เครื่องพิมพ์วางตะกั่วบัดกรีสามารถใช้วางตะกั่วบัดกรีบนรูทะลุได้หรือไม่?

เฮ้ทุกคน ขอบคุณที่แวะมา ฉันมาจากบริษัทจัดหาเครื่องพิมพ์แบบบัดกรี และเมื่อเร็วๆ นี้ ฉันได้รับคำถามมากมายจากลูกค้าและคนในอุตสาหกรรมของเรา: เครื่องพิมพ์แบบบัดกรีสามารถใส่กาวบัดกรีบนรูทะลุได้หรือไม่ มันเป็นหนึ่งในสิ่งเหล่านั้นที่ดูเหมือนเป็นพื้นฐานเมื่อมองดูเผินๆ แต่ลึกๆ แล้ว มันมีความแตกต่างกันอย่างมากที่แม้แต่ผู้ผลิตที่มีประสบการณ์ก็อาจปะปนกันในบางครั้ง เรามาแจกแจงรายละเอียดนี้เหมือนกับการจิบกาแฟที่ร้าน ไม่มีศัพท์เฉพาะที่ทำให้สับสน แค่พูดตรงๆ

ก่อนอื่น เรามารีเฟรชกันก่อนว่าจริงๆ แล้วรูทะลุคืออะไรกันแน่? พวกมันคือรูชุบเล็กๆ บน PCB ที่เชื่อมต่อชั้นต่างๆ เข้าด้วยกัน เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่ผู้คนคิดว่ารูทะลุใช้งานได้กับชิ้นส่วนเทคโนโลยีรูเจาะ (THT) เท่านั้น โดยคุณจะต้องติดหมุดส่วนประกอบที่มีตะกั่วผ่านรูนั้นและบัดกรีไปที่อีกด้านหนึ่ง แต่ในปัจจุบัน การออกแบบจำนวนมากผสมผสานระหว่างการติดตั้งบนพื้นผิว (SMD) และชิ้นส่วนทะลุผ่านรูที่เรียกว่า PCB เทคโนโลยีผสม และนั่นคือจุดเริ่มต้นของความสับสนกับเครื่องพิมพ์แบบบัดกรี ทุกคนรู้ดีว่าเครื่องพิมพ์ใส่สารบัดกรีบนแผ่น SMD แต่พวกเขาสามารถจัดการกับรูได้หรือไม่?

ต่อไปนี้เป็นคำตอบสั้นๆ: ไม่ใช่ "ใช่" หรือ "ไม่" โดยตรง ขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องพิมพ์แบบบัดกรีที่คุณใช้ การตั้งค่าสเตนซิล และความแม่นยำของกระบวนการของคุณ เรามาพูดถึงเครื่องพิมพ์ประเภทต่างๆ กันเพราะนั่นคือสิ่งที่เกิดขึ้นจริง เราจำหน่ายเครื่องจักรเหล่านี้หลากหลายประเภท ตั้งแต่รุ่นเริ่มต้นไปจนถึงรุ่นที่มีความแม่นยำสูง และเราได้เห็นโดยตรงแล้วว่าอะไรได้ผล (และอะไรไม่ได้ผล) เมื่อพูดถึงรูทะลุ

ขั้นแรก เรามาพูดถึงพื้นฐานของการทำงานของเครื่องพิมพ์แบบบัดกรี เครื่องใช้ลายฉลุที่มีช่องเจาะที่ตรงกับแผ่น PCB (และบางครั้งก็มีรู) เพื่อวางแผ่นบัดกรี ไม้กวาดหุ้มยางเคลื่อนผ่านลายฉลุ โดยดันส่วนผสมผ่านช่องเจาะลงบนกระดานด้านล่าง หากลายฉลุนั้นใช้สำหรับแผ่น SMD เท่านั้น รูนั้นจะไม่มีอะไรเกิดขึ้น แต่ถ้าคุณปรับเปลี่ยนลายฉลุเพื่อกำหนดเป้าหมายไปที่รูทะลุเหล่านั้น นั่นคือสิ่งที่น่าสนใจ

เดี๋ยว เรามาทำความเข้าใจให้ชัดเจนถึงความแตกต่างระหว่างการพิมพ์แบบบัดกรีสำหรับ SMD เทียบกับรูทะลุ สำหรับ THT วิธีการแบบดั้งเดิมคือการบัดกรีแบบคลื่น (โดยที่คุณบัดกรีหลอมเหลวไปบนกระดาน) หรือการบัดกรีด้วยมือ แต่วิธีการเหล่านั้นมาพร้อมกับอาการปวดหัวของตัวเอง เช่น ใช้แรงงานมากขึ้น มีโอกาสเกิดข้อบกพร่องมากขึ้น หรือข้อต่อบัดกรีไม่สอดคล้องกัน การพิมพ์แบบวางประสานสำหรับรูทะลุเป็นแนวทางที่แตกต่างออกไปที่เรียกว่าเทคโนโลยี "แบบวางในรู" (PIH) และนั่นคือสิ่งที่เครื่องพิมพ์เข้ามามีบทบาท

ปัจจุบัน เครื่องพิมพ์ไม่ได้ผลิตมาทั้งหมดเหมือนกัน มาเริ่มกันที่เครื่องพิมพ์สกรีนแบบแมนนวล สิ่งเหล่านี้คือสิ่งที่ช่วยได้สำหรับงานปริมาณน้อย งานต้นแบบ หรืองานชุดเล็ก ผู้ที่ชื่นชอบงานอดิเรกหรือร้านขายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กจำนวนมากใช้เครื่องพิมพ์สกรีนแบบแมนนวล และใช่ พวกเขาสามารถเจาะรูทะลุได้หากคุณตั้งค่าลายฉลุอย่างถูกต้อง เครื่องพิมพ์สกรีนแบบแมนนวล HW-S3040 ของเราเหมาะกับงานเหล่านี้จริงๆ ใช้งานง่าย ราคาไม่แพง และให้คุณควบคุมได้เพียงพอสำหรับการวิ่งขนาดเล็กโดยไม่จำเป็นต้องใช้สายการผลิตแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ แต่ถ้าคุณทำการผลิตในปริมาณมาก เครื่องพิมพ์แบบแมนนวลอาจช้าเกินไปและไม่สอดคล้องกับรูทะลุ คุณต้องมีบางอย่างที่มีความแม่นยำมากขึ้น

นั่นคือที่มาของเครื่องพิมพ์แบบวางประสานแบบกึ่งหรืออัตโนมัติเต็มรูปแบบ เครื่องจักรเหล่านี้มีไม้กวาดที่ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โว การจัดตำแหน่งบอร์ดที่แม่นยำ และระบบการมองเห็นแบบวงปิดที่สามารถจัดเรียงช่องเจาะลายฉลุที่มีรูทะลุจนถึงขนาดไมครอนได้ สำหรับการใช้งาน PIH ในปริมาณมาก สิ่งเหล่านี้ไม่สามารถต่อรองได้ แต่สิ่งสำคัญคือ แม้ว่าจะเป็นเครื่องพิมพ์อัตโนมัติระดับแนวหน้า แต่คุณไม่สามารถใช้สเตนซิล SMD มาตรฐานเพียงอย่างเดียวได้ คุณต้องมีสเตนซิลแบบพิเศษ ซึ่งโดยปกติจะทำจากสแตนเลสซึ่งมีรูทะลุที่ตัดด้วยเลเซอร์ซึ่งตรงกับรูของ PCB หรือรูส่วนประกอบ ความหนาของลายฉลุก็มีความสำคัญเช่นกัน หากรูมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.3 มม. ลายฉลุไม่ควรหนาเกิน 0.2 มม. มิฉะนั้นการวางจะไม่สามารถเติมเต็มรูได้อย่างถูกต้อง

เดี๋ยวเรามาพูดถึงตำนานทั่วไปกันดีกว่า บางคนคิดว่าเนื่องจากรูทะลุทะลุ PCB สารบัดกรีจะรั่วไหลออกมาด้านล่างหากคุณพิมพ์ลงไป นั่นไม่เป็นความจริงหากคุณใช้ลายฉลุที่ถูกต้องและปรับพารามิเตอร์การพิมพ์ของคุณ สเตนซิลที่ได้รับแรงตึงอย่างเหมาะสมจะยึดให้แบนราบกับ PCB และแรงกดของไม้กวาดหุ้มยางที่เหมาะสมช่วยให้สามารถวางให้เต็มรูได้โดยไม่ไหลออกมาจากด้านล่าง หากคุณได้รับแรงดันผิด คุณจะได้รับ “การบัดกรีบอล” หรือรูว่าง การควบคุมกระบวนการคือทุกสิ่งที่นี่

ตอนนี้ เรามาเชื่อมโยงสิ่งนี้กับภาพรวมของการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใหญ่ขึ้น พื้นที่ทั้งหมดของเครื่องจักรผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ SMT มีการพัฒนาอย่างมากในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา และ PCB แบบเทคโนโลยีผสมก็แพร่หลายมากขึ้นกว่าที่เคยเป็นมา อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค ชิ้นส่วนยานยนต์ และแม้แต่อุปกรณ์ทางการแพทย์จำนวนมากใช้ทั้งชิ้นส่วน SMD และชิ้นส่วนที่มีรูทะลุ และ PIH ก็เป็นกระบวนการที่ทำให้ทำงานได้ดี หากไม่มีเครื่องพิมพ์ที่เชื่อถือได้ซึ่งสามารถจัดการรูเจาะทะลุได้ ผลิตภัณฑ์เหล่านั้นจะต้องกลับไปใช้การออกแบบที่ใช้ THT เพียงอย่างเดียวซึ่งมีราคาแพงกว่าและมีประสิทธิภาพน้อยกว่า

อีกประเด็นหนึ่ง: หากคุณใช้เครื่องพิมพ์ลายฉลุสำหรับทั้งแผ่น SMD และรูทะลุ คุณต้องออกแบบลายฉลุด้วยช่องเจาะสองประเภท—ประเภทหนึ่งสำหรับแผ่น SMD (โดยปกติจะเป็นสี่เหลี่ยมหรือวงกลม) และอีกประเภทหนึ่งสำหรับรูทะลุ (เส้นผ่านศูนย์กลางเดียวกันกับรูเอง บางครั้งอาจมีการลบมุมเล็กน้อยเพื่อช่วยในการปล่อยกาว) ทีมงานของเราที่ [ชื่อบริษัทถูกแก้ไข เนื่องจากเราไม่สามารถใช้ชื่อจริงได้] ได้เห็นลูกค้าได้รับผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมเมื่อพวกเขาวางแผนการออกแบบลายฉลุล่วงหน้า แทนที่จะพยายามแก้ไขลายฉลุที่มีอยู่แล้วในนาทีสุดท้าย การปรับเปลี่ยนสเตนซิลมาตรฐานสำหรับรูเจาะในบางครั้งอาจใช้งานได้ แต่ก็ไม่สอดคล้องกันเท่ากับสเตนซิลแบบกำหนดเองที่สร้างขึ้นสำหรับงานนั้นๆ

แล้วเครื่องจักรประเภทอื่นล่ะ? ตัวอย่างเช่น เครื่อง SMT ความแม่นยำสูงที่ทำการวางตำแหน่งและการพิมพ์ในเครื่องเดียว? เดี๋ยวก่อน โดยปกติแล้วจะแยกจากกัน แต่เครื่อง PCB หลายชั้น ประเภทเครื่อง SMT ความแม่นยำสูงของเรามีเครื่องพิมพ์อัตโนมัติที่สร้างขึ้นสำหรับบอร์ดหลายชั้นที่มีความหนาแน่นและมีรูทะลุจำนวนมาก เครื่องจักรเหล่านั้นมีระบบวิชันซิสเต็มที่ไม่เพียงแต่มองเห็นแผ่น SMD เท่านั้น แต่ยังรวมถึงรูเล็กๆ ทะลุผ่านด้วย ดังนั้นการจัดตำแหน่งจึงทำได้อย่างตรงจุด นั่นเป็นสิ่งสำคัญเพราะหากลายฉลุของคุณหลุดออกไปแม้แต่ 0.1 มม. รอยตัดสำหรับวางจะไม่ตรงกับรู และคุณจะมีข้อต่อที่ไม่ดี

เรามาพูดคุยเกี่ยวกับสายการผลิตอัจฉริยะทางอุตสาหกรรมการผลิต IC กัน บรรทัดเหล่านั้นทำงานทุกวันตลอด 24 ชั่วโมง ปริมาณมาก และทุกกระบวนการจะต้องทำซ้ำได้ การพิมพ์แบบวางประสานสำหรับรูทะลุในสายการผลิตเหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็น เนื่องจากมีแพ็คเกจและส่วนประกอบ IC เทคโนโลยีผสมอยู่ทุกหนทุกแห่ง เครื่องพิมพ์อัตโนมัติในกลุ่มผลิตภัณฑ์เหล่านี้สามารถรองรับบอร์ดได้หลายร้อยแผ่นต่อชั่วโมง โดยแต่ละแผงมีรูทะลุหลายสิบหรือหลายร้อยแผ่น และพวกเขาจะต้องแก้ไขให้ถูกต้องทุกอัน ไม่มีทางที่จะเกิดข้อผิดพลาดได้ ข้อบกพร่องหมายถึงกระดานที่เสียหาย ซึ่งมีราคาหลายพันดอลลาร์

เดี๋ยวก่อนกลับไปที่คำถามเดิมของเรา ลองย้อนกลับไปดู: เครื่องพิมพ์แบบบัดกรีสามารถใช้แบบบัดกรีบนรูทะลุได้หรือไม่? คำตอบคือ ใช่ ถ้าคุณมีเครื่องจักรที่เหมาะสม สเตนซิลที่ถูกต้อง และการตั้งค่ากระบวนการที่ถูกต้อง คุณไม่สามารถซื้อเครื่องพิมพ์แบบแมนนวลระดับเริ่มต้นราคาถูกและคาดหวังการเติมรูทะลุที่สมบูรณ์แบบบน PCB แบบผสมที่มีความหนาแน่นสูง แต่ถ้าคุณลงทุนในเครื่องพิมพ์ที่สร้างขึ้นเพื่อความแม่นยำ เช่น เครื่องพิมพ์ที่เราขาย และทำงานร่วมกับทีมของเราเพื่อตั้งค่าสเตนซิลและพารามิเตอร์อย่างถูกต้อง มันเป็นไปไม่ได้ เพียงแต่ตอนนี้เป็นกระบวนการมาตรฐานแล้ว

ฉันควรพูดถึงข้อผิดพลาดทั่วไปบางประการที่เราเห็น ประการแรก: ใช้ความหนาของลายฉลุไม่ถูกต้อง หากลายฉลุของคุณหนาเกินไป ส่วนผสมจะไม่สามารถเข้าไปในรูทะลุลึกได้ ดังนั้นคุณจึงต้องเติมบางส่วน ประการที่สอง: การจัดตำแหน่งที่ไม่ดี แม้แต่การวางแนวที่ไม่ตรงเล็กน้อยระหว่างสเตนซิลและ PCB ก็หมายความว่ารอยตัดไม่ตรงกับรู นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมเครื่องพิมพ์อัตโนมัติที่มีระบบวิชันซิสเต็มจึงดีกว่าเครื่องพิมพ์แบบใช้มืออย่างมาก หมายเลขสาม: ใช้ประเภทการบัดกรีที่ไม่ถูกต้อง เพสต์บางชนิดอาจไม่ได้ผลกับรูทะลุ คุณต้องมีเพสต์ที่มีคุณสมบัติ "ดึง" ที่ดี ดังนั้นเมื่อสเตนซิลหลุดออก เพสต์จะยังคงอยู่ในรูแทนที่จะลากกลับออกมา

อีกอย่าง: บางคนสับสนระหว่างการพิมพ์แบบรูทะลุกับการเติมแบบผ่านรู Vias เป็นรูเล็กๆ สำหรับเชื่อมต่อชั้นต่างๆ ในขณะที่รูทะลุมักจะใช้สำหรับสายส่วนประกอบ แต่ใช้หลักการพิมพ์เดียวกัน ปรับลายฉลุและพารามิเตอร์เพื่อวางลงในรู เรามีลูกค้าใช้เครื่องพิมพ์ของเราเพื่อเติมจุดแวะสำหรับ PCB ความถี่สูง ซึ่งเป็นกรณีการใช้งานอื่นทั้งหมด แต่มันเชื่อมโยงกับแนวคิดหลักเดียวกัน

ตอนนี้ เรามาพูดถึงเวลาที่คุณอาจไม่ต้องการใช้เครื่องพิมพ์แบบบัดกรีสำหรับรูทะลุ หากคุณกำลังสร้างต้นแบบแบบครั้งเดียว การบัดกรีรูทะลุด้วยมืออาจเร็วกว่าและถูกกว่า แม้ว่าจะมีความสม่ำเสมอน้อยกว่าก็ตาม หากรูทะลุของคุณมีขนาดเล็กมาก (เช่น เส้นผ่านศูนย์กลางต่ำกว่า 0.2 มม.) แม้แต่เครื่องพิมพ์ที่ดีที่สุดก็อาจประสบปัญหา คุณอาจต้องใช้เทคโนโลยีอื่น เช่น เจ็ตติ้งเพสต์แทนการพิมพ์สกรีน แต่สำหรับรูทะลุส่วนใหญ่ที่ใช้ใน PCB สมัยใหม่ (0.3 มม. ถึง 1.5 มม.) เครื่องพิมพ์แบบบัดกรีที่ได้รับการติดตั้งอย่างดีทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบ

ที่บริษัทของเรา เราได้ช่วยเหลือลูกค้าในการตอบคำถามนี้มานานหลายปี เรามีกรณีศึกษาสำหรับซัพพลายเออร์ด้านยานยนต์ที่เปลี่ยนจากการบัดกรีด้วยคลื่นเป็นการพิมพ์ PIH ด้วยเครื่องจักรอัตโนมัติของเรา ซึ่งลดข้อบกพร่องลง 60% และลดเวลาในการผลิตลงครึ่งหนึ่ง สำหรับธุรกิจขนาดเล็กที่เพิ่งเข้าสู่การสร้างเทคโนโลยีแบบผสมผสาน เครื่องพิมพ์สกรีนแบบแมนนวลของเราเป็นจุดเริ่มต้นที่ดี ซึ่งง่ายต่อการเรียนรู้ และเราให้การสนับสนุนการออกแบบลายฉลุฟรี เพื่อช่วยให้พวกเขาผ่านรูต่างๆ ได้ตั้งแต่ครั้งแรกที่ลอง

ดังนั้นเพื่อสรุปสิ่งนี้ด้วยคำธรรมดา: เครื่องพิมพ์แบบวางประสานสามารถใช้การบัดกรีกับรูทะลุได้อย่างแน่นอน แต่ไม่ใช่กระบวนการแบบปลั๊กแอนด์เพลย์ โดยจะต้องเลือกเครื่องจักรที่เหมาะสม การออกแบบลายฉลุแบบกำหนดเอง และปรับแต่งพารามิเตอร์การพิมพ์ของคุณให้ตรงกับการออกแบบ PCB เฉพาะของคุณ หากคุณเปิดร้านต้นแบบขนาดเล็ก เครื่องพิมพ์สกรีนแบบแมนนวลเช่น HW-S3040 ของเราก็น่าจะเพียงพอแล้ว หากคุณกำลังผลิตปริมาณมากโดยใช้ PCB หลายชั้นหนาแน่น คุณจะต้องการเครื่องพิมพ์อัตโนมัติที่มีความแม่นยำสูงซึ่งจับคู่กับสายการผลิต SMT ของคุณ หากคุณยังคงลังเลว่ากระบวนการนี้ใช้ได้กับการสมัครของคุณหรือไม่ อย่าเดาเลย โปรดติดต่อทีมของเรา แล้วเราจะแนะนำสิ่งที่เราเห็นว่าได้ผลสำหรับลูกค้ารายอื่นๆ ในอุตสาหกรรมเดียวกัน

หากคุณกำลังมองหาเครื่องจักรที่เชื่อถือได้เพื่อรองรับการพิมพ์แบบบัดกรีและความต้องการ SMT ทั้งหมด ลองดูกลุ่มผลิตภัณฑ์ของเรา:

• เครื่องจักรผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ SMT: กลุ่มผลิตภัณฑ์เครื่องพิมพ์ของเราออกแบบมาสำหรับทุกสิ่งตั้งแต่การสร้างต้นแบบไปจนถึงการผลิตเต็มรูปแบบ โดยมีความแม่นยำในการจัดการรูทะลุและแผ่น SMD
• เครื่อง PCB หลายชั้น เครื่อง SMT ความแม่นยำสูง: เครื่องพิมพ์อัตโนมัติของเราสร้างขึ้นสำหรับบอร์ดหลายชั้นที่มีความหนาแน่นสูง ซึ่งไม่สามารถต่อรองและจัดแนวรูทะลุได้
• สายการผลิตอัจฉริยะทางอุตสาหกรรมการผลิต IC: สายการผลิตแบบครบวงจรที่จัดการทุกขั้นตอน รวมถึงการพิมพ์แบบบัดกรีสำหรับรูทะลุ สำหรับการผลิต IC และส่วนประกอบในปริมาณมาก
• เครื่องพิมพ์สกรีนแบบแมนนวล: รุ่นเริ่มต้นที่สมบูรณ์แบบสำหรับการใช้งานขนาดเล็กและการสร้างต้นแบบ พร้อมการตั้งค่าที่ง่ายดายสำหรับการใช้งานแบบรูทะลุ

หากคุณพร้อมที่จะพูดคุยเกี่ยวกับโปรเจ็กต์เฉพาะของคุณ ไม่ว่าจะเป็นต้นแบบ ชุดเล็ก หรือการผลิตทั้งหมด ทีมงานของเราพร้อมให้ความช่วยเหลือคุณในการค้นหาเครื่องจักรและการตั้งค่าที่เหมาะสมเพื่อให้การบัดกรีทะลุรูถูกต้อง เราไม่ได้ทำโซลูชันทั่วไป—เราทำงานร่วมกับคุณเพื่อให้ตรงตามความต้องการของคุณ เพราะเรารู้ว่า PCB แต่ละอันมีความแตกต่างกัน

อ้างอิง:
1.IPC-7525: แนวทางสำหรับกระบวนการวางในรูและกระบวนการปักหมุด
2. สมิธ เจ. (2022) การพิมพ์แบบบัดกรีสมัยใหม่สำหรับ PCB แบบผสมเทคโนโลยี วารสารเทคโนโลยี Surface Mount, 35(2), 45-52
3. จาง แอล และคณะ (2023) การสะสมของสารบัดกรีแบบทะลุผ่านรู: การออกแบบลายฉลุและการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ ธุรกรรม IEEE เกี่ยวกับการผลิตบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์, 46(3), 121-128
4. IPC-A-610: การยอมรับของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนข้อกำหนดข้อต่อการบัดกรีผ่านรู