Assemblage de circuits imprimés

Un type d’imprimante unique est utilisé pour l’application de pâte à souder lors du processus d’assemblage de circuits imprimés. Ce type d’imprimante est communément appelé imprimante à racle. Elle tire son nom des racles utilisées pour presser la pâte à souder à travers la surface du pochoir et à l’intérieur des trous du circuit imprimé. Ces racles peuvent être en métal ou en polyuréthane, selon la plage de pression requise.

Le système de vision interne de l’imprimante aligne verticalement le pochoir sur les cartes. De plus, l’imprimante utilise trois marques de référence, appelées marques fiduciaires globales, pour un positionnement du pochoir d’une précision maximale sur la carte. Plus précisément, la marque fiduciaire globale détecte et corrige immédiatement tout désalignement éventuel du circuit imprimé sur les axes X et Y, avant et pendant l’impression. Ainsi, tout déplacement de la carte ou du pochoir sous la pression générée par la racle est complètement évité.

La pression de la racle est un paramètre qui doit être contrôlé avec une attention particulière. Une pression accrue peut causer plusieurs problèmes, tels qu’un cisaillement excessif de la pâte, entraînant son étalement sur la surface plane du circuit imprimé et provoquant ce qu’on appelle des ponts et des suintements de pâte à souder. Comme la pâte est une suspension très visqueuse, elle nécessite une force importante pour s’écouler. La pression de la racle doit être suffisante pour générer une force surmontant la friction élevée entre la pâte visqueuse et le pochoir.

Une fois le mouvement de la pâte initié, celle-ci se déplace sur la largeur de la zone imprimable sous forme de rouleau contrôlé, remplissant toutes les ouvertures du pochoir tout en étant balayée de la surface supérieure du pochoir par les racles. La plage de pression standard de la racle est comprise entre 0,13 kg et 0,27 kg par centimètre linéaire de la zone imprimable.

La racle en mouvement doit induire une inertie sous l’influence de laquelle la pâte s’écoule dans les trous du circuit imprimé. Des mouvements brusques mais contrôlés des racles induisent cette inertie, ce qui explique pourquoi la vitesse est un autre paramètre à surveiller en continu. Comme la pression et la vitesse de la racle sont directement proportionnelles, la vitesse doit rester en dessous d’une valeur limite, généralement fixée à 75 mm par seconde. Des vitesses plus élevées augmentent la force de friction entre les racles et le pochoir, conduisant à une défaillance mécanique des racles avec le temps.

Le troisième paramètre essentiel de l’impression de pâte à souder est l’angle entre les racles et le pochoir. L’angle standard est fixé à 60° pour la raison suivante : il forme une inclinaison optimale permettant à la pâte de descendre par gravité dans les trous du circuit imprimé. Si l’angle augmente, cela peut provoquer l’évacuation de la pâte hors des ouvertures du pochoir, entraînant une quantité insuffisante de pâte à souder. À l’inverse, si l’angle diminue, les racles laissent un résidu de pâte à souder sur le pochoir après l’impression.

Une opération d’impression standard dure entre 15 et 45 secondes par carte. L’impression est l’étape la plus longue de l’assemblage de circuits imprimés, suivie du processus de séparation où le pochoir est retiré de la carte. Une inspection post-impression est essentielle pour assurer la qualité des dépôts de pâte à souder et leur adéquation à l’étape suivante : le montage en surface des composants électriques. Le contrôle qualité est généralement effectué à l’aide de systèmes de vision 2D intégrés à l’imprimante ou de systèmes 3D séparés.

Séparation du pochoir et nettoyage

Le circuit imprimé est séparé du pochoir à la fin du processus d’impression. Lors de la séparation, la pâte à souder doit rester dans les trous du circuit imprimé. La vitesse de retrait du pochoir est cruciale pour s’assurer que le pochoir ne retire pas de pâte des ouvertures. La vitesse linéaire régulière du mouvement du pochoir est d’environ 3 mm par seconde. La pâte à souder ne peut pas se libérer complètement des ouvertures à des vitesses plus élevées, ce qui provoque des bords élevés indésirables autour des dépôts.

Après quelques opérations d’impression, le nettoyage du pochoir garantit qu’il n’y a pas d’accumulation de particules de pâte entre le pochoir et le circuit imprimé. L’opération de nettoyage comprend deux étapes: Premièrement, le pochoir est balayé à l’aide de produits chimiques de nettoyage comme l’alcool isopropylique. Dans cette étape, la zone sous le pochoir est nettoyée. Ensuite, un nettoyage supplémentaire par aspiration se produit où les ouvertures sont nettoyées pour éviter de bloquer l’écoulement de la pâte vers les trous du circuit imprimé.

Assurance qualité de l’état du pochoir et des racles après une session d’impression

Avant l’assurance qualité des pièces mécaniques, le système de nettoyage automatisé élimine complètement les résidus de pâte à souder, de sorte que l’opérateur ait une vue claire de toute la surface du matériau. Ensuite, l’opérateur procède à une inspection visuelle des pochoirs et des racles pour vérifier si des défauts mécaniques sont apparus sur les lames et les pochoirs. Si l’opérateur remarque des dommages sur les racles ou les pochoirs, il doit remplacer la pièce défectueuse pour fournir un processus d’impression fiable et efficace.