Degradacja nanopowłok szablonu

Na te pytania stara się odpowiedzieć Jim Hall, współautor bloga Board Talk: ‘Nano oznacza dziesięć do minus dziewiątej metra i nie ma praktycznego sposobu na zmierzenie grubości nanopowłoki poza laboratorium. Trzeba też powiedzieć, że nanopowłoki ewoluowały w ciągu ostatnich kilku lat, a nowe ulepszenia wychodzą niemal co miesiąc. W tym momencie należy polegać na informacji płynącej od producentów, jak długo nanopowłoka powinna wytrzymać i czy ulega degradacji. [...] Oczywistą oznaką degradacji jest pojawianie się defektów, które próbowano wyeliminować nakładając nanopowłokę. Taki szablon powinien umożliwiać lepsze uwalnianie, bardziej spójne osady i mniej rozmazywania się pasty na spodniej stornie, ograniczając konieczność czyszczenia. […] Powinno się w jakiś sposób monitorować zmiany procesu drukowania pasty lutowniczej, obserwując różnice w wysokości lub objętości depozytu w miarę degradacji nanopowłoki. […] Nie mamy zbyt bogatych doświadczeń w tej dziedzinie, jednak jestem pewien, że w przypadku różnych materiałów żywotność będzie się różnić i zdecydowanie najlepszym wskaźnikiem stopnia degradacji powinna być wydajność drukowania’.

W omawianej sprawie wypowiada się też Edward Hughes z firmy Aculon, producenta nanopowłok: ‘Jako producent nanopowłok dla wielu branż, posiadamy sporą wiedzę na temat nakładania nanopowłok i pomiaru ich obecności, a także na temat najlepszych praktyk nakierowanych na przedłużanie ich żywotności. Po pierwsze, w przypadku dominującej w branży powłoki do szablonów, tj. wersji odpornej na wycieranie, czasami nazywanej powłoką jednowarstwową, najprostszym sposobem pomiaru obecności powłoki jest użycie pisaka typu dyne [ich cena to około 10USD]. Jeśli płyn pisaka dyne się skupia się w zwarte plamy, oznacza to, że szablon nadal ma właściwości hydrofobowe, a powłoka jest nadal obecna. […] Jeśli chodzi o trwałość, wielu klientów z USA informuje nas, że powłoki jednowarstwowe są stabilnym rozwiązaniem, jednak prawda jest taka, że … to zależy. Należy regularnie sprawdzać szablon za pomocą pisaka dyne, aby upewnić się, że powłoka nadal działa zgodnie z założeniami. Można również powiedzieć, że wiele zakładów w USA wykonuje na nim 10.000-25.000 cykli drukowania, podczas gdy z w Azji, liczba cykli może wynosić nawet 50.000 […].

4-letnie doświadczenie w pracy technologią nanopowłok pozwoliło nam wskazać na szereg praktyk, mających na celu poprawę ich trwałości:

1. Używaj miękkiego, nieściernego papieru do wycierania spodniej strony szablonu, np. DEK Eco SC-ER360

2. Zamiast suchej chusteczki używaj chusteczki z rozpuszczalnikiem

3. Używaj środków czyszczących o neutralnym pH

4. Zmniejsz częstotliwość wycierania pod szablonem.

Jeśli stwierdzisz, że jednowarstwowa powłoka zanika, jedną z największych zalet powłok odpornych na ścieranie jest to, że w przeciwieństwie do systemu polimerowego o grubszych warstwach jest to, że można ją ponownie nałożyć. Zapewnia to kilka korzyści, takich jak zwiększona wydajność, możliwość przeróbek, lepsza spójność druku dzięki zmniejszonym wahaniom objętości druku i zmniejszone zużycie materiałów eksploatacyjnych w efekcie rzadszego wycierania szablonu.

W dalszej części wypowiedzi Edward Hughes wskazuje na kilka wad polimerowego wykończenia szablonu. Przede wszystkim, nie można go przerabiać/naprawiać, ponieważ wymaga to specjalistycznego sprzętu i procesu utwardzania. Jego zdaniem grubsza powłoka polimerowa może być również mniej spójna ze względu na większą zmienność grubości powłoki, która wynosi 2-4 mikrony. Ponadto, powłoka polimerowa zużywa się najczęściej w otworach, skąd może też odpryskiwać i nie ma dobrego testu, który by mierzył proces jej degradacji. Z drugiej strony, powłoki polimerowe radykalnie zwiększają wydajność przenoszenia - według niektórych opracowań, wydajność transferu zwiększa się o 20-40%.

Powłoki polimerowe i cienkie nanopowłoki odporne na wycieranie porównuje też Rodney Wade z FCT Assembly: ‘Bezbarwne, jednowarstwowe powłoki typu wip-on nakłada się tylko na powierzchnię szablonu, a nie w jego apertury. Ten rodzaj powłoki zwykle nie jest zbyt trwały i w niektórych przypadkach szybko ulega degradacji. Inną wadą tego typu powłoki jest fakt, że jest ona hydrofobowa, co utrudnia przepływ pasty przez otwory: ponieważ powłoka nie pokrywa ścianki apertury, stawiając opór przepływowi pasty na pad, co powoduje zmniejszenie się objętości depozytu. Zaletą jest natomiast zmniejszenie częstotliwości czyszczenia spodniej strony szablonu, zmniejszenie mostkowania i lepszy  profil depozytu.

Usieciowane powłoki polimerowe są znacznie trwalsze, zwykle wytrzymując cały okres użytkowania szablonu. Ten rodzaj powłoki zapewnia lepszą wydajność transferu, lepsze uwalnianie pasty i podobnie jak poprzednio omawiany typ, zmniejszenie częstotliwości czyszczenia szablonu, zmniejszenie ilości defektów mostkowania i poprawa proflu depozytu. Do powłok polimerowych łatwo można dodać barwnik, co ułatwia operatorom jej zobaczenie i sprawdzenie, czy ulega degradacji w miarę upływu czasu. W przypadku powłok polimerowych sposób nałożenia na arkusz jest równie istotny lub nawet ważniejszy niż sam rodzaj powłoki. Równomierne pokrycie powierzchni szablonu i ścianek otworów jest kluczem do uzyskania najlepszej powłoki.

Grubość powłoki różni się w zależności od dostawcy. Zazwyczaj grubość wynosi 2-4 nm dla monowarstwy i 1-4 mikronów dla powłok polimerowych.

'Istnieje kilka sposobów wykrywania grubości powłok, ale wykonanie tego w warunkach produkcyjnych jest niełatwe i kosztowne. Najprostszym sposobem sprawdzenia, czy powłoka jest nadal skuteczna, jest wzięcie markera permanentnego i próba zaznaczenia pokrytego warstwą obszaru. Tusz powinien skupiać się w jednolite plamy i łatwo zmazywać się za pomocą szmatki. Oznacza to jednak jedynie, że napięcie powierzchniowe w tym obszarze jest dobre lub złe, niezależnie od tego, czy powłoka nadal pozostaje na ściankach apertury, czy nie. Niektóre powłoki zawierają z kolei śladowy barwnik, który można łatwo zobaczyć w świetle UV' kończy Rode Wade.

Zapraszamy na TEK.day Wrocław, 14 marca 2024. Zapisz się już dziś!

Zdjęcie tytułowe: © Beam On