).
Конструкция и материалы
Современные трафареты обычно нарезаются с помощью лазерной резки из нержавеющей стали (stainless steel) марки 304 или 316 толщиной от 80 до 250 мкм. Для специальных применений используются никелевые трафареты или трафареты с нанопокрытиями (nanocoating) для улучшения смачивания и очистки. Рамка трафарета, как правило, алюминиевая, а для натяжения полотна применяется полиэстеровая или стальная сетка.
Технология изготовления апертур
Основным методом изготовления является лазерная резка (laser cutting), обеспечивающая высокую точность и гладкость стенок апертуры. Для улучшения схода пасты стенки апертур выполняют с небольшим конусом (сужающимся к плате) или обрабатывают электрохимической полировкой (electropolishing). Для корпусов с ультрамелким шагом (uBGA, 01005) применяют инкрементальную ступенчатую толщину трафарета (step stencil).
Ключевые параметры
Основными параметрами трафарета являются толщина, которая определяет объём наносимой пасты, и отношение сторон апертуры (aspect ratio) — соотношение ширины апертуры к толщине трафарета. Рекомендуемое значение для качественного схода пасты — не менее 1.5. Для обеспечения точности важны точность совмещения (registration) апертур с контактными площадками платы и качество стенок (wall quality) апертур.
Процесс нанесения пасты
Трафарет точно совмещается с платой по реперным знакам (fiducial mark). При движении ракеля под определённым углом и давлением паста вдавливается в апертуры и смазывается по их стенкам, оставаясь на контактных площадках после подъёма трафарета. Этот процесс называется трафаретной печатью (stencil printing).
Области применения
Трафарет SMT является неотъемлемой частью линий сборки для любых электронных устройств — от смартфонов до промышленных контроллеров. Помимо нанесения паяльной пасты, аналогичные трафареты применяются для дозирования теплопроводных паст, клеев-адгезивов и конформных покрытий.
Источники: Требования к проектированию и изготовлению SMT-трафаретов установлены в стандарте IPC-7525.