Montaje de Circuitos Impresos

El tipo de impresora única se utiliza para la aplicación de pasta de soldadura durante el proceso de Montaje de Circuitos Impresos. Este tipo de impresora se conoce comúnmente como impresora de cuchilla squeegee. Recibe su nombre de las cuchillas squeegee utilizadas para presionar la pasta de soldadura sobre la superficie de la plantilla y dentro de los agujeros del Circuito Impreso. Estas cuchillas pueden estar hechas de metal o poliuretano, dependiendo de los rangos de presión que necesiten generar. El sistema de visión interno de la impresora alinea verticalmente la plantilla sobre las placas. Además, la impresora utiliza tres fiduciales, comúnmente llamados marcas fiduciales globales, para el posicionamiento de máxima precisión de la plantilla sobre la placa. Específicamente, la marca fiducial global determina y corrige inmediatamente cualquier desalineación eventual del Circuito Impreso en los ejes X e Y, tanto antes de la operación de impresión como durante la misma. De esta manera, se evita por completo el posible desplazamiento de la placa o la plantilla bajo la presión generada por la cuchilla squeegee.

La presión del squeegee es un parámetro que debe controlarse con especial atención. Una presión aumentada puede causar múltiples problemas, como un mayor cizallamiento de la pasta, lo que provoca su esparcimiento sobre la superficie plana del Circuito Impreso y causa lo que se conoce como puentes y sangrado de la pasta de soldadura. Dado que la pasta es una suspensión altamente viscosa, requiere una fuerza significativa para fluir. La presión del squeegee debe ser suficiente para generar la fuerza que supere la alta fuerza de fricción entre la pasta altamente viscosa y la plantilla. Una vez que se inicia el movimiento de la pasta, esta viaja a lo largo del ancho del área imprimible en un rodillo controlado, llenando todas las aperturas de la plantilla mientras es barrida de la superficie superior de la misma por las cuchillas squeegee. El rango de presión operativa estándar del squeegee está entre 0.13 kg y 0.27 kg por centímetro lineal del área imprimible. El squeegee en movimiento debe inducir inercia, bajo cuya influencia la pasta fluye dentro de los agujeros del Circuito Impreso. Los movimientos abruptos pero controlados de los squeegees inducen inercia, razón por la cual la velocidad es otro parámetro que debe monitorearse continuamente. Dado que la presión y la velocidad del squeegee son directamente proporcionales, la velocidad debe mantenerse continuamente por debajo del valor límite superior, generalmente 75 mm por segundo. Las velocidades más altas inducen una mayor fuerza de fricción entre las cuchillas y la plantilla, lo que conduce al fallo mecánico de las cuchillas con el tiempo.

El tercer parámetro esencial de la impresión de soldadura es el ángulo entre los squeegees y la plantilla. El ángulo establecido regularmente es de 60° por la siguiente razón: forma una inclinación óptima para que la pasta se mueva hacia abajo hacia los agujeros del Circuito Impreso por gravedad. Si el ángulo aumenta, puede causar el arrastre de la pasta fuera de las aperturas de la plantilla y, en consecuencia, una cantidad insuficiente de pasta de soldadura. Por el contrario, cuando el ángulo disminuye, las cuchillas dejan un residuo de pasta de soldadura en la plantilla después de que el squeegee ha completado una impresión.

Una operación de impresión regular dura entre 15 y 45 segundos por placa de circuito impreso. La impresión es el paso más largo en el Montaje de Circuitos Impresos, seguido del proceso de separación, en el cual la plantilla se separa del Circuito Impreso. La inspección posterior a la impresión es esencial para garantizar la calidad de las capas de pasta de soldadura depositadas y su idoneidad para el siguiente paso: el montaje superficial de componentes eléctricos. El aseguramiento de la calidad generalmente se realiza con sistemas de visión 2D únicos en la impresora o sistemas 3D independientes.

Separación y limpieza de plantillas

El Circuito Impreso se separa de la plantilla al finalizar el proceso de impresión. Durante la separación, la pasta de soldadura debe permanecer en los agujeros del Circuito Impreso. La velocidad de retirada de la plantilla es crucial para garantizar que esta no extraiga pasta de las aperturas. La velocidad lineal estándar del movimiento de la plantilla es de aproximadamente 3 mm por segundo. A velocidades mayores, la pasta de soldadura no puede liberarse completamente de las aperturas, lo que provoca bordes elevados no deseados alrededor de los depósitos.

Después de varias operaciones de impresión, la limpieza de la plantilla asegura que no haya acumulación de partículas de pasta entre la plantilla y el Circuito Impreso. La operación de limpieza consta de dos pasos: primero, la plantilla se barre con productos químicos de limpieza como alcohol isopropílico. En este paso, se limpia el área debajo de la plantilla. Luego, se realiza una limpieza adicional con aspirado, donde se limpian las aperturas para evitar el bloqueo del flujo de pasta hacia los agujeros del Circuito Impreso.

Aseguramiento de calidad de la plantilla y estado de las cuchillas después de una sesión de impresión

Antes del aseguramiento de calidad de las partes mecánicas, el sistema de limpieza automatizado elimina por completo los residuos de pasta de soldadura, de modo que el operador tenga una visión clara de toda la superficie del material. Luego, el operador procede con una inspección visual de las plantillas y cuchillas para verificar si ha surgido algún defecto mecánico tanto en las cuchillas como en las plantillas. Si el operador detecta algún daño en las cuchillas o plantillas, debe reemplazar la parte defectuosa para garantizar un proceso de impresión confiable y eficiente.