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Impressão Serigráfica


V-  Impressão Serigráfica – Impressora Serigráfica e Stencil

1. Aspectos Gerais da Impressora Serigráfica
a) Impressora Serigráfica
a.1) Pressão
a.2) Velocidade


b) Tipos de Impressoras Serigráficas
b.1) Manual

b.2) Semi-Automática
b.2.1) Mylar

b.2.2) Sistemas Semi Automáticos com Câmaras
b.2.3) Sistemas Automáticos


c) Estrutura da Impressora Serigráfica 

d) Cabeças  de Impressão
d.1) Cabeça Pivotante

d.2) Cabeça Programável
d.3) Cabeça Reométrica 


e) Limpador de Stencil 

f) Ferramentas de Suporte da PCI (Tooling)

g) Inspeção da Pasta de Solda em 2D e 3D

h) Dispensador de Pasta de Solda


2. Abstrato para stencil


3. Introdução

4. Corrosão Química

5. Eletropolimento

6. Abertura Trapezoidal através de corrosão química

7. Tecnologia Mista

8. Tecnologia Híbrida

9. Material da lâminas de Stencil 


1. Aspectos Gerais da Impressora Serigráfica 

Já tivemos oportunidade de observar a importância da pasta de solda no processo SMD. Agora veremos a importância da especificação técnica do Equipamento de Impressão Serigráfica (Screen Printer) e fabricação das telas, que comercialmente, chamamos de stencil, ou em raros casos de lâmina. 

a) Impressora Serigráfica



A aplicação principal da Impressora Serigráfica, também conhecida pelo termo em inglês “Screen Printer” e doravante denominada Impressora Serigráfica, é a aplicação de pasta de solda em PCI’s com tecnologia SMD. No entanto, é cada mais freqüente sua utilização para aplicação de adesivo. Outras aplicações como máscara de solda e pastas condutivas são consideradas.

Impressoras Serigráficas aplicam pasta de solda nas ilhas (conexões elétricas) das PCI’s através das aberturas do stencil que são confeccionados quimicamente ou por processo laser, como veremos neste capítulo com um número maior de detalhamento.

Esta aplicação é feita por um rodo de metal que em movimento, proporciona a rolagem da pasta de solda sobre o stencil. Além da rolagem, a pressão aplicada ao rodo faz com que a pasta penetre nas aberturas, tomem sua forma e após a retirada do stencil, se fixem nas ilhas da PCI.

Normalmente o movimento dos rodos, que são fabricados de poliuretano ou metal (aço inoxidável) tem seu movimento no sentido frontal – traseiro ou vice-versa.

ponto de partida para o ajuste de pressão e velocidade dos rodos poderá ser o seguinte:

a.1) Pressão – 1 lb/ polegada linear 


Caso sua PCI tenha o comprimento de 10” (254 mm), o comprimento do rodo poderá ter em média 12” e a pressão inicial aplicada poderá ser de 12 libras (~5,5 kgs). A partir deste ponto de partida, a pressão deverá ser ajustada, em conjunto com a velocidade, até se obter a melhor definição da pasta de solda.

Recomenda-se que se tenha uma folga de 1/2” de cada lado do rodo em relação ao comprimento total da PCI para que toda a pasta possa ser aplicada em sua extensão sem que ocorra falhas de impressão por falta de solda.

No caso de bombas reométricas, assunto que trataremos a seguir, esta regra vale em termos de pressão, mas não em termos de folga nas extremidades das lâminas. Recomenda-se que se deixe uma folga mínima entre o comprimento das lâminas e o comprimento total da PCI. Isto se deve ao fato que a pasta alojada nas extremidades do reservatório efetua sua rolagem sem ser aplicada na PCI e perde seus componentes voláteis, sofrendo ressecamento.


a.2) Velocidade – 1”/seg. 

Esta segunda variável depende diretamente da pasta de solda utilizada. Normalmente o fabricante da pasta de solda informa na documentação técnica da todos os parâmetros necessários para a obtenção de uma deposição adequada. Além de pressão e velocidade, todas as temperaturas de refusão também são fornecidas.

Existem casos de pastas que permitem velocidades de impressão em até 8”/seg.

O fabricante da pasta de solda recomenda ainda a espessura do stencil em relação ao menor passo entre terminais onde a pasta será aplicada. 
Exemplos típicos são:


Stencil fabricado por tecnologia laser com espessura de 0.006” (6 mils) para passo entre terminais de 0.020” (20 mils) e espessura de 0.008” (8mils) para passo entre terminais de 0.025” (25 mils).
O material do rodo também é recomendado. Normalmente o material do rodo é o aço inoxidável, mas vemos nas literaturas o poliuretano com dureza de 90 shore.
O diâmetro da pasta para rolagem sobre o stencil tem recomendação entre 1 – 1,5 cm. Abaixo deste limite alguns problemas podem ocorrer tais como insuficiência e/ou ausência de solda nas ilhas da PCI.


Algumas pastas apresentam força de aderência superior. Por este motivo o fabricante fornece a velocidade de destacamento do stencil em relação a PCI.


Para sua informação, o stencil e PCI ficam em contato durante a impressão da pasta de solda e a velocidade de destacamento tem influência direta da deposição da pasta na PCI.




b) Tipos de Impressoras Serigráficas

b.1) Manual

Seu uso se limita a aplicações em protótipos ou pequenas produções. O passo entre terminais não pode ser inferior a 0.025”.

O fator complicador é que o cliente que utiliza o processo manual ainda faz uso do rodo de poliuretano e stencil fabricado através de corrosão química. Neste mesmo capítulo você terá oportunidade de verificar esta tecnologia e verificar os problemas potenciais que eventualmente ocorrem.
A velocidade e pressão são inconstantes, pois dependem diretamente do operador. 
Com o passar do tempo e a conseqüente fadiga do operador, a pressão e velocidade se alteram e a qualidade fica comprometida.
Vale a pena lembrar que os maiores problemas encontrados no processo produtivo da tecnologia SMD ocorrem por causa de uma aplicação de pasta de solda inconsistente.

b.2) Semi-Automática

Sua denominação deriva do fato de que as PCI são alimentadas na Impressora Serigráfica manualmente, mas o movimento dos rodos é automático, isto é, tem pressão e velocidade ajustáveis e controladas por células de carga.

A fixação da PCI sobre a mesa da Impressora Serigráfica semi-automática se dá através de pinos guia trabalhando em conjunto com ventosas.
Dedicaremos uma seção especial a fixação da PCI tal é seu grau de importância no processo de aplicação de pasta de solda.
O registro da PCI em relação ao stencil se dá através da utilização de um filme de Mylar ou, em casos onde se necessite uma maior precisão (aplicação de pasta de solda para um componente “fine pitch”) o uso de sistemas semi -automáticos com câmaras.

b.2.1) Mylar

Por ser um equipamento semi-automático normalmente a PCI é posicionada em uma mesa que se desloca automaticamente e lateralmente até a área de impressão e após a operação de impressão serigráfica, retorna a sua posição original para ser retirada.

O registro da PCI em relação ao stencil é feito através de um quadro com filme de Mylar. A primeira impressão serigráfica é feita sobre o Mylar que é transparente e está posicionado sobre a PCI que irá receber a pasta de solda.
A mesa retorna para sua posição inicial. A Impressora Serigráfica possui ajuste em X, Y e q e assim se sobrepõe à imagem impressa no transparente Mylar e a PCI que se encontra sob o filme de Mylar. Os ajustes necessários são feitos, retira-se o Mylar, verifica-se o registro que foi feito manualmente e inicia-se a produção.

Este tipo de processo de impressão é recomendado para passos entre terminais de, no mínimo, 0,020” (20 mils). Abaixo disto, se torna crítico e inconstante.

b.2.2) Sistemas Semi Automáticos com Câmaras 

O posicionamento e alimentação da PCI ocorrem da mesma forma que o processo anterior. O único detalhe é que antes da PCI ser alimentada para posterior operação de impressão serigráfica, ocorre o registro da PCI em relação ao stencil.

Este registro se dá através da imagem dos pontos fiduciais ou pontos específicos e pré-determinados. Normalmente quando não utilizamos fiduciais, elegemos ilhas localizadas diagonalmente entre si para que tenhamos o melhor registro possível.

Os Sistemas Semi Automáticos com Câmaras permitem a visualização destas imagens e servem como matriz para o futuro registro. Em geral estes pontos gravados apresentam coloração vermelha para o operador. O próximo passo é o operador posicionar a PCI nos finos de fixação que atuam em conjunto com ventosas, como mencionado anteriormente. A partir deste ponto o operador deverá utilizar as imagens gravadas que aparecem no monitor, sobrepor estas imagens em relação aos pontos coincidentes na PCI até que os pontos gravados tornem-se, normalmente, verdes. Esta alteração de cor nos pontos gravados no monitor do sistema indica que o registro ocorreu e que a PCI está apta a receber a pasta de solda.

Este sistema proporciona a impressão de passos em até 0.016” (16 mils) e a velocidade de impressão vai depender totalmente do tempo que o operador vai efetuar o registro da imagem em relação a PCI mais o tempo de impressão propriamente dito.

b.2.3) Sistemas Automáticos 

Este processo é amplamente utilizado em produções de médio/alto volume. A PCI é alimentada através do transportador interno da Impressora Serigráfica. Tem seu percurso interrompido por um limitador mecânico (sttoper) e já próxima da posição de impressão.  A partir daí um sistema automático de visão verifica os pontos fiduciais da PCI e stencil simultaneamente, divide os eventuais erros, e posiciona a PCI na sua melhor condição em relação ao stencil para receber a pasta de solda.

É sem dúvida o sistema mais preciso e permite imprimir pasta de solda em componentes com passo entre terminais em até 0.012” (12 mils).

As velocidades de impressão, considerando carga/descarga da PCI e impressão da pasta de solda, podem chegar em 12 segundos

c) Estrutura da Impressora Serigráfica

Apresentam duas modalidades: perfil soldado e ferro fundido.




O perfil soldado comumente utilizado em equipamentos de pequeno porte ou que não requerem altas velocidades inerciais. No processo produtivo apresentam a soldagem dos perfis e posterior usinagem para pontos de apoio e fixação das demais montagens e sub montagens.
Os equipamentos utilizados em alta produção e que necessitam uma maior rigidez em seu conjunto são fabricados em ferro fundido e recebem usinagem para os pontos de apoio e fixação das demais montagens e sub montagens.

d) Cabeças de Impressão

As opções são variadas em decorrência da necessidade de controle dos parâmetros e precisão da impressão em altas velocidades.
Para equipamentos semi-automáticos, a cabeça pivotante é utilizada por fatores básicos: utilização e custo.
Já nos casos dos equipamentos automáticos, podemos observar os dois casos. Temos equipamentos configurados com cabeça pivotante com a opção da cabeça programável ou mesmo, reométrica.

d.1) Cabeça Pivotante

Como o próprio nome já diz, o conjunto de impressão (suporte + rodos) é fixado por um ponto central e se auto ajusta na superfície do stencil quando uma certa pressão é aplicada.