Der endgültige Leitfaden für PCB-Schablonen: Alles, was Sie wissen müssen

Die Leiterplattenbestückung ist kein einfacher Prozess, vor allem in der Druckphase, Jeder kleine Fehler wird die Leiterplatten beschädigen oder sogar zum Ausfall führen. Während Fehler normalerweise durch die Lötverbindung bei der Montage verursacht werden PCB-Pads, Die PCB-Schablone kann das Risiko von Fehlern bei der Montage von Bauteilen verringern. Wegen der Verwendung von PCB-Schablonen, Alle Lötstellen können gleichzeitig auf der Platine montiert werden, was nicht nur viel Zeit spart, sondern auch Fehler in Lötstellen eliminiert. Daher ist es wirklich wichtig, ein gutes Verständnis für PCB-Schablonen zu erlangen. In dieser Anleitung, Wir erklären Ihnen fast alles, was Sie darüber wissen müssen, einschließlich der Arten von Schablonen, Überlegungen zum PCB-Schablonendesign, und auch der Prozess der Schablonenherstellung.

Was ist eine PCB-Schablone??

Eine PCB-Schablone, auch als Stahlgeflecht bekannt, hat in erster Linie die Funktion, beim Auftragen der Lotpaste zu helfen. Es überträgt eine exakte Menge Lotpaste an eine präzise Stelle auf der blanken Leiterplatte. Die Schablone besteht aus einem Schablonenrahmen, Drahtgitter, und Stahlblech. In der Schablone befinden sich zahlreiche Öffnungen, die den zu druckenden Positionen auf der Leiterplatte entsprechen. Die Lötpastendepots befinden sich entsprechend der Ausbildung der Schablonenlöcher auf der Platine, wenn die Schablone entfernt wird. Mithilfe der PCB-Schablone können wir Lotpaste an bestimmten Stellen auf einer unbestückten Leiterplatte auftragen, sodass die elektrische Verbindung der Lötstelle zwischen dem Pad und dem Bauteil perfekt hergestellt werden kann.

Woraus besteht eine PCB-Schablone? ?

• Rahmen

Siebrahmen werden hauptsächlich in bewegliche und feste Rahmen eingeteilt. Bewegliche Rahmen befestigen die Stahlplatte direkt am Rahmen, Ermöglicht die wiederholte Verwendung des Schablonenrahmens. Bei festen Rahmen wird das Drahtgeflecht mit Klebstoff am Rahmen befestigt. Durch die gleichmäßige Stahlspannung wird ein stabiler Rahmen erreicht, typischerweise zwischen 35 und 48 N/cm2.

• Blatt

Materialien wie Kupfer, rostfreier Stahl, Nickel-Legierung, und Polyester können verwendet werden. Für Schablonen wird in der Regel Premium verwendet 301/304 Hochwertige Edelstahlbleche mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften, Dadurch wird die Lebensdauer der Schablonen erheblich verlängert.

• Gittergewebe

Das Netz fixiert die Stahlplatten und Rahmen. Es werden Netze aus Edelstahl oder Polymerpolyester verwendet. Um herum 100 Mesh-Edelstahldraht bietet ausreichend stabile Spannung, kann sich jedoch mit der Zeit verformen und an Spannung verlieren. Polyesternetz ist haltbarer und langlebiger.

• Klebstoff

Der Kleber verbindet den Gitterrahmen und das Stahlblech. Es spielt eine entscheidende Rolle in der Vorlage, Es behält eine starke Haftung bei und hält starker Reinigung mit verschiedenen Plattenreinigern stand.

Arten von Leiterplattenschablonen

1. Die gerahmte PCB-Schablone

Es handelt sich um eine lasergeschnittene Lotpastenschablone, die fest auf dem Schablonenrahmen montiert ist, Verwenden eines Netzrandes zum straffen Spannen der Schablonenfolie innerhalb eines Rahmens. Die gerahmte PCB-Schablone ist für den Siebdruck in großen Mengen geeignet, die angewendet werden können 16 Mil Tonhöhe oder darunter. Die gerahmte Schablone ist mit glatten Öffnungswänden ausgestattet, gute Druckleistung, und sauber gelaserte Öffnungen, die auch extremer Beanspruchung standhalten.

2. Rahmenlose Schablone

Rahmenlose PCB-Schablonen, auch Folien genannt, sind lasergeschnittene Schablonen, die nicht dauerhaft in den Rahmen eingeklebt werden müssen, Wird mit wiederverwendbaren Schablonenrahmen verwendet, die als Schablonenspannsysteme bezeichnet werden. Rahmenlose SMT-Schablonen bieten fortschrittliche Qualität und überlegene Leistung zu geringeren Kosten als gerahmte Schablonen. Es ist geeignet für Prototyp einer Leiterplattenbestückung oder Kleinserienproduktionen, was auch dazu beiträgt, den Speicherplatzbedarf zu reduzieren.

3. Prototyp einer PCB-Schablone

Prototypenschablonen werden anhand von CAD oder angepasst Gerber-Dateien, bei der Herstellung einer Prototyp-PCB-Vorlage, Die Vorlage muss mit der entworfenen übereinstimmen PCB-Prototyp. Es reduziert die Möglichkeit von Fehlern beim Handlöten von Prototyp-Leiterplatten und vermeidet langwierige manuelle Prozesse. Daher, Die Verwendung solcher Schablonen kann die Qualität der Leiterplatten verbessern und den Bestückungszyklus von Leiterplatten-Prototypen erheblich verkürzen.

4. Elektrogeformte Schablone

Die galvanogeformte Schablone ist eine auf Nickel basierende Schablone, die über einen Netzrand fest auf dem Schablonenrahmen montiert ist. Die galvanogeformte Schablone bietet die besten verfügbaren Lotpastentrenneigenschaften, damit eignet es sich ideal für Fine-Pitch-SMT-Anwendungen aus 12 Mil zu 20 mils, sowie Flip Chip, Wafer-Bumping, und µBGA. Galvanogeformte Schablonen haben im Vergleich zu anderen Schablonen einen geringeren Reibungskoeffizienten, da sie aus Nickel bestehen, Außerdem, Sie bieten eine verlängerte Haltbarkeit der Schablone.

Die Vorteile der PCB-Schablone

Da die Leiterplatten immer komplexer werden, Der traditionelle PCB-Montageprozess, der das manuelle Platzieren elektronischer Komponenten vor dem Löten erfordert, kann die Anforderungen zum Platzieren und Löten einer großen Anzahl kleiner Komponenten auf kleineren Leiterplatten nicht erfüllen. Für die maschinelle Bestückung und den Lotpastenauftrag benötigen wir Leiterplattenschablonen, was viele Vorteile bringt, wie unten aufgeführt:

Zuerst, PCB-Schablonen helfen uns, die Genauigkeit beim Platzieren der Bauteile auf der Platine zu verbessern, garantieren die Feinteilungsgenauigkeit beim Drucken und reduzieren somit die Möglichkeit von Fehlern.

Zweite, durch den Einsatz von SMT-Schablonen, Hersteller können weitere Kosten sparen und die Bearbeitungszeit verkürzen, weil Leiterplattenschablonen weniger Arbeits- und Zeitaufwand für die Fertigstellung erfordern Leiterplattenbestückungsprozess.

Dritte, Die Schablone erleichtert den gleichmäßigen Lotauftrag auf alle Pads von oberflächenmontierten Geräten und gewährleistet eine hohe Pad-Platzierungsgenauigkeit.

So erstellen Sie eine PCB-Schablone?

In diesem Teil, Wir erklären Ihnen Schritt für Schritt, wie Sie eine Leiterplattenschablone erstellen, es gibt 9 Schritte erforderlich:

Schritt 1: Material und Vorbereitung für die Leiterplattenschablone

Materialien

– Cricut-Maschine
– Sure-Cuts-A-Lot-Software
– Gerber-Viewer-Software
– Transparentfolien für Overhead-Projektoren, die Sie in jedem Bürobedarfsgeschäft kaufen können
– Ein Windows XP / Computeransicht

Vorbereitung

Ihr Cricut muss über eine bestimmte Firmware-Version verfügen. Sie können die Firmware aktualisieren / downgraden, indem Sie Cricut Design Studio herunterladen und den Anweisungen unter Hilfe zum Aktualisieren der Firmware folgen. Weitere Informationen finden Sie in den FAQ zu Sure-Cuts-A-Lot.

Schritt 2: Bereiten Sie das Leiterplattenlayout vor und bestimmen Sie die Abmessungen

Es kann einige Versuche und Irrtümer erfordern, um anständige Lötpaste zu erstellen. PCB-Schablonen sind nicht sehr präzise. Es schneidet abgerundete Kanten und ignoriert Formen, die kleiner als etwa 18 mils sind (0.46mm) um 50mils (1.27mm). Das gesagt, Sie sollten sicherstellen, dass alle Ihre Komponenten-Pads größer als diese sind. Um sicherzustellen, dass ein Pad noch genügend Lötpastenfläche hat, mach das Pad mehr. Das PCB-Layout-Programm KiCAD EDA Suite hat die Fähigkeit, alle Footprint-Pads gleichzeitig zu ändern. Solder hat diese erstaunliche Eigenschaft, die sich mit Metallteilen verbindet, wenn Reflow gefunden wird. Solange Ihre Platine einen präzisen Lötstopplack hat, Lötmetallteile werden gefunden, um zu verbinden. Seien Sie also nicht zu besorgt über Pads (im Grunde sagen +/- 20%).

Sie benötigen die genauen Abmessungen Ihrer Leiterplattenvorlage für später. Verwenden Sie das Abstandswerkzeug Ihrer PCB-Layout-Software, um den Abstand zwischen den äußersten Komponentenpads zu bestimmen. Nicht die Größe der Platine, sondern der Abstand zwischen den äußersten Polsterkanten. Im folgenden Beispiel, Die Leiterplatte hat eine Breite von 2.3, „Aber der Rand-zu-Rand-Pad-Abstand beträgt 2,142“.

Sie können Entfernungen messen, indem Sie Zeichnungen aus dem Ebenen-Pulldown-Menü auswählen und im rechten Werkzeugmenü auf die Schaltfläche Bemaßungen klicken. Es ist der vierte Knopf von unten.

Schritt 3: Gerber-Dateien erstellen

Zeichnen Sie Ihr Leiterplattenlayout mit der Gerber-Lötpastenschablone.

Bei Verwendung von KiCAD, Wählen Sie im Menü Datei die Option Zeichnen. Im Handlungsfenster, Wählen Sie SoldP_Cmp für die Lötpasten-Komponentenebene aus und klicken Sie auf die Schaltfläche Plotten.

Schritt 4: Öffnen Sie die Gerber-Datei zur Konvertierung

Öffnen Sie die Datei in Gerber Gerber Viewer. Wählen Sie Ebene öffnen (s) aus dem Menü Datei.

Schritt 5: Exportieren Sie Gerber in eine SVG-Datei

Exportieren Sie dann die Datei im SVG-Format. Wählen Sie Exportieren, dann SVG … aus dem Menü Datei.

Schritt 6: Schablonen mit Cricut erstellen

Importieren Sie die SVG-Datei in Sure-Cuts-A-Lot, indem Sie SVG importieren … aus dem Menü Datei auswählen.

Schritt 7: Ändern Sie die Größe des Designs

Klicken Sie im Eigenschaftenfenster auf "Proportionen beibehalten" und stellen Sie die Breite der Schablone auf den zuvor angegebenen Wert ein.

Schritt 8: Transparenz und Maschine vorbereiten

Nehmen Sie ein Blatt Transparentfolie und schneiden Sie es auf die Größe der Cricut-Schneidematte zu. Heften Sie die Schnitttransparenz in die Schneidematte. Legen Sie die Schneidematte in die Maschine und drücken Sie die Papiereinlegetaste. Setzen Sie die Druckscheibe des Cricut auf, Das Geschwindigkeitsrad dreht sich auf Hoch oder Mittel, und die Schneidklingentiefe auf 5 oder 6. Detaillierte Anweisungen finden Sie im Cricut-Handbuch. Sie werden einige Versuche und Irrtümer finden, die benötigt werden. Geschwindigkeit und Druck können die Genauigkeit der Schnitte verändern, Eine größere Schneidmessertiefe beschleunigt, wie schnell Sie die Schneidematte austauschen müssen.

Schritt 9: Schneiden Sie Ihre PCB-Schablone

Gehen Sie, um das Design zu schneiden. Wählen Sie im Menü "Cutter" die Option "Schnittdesign".

Überlegungen zum PCB-Schablonendesign

1. Dicke der Schablonen

Im PCB-Schablonendesign, Die Dicke der Schablonen ist ein entscheidender Faktor, der über die Menge der auf der Platine aufzutragenden Lotpaste entscheidet, eine zusätzliche Lotablagerung würde Lotbrücken verursachen, während eine geringere Lotablagerung die Lötverbindungen schwach macht. Normalerweise, Die Dicke der Schablonen ist von 4 du zu 8 du.

2. Öffnungsgröße

Die Größe der Schablonenöffnungen muss kleiner als die Größe der PCB-Pads ausgelegt werden, um Probleme wie Brückenbildung und Lötperlen zu vermeiden, oder die Lötpaste kann an den Öffnungswänden haften bleiben, wenn die Schablonen entfernt werden. Deshalb, um solche Probleme zu vermeiden, sollte die innere Fläche der Aperturwand um zwei Drittel kleiner ausgelegt werden als die Fläche des PCB-Pads.

3. Schablonenmaterial

Das zur Herstellung von Schablonen verwendete Material ist ein weiterer Faktor, der beim PCB-Schablonendesign berücksichtigt werden muss, Dies beeinträchtigt die Fähigkeit, die Lotpaste aus der Öffnung zum PCB-Pad abzugeben. Das am häufigsten verwendete Material ist Edelstahl, während für einige PCB-Designs mit Fine-Pitch-Geräten, Wir müssen andere Materialien wie Nickel verwenden 50% teurer als Edelstahl.

4. Schablonenausrichtung

Eine gute Ausrichtung der Schablone ist entscheidend, um einen genauen Lötpastendruck zu erhalten, um den perfekten Druckeffekt zu erzielen, Wir müssen die Passermarken sowohl auf der Leiterplatte als auch auf der Schablone hinzufügen. Diese Passer stellen sicher, dass die Ausrichtung der Schablone und der Leiterplatte korrekt ist.

Letzten Endes, Die Herstellung von PCB-Schablonen erfordert fortgeschrittene Fähigkeiten und Fachwissen. Wenn es Ihnen an Kenntnissen mangelt, Es wird empfohlen, mit einem vertrauenswürdigen PCB-Schablonenhersteller zusammenzuarbeiten. MOKO Technology ist spezialisiert auf PCBA-Dienstleistungen, Bereitstellung von Leiterplattenfertigung, Erstellung von SMT-Schablonen, Leiterplattenmontage, testen, und Versanddienstleistungen. Wir verfügen über umfangreiche Erfahrung in der PCBA-Auftragsfertigung. Wenden Sie sich an einen renommierten PCB-Schablonenhersteller wie MOKO, um Ihr PCB-Projekt in die Tat umzusetzen!