El ensamblaje de PCB no es un proceso simple, especialmente en la etapa de impresión, cualquier pequeño error causará daños a los PCB o incluso provocará fallas. Si bien los errores generalmente son causados por el montaje de juntas soldadas en almohadillas para PCB, La plantilla de PCB puede reducir la posibilidad de errores durante el montaje de componentes.. Debido al uso de plantillas de PCB, todas las juntas de soldadura se pueden montar en la placa a la vez, lo que no solo ahorra mucho tiempo sino que también elimina errores en las uniones de soldadura. Por lo tanto, es muy importante comprender bien las plantillas de PCB. En esta guía, explicaremos casi todo lo que necesita saber al respecto, incluidos los tipos de plantillas, Consideraciones de diseño de plantilla de PCB, y también el proceso de hacer plantillas..
Una plantilla de PCB, también conocida como malla de acero, Tiene la función principal de ayudar con la deposición de pasta de soldadura.. Transfiere una cantidad exacta de soldadura en pasta a una ubicación precisa en la placa de circuito impreso desnuda.. La plantilla consta de un marco de plantilla., malla de alambre, y chapa de acero. Hay numerosas aberturas en la plantilla que corresponden a las posiciones que requieren impresión en la PCB.. Los depósitos de soldadura en pasta están en la placa de acuerdo con la formación de los orificios de la plantilla cuando se retira la plantilla.. La plantilla de PCB nos ayuda a depositar pasta de soldadura en posiciones designadas en una placa PCB desnuda para que la conexión eléctrica de la unión de soldadura entre la almohadilla y el componente se pueda realizar perfectamente..
Los marcos de pantalla se clasifican principalmente en marcos móviles y fijos.. Los marcos móviles unen directamente la placa de acero al marco., permitiendo el uso repetido del marco de la plantilla. Los marcos fijos adhieren la malla de alambre al marco mediante adhesivo.. Se logra un marco resistente mediante una tensión constante del acero., normalmente entre 35 y 48 N/cm2.
Materiales como el cobre, acero inoxidable, aleación de niquel, y se puede utilizar poliéster. Las plantillas suelen utilizar premium 301/304 Hojas de acero inoxidable de calidad que tienen características mecánicas excepcionales., prolongando sustancialmente la vida útil de las plantillas.
La malla fija las placas y marcos de acero.. Se utilizan mallas de poliéster de acero inoxidable o polímero.. Alrededor 100 El alambre de malla de acero inoxidable proporciona suficiente tensión estable pero puede deformarse y perder tensión con el tiempo.. La malla de poliéster es más duradera y tiene una vida útil más larga..
El adhesivo une el marco de malla y la chapa de acero.. Juega un papel vital en la plantilla., manteniendo una fuerte adhesión y soportando una limpieza intensa con varios limpiadores de placas.
Es una plantilla de pasta de soldadura cortada con láser que se monta permanentemente en el marco de la plantilla., usando un borde de malla para estirar firmemente la lámina de la plantilla dentro de un marco. La plantilla de PCB enmarcada es adecuada para serigrafía de gran volumen., que se puede aplicar a 16 Mil paso o menos. La plantilla enmarcada se presenta con paredes de apertura lisa, buen rendimiento de impresión, y aberturas limpias cortadas con láser que también pueden soportar el desgaste extremo.
Plantillas de PCB sin marco, también conocido como láminas, son plantillas cortadas con láser que no necesitan ser pegadas permanentemente en el marco, se utiliza con marcos de esténcil reutilizables llamados sistemas de tensión de esténcil. Los esténciles SMT sin marco ofrecen una calidad avanzada y un rendimiento superior a un costo menor que los esténciles enmarcados. Es adecuado para prototipo de ensamblaje de placa de circuito impreso o tiradas de producción de bajo volumen, lo que también ayuda a reducir los requisitos de espacio de almacenamiento.
Las plantillas prototipo se personalizan desde CAD o Archivos Gerber, al hacer una plantilla de PCB prototipo, la plantilla debe coincidir con la diseñada prototipo de placa de circuito impreso. Reduce la posibilidad de errores al soldar a mano prototipos de PCB y evita tediosos procesos manuales.. Por lo tanto, El uso de tales plantillas puede mejorar la calidad de las placas y acortar significativamente el ciclo de ensamblaje de los prototipos de placas de circuito impreso..
La plantilla electroformada es una plantilla a base de níquel que se monta de forma permanente en el marco de la plantilla a través de un borde de malla.. La plantilla electroformada proporciona las mejores propiedades de liberación de pasta de soldadura disponibles, por lo que es ideal para aplicaciones SMT de paso fino desde 12 mils a 20 mils, así como chip volteado, choque de obleas, y µBGA. Los stencils electroformados tienen un coeficiente de fricción más bajo en comparación con otros stencils ya que están hechos de níquel., además, proporcionan una vida útil prolongada de la plantilla.
A medida que las placas de circuito se vuelven más y más complejas, el proceso tradicional de ensamblaje de PCB que requiere la colocación manual de componentes electrónicos antes de soldar no puede cumplir con los requisitos de colocar y soldar una gran cantidad de componentes pequeños en placas de circuito más pequeñas. Necesitamos usar plantillas de placas de circuito para la colocación de componentes operados por máquinas y la aplicación de pasta de soldadura., que trae una gran cantidad de beneficios que se enumeran a continuación:
primero, Los stencils de PCB nos ayudan a mejorar la precisión a la hora de colocar los componentes en la placa, garantizar la precisión de paso fino al imprimir y, en consecuencia, reducir la posibilidad de errores.
Segundo, mediante el uso de plantillas SMT, los fabricantes pueden ahorrar más costos y acortar el tiempo de respuesta, porque las plantillas de placas de circuito requieren menos mano de obra y tiempo para terminar el Proceso de montaje de PCB.
Tercero, la plantilla facilita la aplicación de soldadura uniforme en todas las almohadillas de dispositivos de montaje en superficie y garantiza una alta precisión en la colocación de las almohadillas.
En esta parte, explicaremos el proceso para crear un stencil de PCB paso a paso, existen 9 pasos involucrados:
Paso 1: Material y preparación para la plantilla de PCB
Materiales
– Máquina Cricut
– Software Sure-Cuts-A-Lot
– Software de visualización de Gerber
– Transparencias para retroproyectores que puedes comprar en cualquier tienda de material de oficina
– Un Windows XP / Vista de computadora
Preparación
Su Cricut debe tener una versión de firmware específica. Puede actualizar / degradar el firmware descargando Cricut Design Studio y siguiendo las instrucciones en Ayuda para actualizar el firmware. Consulte las preguntas frecuentes sobre Sure-Cuts-A-Lot para obtener más información..
Paso 2: Prepare el diseño de PCB y determine las dimensiones.
Puede tomar algo de prueba y error crear plantillas de PCB de pasta de soldadura decentes que no son muy precisas. Corta bordes redondeados e ignora formas más pequeñas que alrededor de 18 milésimas de pulgada (0.46mm) por 50mils (1.27mm). Eso dicho, debe asegurarse de que todos los pads de componentes sean más grandes que estos. Para asegurarse de que una almohadilla todavía tenga suficiente área de pasta de soldadura, hacer la almohadilla más. El programa de diseño de PCB KiCAD EDA Suite tiene la capacidad de cambiar todo un pad de huella a la vez. La soldadura tiene esta propiedad asombrosa que se conecta a las partes metálicas cuando se encuentra el reflujo.. Siempre que su PCB tenga una resistencia de soldadura precisa, Se encontrarán piezas de metal de soldadura para enlazar. Así que no se preocupe demasiado por las almohadillas (básicamente decir +/- 20%).
Necesita las dimensiones exactas de su plantilla de PCB para más adelante. Utilice su herramienta de distancia de software de diseño de PCB para determinar la distancia entre las almohadillas de componentes más externas. No es el tamaño de la PCB, pero la distancia entre los bordes más externos de la almohadilla. En el siguiente ejemplo, el PCB tiene un ancho de 2.3, "pero la distancia de la almohadilla de borde a borde es 2.142".
Puede medir distancias seleccionando dibujos en el menú desplegable de capas y haciendo clic en el botón Dimensiones en el menú de herramientas de la derecha. Es el cuarto botón desde abajo.
Paso 3: Creando archivos Gerber
Dibuje el diseño de su PCB usando la plantilla de pasta de soldadura Gerber.
Al usar KiCAD, elija Dibujar en el menú Archivo. En la ventana de la trama, seleccione SoldP_Cmp para la capa del componente de pasta de soldadura y haga clic en el botón Trazar.
Paso 4: Abra el archivo Gerber para la conversión
Abra el archivo en Gerber Gerber Viewer. Seleccionar capa abierta (s) desde el menú Archivo.
Paso 5: Exportar Gerber a archivo SVG
Luego exporte el archivo en formato SVG. Seleccione Exportar, luego SVG... desde el menú Archivo.
Paso 6: Crear plantillas con Cricut
Importe el archivo SVG en Sure-Cuts-A-Lot eligiendo Importar SVG... en el menú Archivo.
Paso 7: Cambiar el tamaño del diseño
Haga clic en Mantener proporciones en la ventana Propiedades y establezca el ancho de la plantilla en el valor anotado anteriormente..
Paso 8: preparar transparencia y máquina
Tome una hoja de película para transparencias y córtela al tamaño del tapete de corte Cricut. Clave la transparencia cortada en el tapete de corte. Coloque la base de corte en la máquina y presione el botón de inserción de papel. Coloque la arandela de empuje de Cricut hacia arriba., la rueda de velocidad girará a Alta o Media, y la profundidad de la cuchilla de corte 5 o 6. Las instrucciones detalladas se pueden encontrar en el manual de Cricut. Encontrarás algo de prueba y error necesario. La velocidad y la presión pueden cambiar la precisión de los cortes, y una mayor profundidad de la cuchilla de corte acelera la rapidez con la que necesita reemplazar la alfombrilla de corte.
Paso 9: Corta tu plantilla de PCB
Ir a cortar el diseño. Elija Cortar diseño en el menú Cortador.
En diseño de plantilla de PCB, El grosor de las plantillas es un factor clave que decidiría la cantidad de pasta de soldadura que se depositará en la placa., la deposición adicional de soldadura causaría puentes de soldadura, mientras que una menor deposición de soldadura hace que las uniones de soldadura se debiliten. Normalmente, el grosor de las plantillas es de 4 tu a 8 tú.
El tamaño de las aberturas de la plantilla debe diseñarse más pequeño que el tamaño de la almohadilla de PCB para evitar problemas como puentes y cordones de soldadura., o la soldadura en pasta puede adherirse a las paredes de la abertura cuando se quitan las plantillas. Por lo tanto, el área interior de la pared de la abertura debe diseñarse para que sea dos tercios más pequeña que el área de la placa de circuito impreso para evitar este tipo de problemas.
El material utilizado para fabricar plantillas es otro factor a considerar durante el diseño de plantillas de PCB., lo que afecta la capacidad de liberar la pasta de soldadura desde la abertura a la almohadilla de PCB. El material más utilizado es el acero inoxidable., mientras que para algunos diseños de PCB con dispositivos de paso fino, necesitamos usar otros materiales como el níquel que es 50% más caro que el acero inoxidable.
Una buena alineación de la plantilla es fundamental para obtener una impresión precisa de pasta de soldadura., mientras que para lograr el efecto de impresión perfecto, necesitamos agregar las marcas fiduciales tanto al PCB como a la plantilla. Estos fiduciales se aseguran de que la alineación de la plantilla y la placa de circuito impreso sea correcta..
Por último, La producción de plantillas de PCB requiere habilidades y experiencia avanzadas.. Si te falta habilidad, Se recomienda colaborar con un fabricante confiable de plantillas de PCB.. MOKO Tecnología se especializa en servicios de PCBA, proporcionando fabricación de PCB, Creación de plantillas SMT, Montaje de PCB, pruebas, y servicios de envío. Tenemos amplia experiencia en la fabricación por contrato de PCBA.. Comuníquese con un fabricante de plantillas de PCB de buena reputación como MOKO para poner en marcha su proyecto de PCB!
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