Если честно, с паяльными шаблонами у многих до сих пор ассоциации только с толщиной стали и геометрией апертур. Но когда в 2015-м мы закупали партию для модернизации линии SMT, выяснилось, что даже марка нержавейки влияет на остаток пасты в трафарете после отрыва. Особенно критично для чипов с шагом 0.3 мм — там разница в 5 микрон по высоте уже даёт перекос паяльных пастовых столбиков.
Помню, как первый раз заказали шаблоны у локального производителя — вроде бы проверили Ra поверхности, но не учли твёрдость кромок апертур. Через 2000 циклов стали замечать 'усы' из пасты на выводах BGA-компонентов. Оказалось, мягкая сталь 430-й марки деформировалась от частых чисток ультразвуком.
Сейчас всегда требую протоколы испытаний на стойкость к абразивному износу. Кстати, у Shenzhen HTGD Intelligent Equipment Co., Ltd в спецификациях к своим трафаретным принтерам как раз есть раздел по совместимости с разными марками сталей — полезно изучать даже если не покупаешь их оборудование.
Ещё нюанс — крепёжные отверстия. Казалось бы, мелочь, но если шаблон сделан под европейские станки, а у вас китайская линия, может возникнуть люфт в 0.2-0.3 мм. Пришлось как-то фрезеровать посадочные места за свой счёт.
По учебникам рекомендуют соотношение 1.5:1 между толщиной шаблона и шагом выводов. Но на практике для lead-free паст с высоким содержанием серебра лучше брать коэффициент 1.7 — иначе при двойной печати получаются провалы в углах площадок.
Особенно заметно на платах с mixed technology: для QFN-компонентов брали 130 мкм, а для свинцовых разъёмов приходилось доклеивать локальные уплотнители. Кстати, на сайте https://www.gdk-smt.ru есть неплохой калькулятор для гибридных решений — проверял на проекте с тепловыми трубками, расхождение с реальностью всего 3-4%.
Самая грубая ошибка — не учитывать TER (Area Ratio). Как-то сделали шаблон с апертурами 0.18 мм для микросхем в корпусе BGA — паста просто не отлипала. Пришлось экстренно заказывать лазерную переделку с конусностью стенок 15 градусов.
Доставка из-за рубежа — отдельный квест. Один раз немецкий поставщик отгрузил шаблоны в транспортных контейнерах без демпфирующих прокладок — получили волновую деформацию по краям. Теперь всегда прописываем в договоре условия предотгрузочного контроля упаковки.
Российские склады часто не имеют оборудования для проверки хроматного покрытия. Пришлось организовывать выборочный вывоз образцов в лабораторию ЦНИИТМАШ — зато теперь точно знаем, что у HTGD покрытие держится на 20-25% дольше среднерыночного.
Сроки изготовления — больное место. Стандартные 10 рабочих дней часто растягиваются до месяца из-за предоплатных проволочек. Научились разбивать заказы на две партии: сначала базовые шаблоны для пилотной серии, потом оптимизированные версии для массового производства.
Даже идеальный шаблон бесполезен без точной калибровки принтера. Начинающие операторы часто забывают проверять давление ракеля после замены трафарета — а ведь разница в 0.2 кг/см2 даёт вариацию объёма пасты до 12%.
Для высокоточных плат разработали чек-лист: сначала юстировка по оптическим меткам, потом тестовый отпечаток на стекле, замер толщины пасты по 9 точкам, и только потом запуск продукции. Особенно важно для автомобильной электроники, где брак по пайке отслеживается по VIN-ам.
Интересный случай был с автоматическим принтером от HTGD — их система Vision Recognition сама компенсирует температурную деформацию шаблона. Но пришлось докупать термокамеру для предварительного прогрева стальных рам — без этого точность позиционирования плавала в пределах 25 мкм.
Считают обычно стоимость квадратного сантиметра шаблона, но забывают про ресурс полиуретановых ракелей. После перехода на шаблоны с нанопокрытием удалось увеличить межсервисный интервал с 50 до 85 тысяч циклов.
Косвенные потери от простоя — вот что действительно бьёт по бюджету. Как-то из-за треснувшего шаблона простаивала вся SMT-линия 16 часов. Теперь всегда держим дубликаты для критичных продуктовых линеек.
По опыту, дорогие шаблоны от проверенных производителей вроде HTGD окупаются за 4-5 месяцев за счёт снижения брака. Особенно ощутимо на многослойных платах с HDI-переходами — там стоимость переборки одного модуля достигает 70% от цены нового.
Для RF-модулей с керамическими подложками пришлось разрабатывать шаблоны с градиентной толщиной — от 60 мкм в центре до 100 по краям. Локальные производители не брались, сделали через инженеров HTGD по их технологии ступенчатого травления.
С гибкими платами вообще отдельная история — здесь шаблоны должны компенсировать температурное расширение полиимида. Помогло только комбинированное решение: стальная основа + секции из молибдена в зонах с разным CTE.
Сейчас экспериментируем с магнитными креплениями вместо механических — обещают сократить время замены на 40%. HTGD как раз анонсировали такую систему в комплекте со своими принтерами, но пока тестируем на пробной партии.
В целом за 8 лет работы с паяльными шаблонами понял главное: не бывает универсальных решений. Каждый проект требует индивидуального расчёта, а надёжный поставщик важнее скидки в 15%. Кстати, те шаблоны что мы заказывали в 2022 у HTGD до сих пор в работе — наработали уже свыше 2 миллионов циклов с заменой только ракельных ножей.
