PCBアセンブリは単純なプロセスではありません, 特に印刷段階で, 小さな間違いはPCBに損傷を与えたり、故障を引き起こしたりします. エラーは通常、はんだ接合部の取り付けによって引き起こされますが、 PCBパッド, PCB ステンシルは、コンポーネントの組み立て中にエラーが発生する可能性を減らすことができます。. PCBステンシルを使用しているため, すべてのはんだ接合部を一度にボードに取り付けることができます, これは多くの時間を節約するだけでなく、はんだ接合部のエラーを排除します. したがって、PCBステンシルをよく理解することが非常に重要です. このガイドでは, ステンシルの種類など、知っておく必要のあるほとんどすべてのことを説明します, PCB ステンシル設計の考慮事項, そして型紙を作る工程も.
PCB ステンシル, スチールメッシュとも呼ばれます, はんだペーストの付着を助けるという主な機能があります. 正確な量のはんだペーストを裸のプリント基板上の正確な位置に転写します。. ステンシルはステンシルフレームで構成されています, 金網, そして鋼板. ステンシルには、PCB 上の印刷が必要な位置に対応する多数の開口部があります。. ステンシルを取り外したときのステンシル穴の形成に応じて、はんだペーストの堆積物がボード上にあります. PCB ステンシルは、パッドとコンポーネント間のはんだ接合の電気接続を完全に実行できるように、ベア PCB ボード上の指定された位置にはんだペーストを堆積するのに役立ちます。.
スクリーンフレームは主に可動フレームと固定フレームに分類されます. 可動フレームは鋼板をフレームに直接取り付けます, テンプレートフレームを繰り返し使用できるようにする. 固定フレームは接着剤を使用してワイヤーメッシュをフレームに接着します. 安定したスチール張力により頑丈なフレームを実現, 通常は次の間で 35 そして 48 N/cm2.
銅などの素材, ステンレス鋼, ニッケル合金, ポリエステルも使用できます. ステンシルは通常、プレミアムを使用します 301/304 優れた機械的特性を備えたグレードのステンレス鋼板, ステンシルの耐用年数を大幅に延長します.
メッシュは鋼板とフレームを固定します. ステンレススチールまたはポリマーポリエステルメッシュが使用されています. その周り 100 メッシュステンレス鋼ワイヤーは十分な安定した張力を提供しますが、時間の経過とともに変形して張力が失われる可能性があります。. ポリエステルメッシュは耐久性が高く、耐用年数が長くなります。.
メッシュフレームとスチールシートを接着剤で接着します. テンプレート内で重要な役割を果たします, 強力な接着力を維持し、各種版洗浄剤による激しい洗浄にも耐えます。.
ステンシルフレームに恒久的に取り付けられているのは、レーザーカットされたはんだペーストステンシルです。, メッシュボーダーを使用して、フレーム内のステンシルフォイルをしっかりと伸ばします. フレーム付き PCB ステンシルは大量のスクリーン印刷に適しています, に適用することができます 16 ミルピッチ以下. フレーム付きステンシルは、滑らかな開口壁が特徴です, 良好な印刷性能, 極端な摩耗にも耐えることができるきれいなレーザーカット開口部.
フレームレスPCBステンシル, ホイルとも呼ばれます, フレームに恒久的に接着する必要のないレーザーカットステンシルです, ステンシルテンションシステムと呼ばれる再利用可能なステンシルフレームで使用. フレームレスSMTステンシルは、フレーム付きステンシルよりも低コストで高度な品質と優れたパフォーマンスを提供します. に適しています プロトタイプのプリント基板アセンブリ または少量生産の場合, これは、ストレージスペースの要件も削減するのに役立ちます.
プロトタイプのステンシルは CAD または ガーバーファイル, プロトタイプPCBテンプレートを作成するとき, テンプレートは設計されたものと一致する必要があります PCBプロトタイプ. プロトタイプPCBを手はんだ付けする際のエラーの可能性を減らし、面倒な手動プロセスを回避します. したがって、, このようなステンシルを使用すると、ボードの品質が向上し、プリント回路基板のプロトタイプの組み立てサイクルが大幅に短縮されます。.
電鋳ステンシルはニッケルベースのステンシルで、メッシュボーダーを介してステンシルフレームに恒久的に取り付けられています. 電鋳ステンシルは、利用可能な最高のはんだペースト放出特性を提供します, そのため、 12 ミルズ 20 ミルズ, 同様に フリップチップ, ウェーハバンピング, およびµBGA. 電鋳ステンシルはニッケル製であるため、他のステンシルに比べて摩擦係数が低くなります。, 更に, それらはステンシルの貯蔵寿命を延ばします.
回路基板がますます複雑になるにつれて, はんだ付けの前に電子部品を手動で配置する必要がある従来のPCBアセンブリプロセスでは、小さな回路基板に多数の小さなコンポーネントを配置してはんだ付けするという要件を満たすことができません。. 機械操作による部品の配置やはんだペーストの塗布には回路基板のステンシルを使用する必要があります, 以下にリストされているように多くの利点をもたらします:
最初, PCBステンシルは、コンポーネントをボードに配置する際の精度を向上させるのに役立ちます, 印刷時に細かいピッチの精度を保証し、その結果、エラーの可能性を減らします.
2番目, SMT ステンシルを使用して, メーカーはより多くのコストを節約し、所要時間を短縮できます, 回路基板のステンシルを完成させるのに必要な労働力と時間が少なくて済むためです。 PCB組立工程.
第三, ステンシルは、すべての表面実装デバイスパッドへの均一なはんだ塗布を容易にし、高いパッド配置精度を保証します.
この部分では, PCBステンシルを作成するプロセスを段階的に説明します, がある 9 必要な手順:
ステップ 1: PCBステンシルの材料と準備
材料
–クリカットマシン
–Sure-Cuts-A-Lotソフトウェア
–ガーバービューアソフトウェア
–任意の事務用品店で購入できるオーバーヘッドプロジェクターのOHPフィルム
– Windows XP / コンピュータービュー
準備
Cricutには特定のファームウェアバージョンが必要です. Cricut Design Studioをダウンロードし、ヘルプの指示に従ってファームウェアを更新することにより、ファームウェアを更新/ダウングレードできます。. 詳細については、Sure-Cuts-A-LotのFAQを参照してください。.
ステップ 2: PCBレイアウトを準備し、寸法を決定します
適切なはんだペーストPCBステンシルを作成するには、ある程度の試行錯誤が必要になる場合があります。. 丸みを帯びたエッジをカットし、約18ミル未満の形状を無視します (0.46んん) 50ミルで (1.27んん). とはいえ, すべてのコンポーネントパッドがこれらよりも大きいことを確認する必要があります. パッドに十分なはんだペースト領域があることを確認するには, パッドをもっと作る. KiCAD EDA Suite PCBレイアウトプログラムには、一度に1つのフットプリントパッドすべてを変更する機能があります. はんだには、リフローが見つかったときに金属部品に接続するこの驚くべき特性があります. PCBに正確なソルダーレジストがある限り, はんだ金属片がリンクしていることがわかります. だからパッドについてあまり心配しないでください (基本的に言う +/- 20%).
後で使用するために、PCBテンプレートの正確な寸法が必要です. PCBレイアウトソフトウェア距離ツールを使用して、最も外側のコンポーネントパッド間の距離を決定します. PCBのサイズではありません, しかし、最も外側のパッドエッジ間の距離. 以下の例では, PCBの幅は 2.3, 「しかし、端から端までのパッドの距離は2.142です」.
レイヤープルダウンメニューから図面を選択し、右側のツールメニューの[寸法]ボタンをクリックすると、距離を測定できます。. 下から4番目のボタンです.
ステップ 3: ガーバーファイルの作成
ガーバーはんだペーストステンシルを使用してPCBレイアウトを描画します.
KiCADを使用する場合, [ファイル]メニューから[描画]を選択します. プロットウィンドウで, はんだペーストコンポーネントレイヤーにSoldP_Cmpを選択し、[プロット]ボタンをクリックします.
ステップ 4: 変換のためにガーバーファイルを開きます
ガーバーガーバービューアでファイルを開きます. オープンレイヤーを選択 (s) [ファイル]メニューから.
ステップ 5: ガーバーをSVGファイルにエクスポートする
次に、ファイルをSVG形式でエクスポートします. [エクスポート]を選択します, 次にSVG…[ファイル]メニューから.
ステップ 6: Cricut でステンシルを作成する
[ファイル]メニューから[SVGのインポート...]を選択して、SVGファイルをSure-Cuts-A-Lotにインポートします。.
ステップ 7: デザインのサイズを変更する
[プロパティ]ウィンドウで[比率を保持]をクリックし、ステンシルの幅を前述の値に設定します.
ステップ 8: 透明性と機械を準備する
OHPフィルムを1枚取り、クリカットカッティングマットのサイズにカットします。. カットした透明部分をカッティングマットに押し込みます. カッティングマットをミシンに置き、用紙挿入ボタンを押します。クリカットのスラストワッシャーを上にセットします。, スピードホイールが高または中に回転します, とカッティングブレードの深さ 5 または 6. 詳細な手順は、Cricutのマニュアルに記載されています。. あなたはいくつかの試行錯誤が必要であることがわかります. 速度と圧力により、カットの精度が変わる可能性があります, カッティングナイフの深さが大きいほど、カッティングマットを交換する必要がある速度が速くなります.
ステップ 9: PCBステンシルをカットします
デザインをカットしに行く. カッターメニューからカットデザインを選択します.
PCB ステンシル設計において, ステンシルの厚さは、基板上に塗布するはんだペーストの量を決定する重要な要素です。, 余分なはんだ堆積は、はんだブリッジの原因となります, はんだの堆積が少ないと、はんだ接合部が弱くなります. 通常は, ステンシルの厚さは 4 あなたは 8 あなたは.
ステンシル開口部のサイズは、ブリッジングやはんだビードなどの問題を回避できるように、PCBパッドサイズよりも小さく設計する必要があります。, または、ステンシルを取り外したときにはんだペーストが開口壁に付着する可能性があります. したがって, このような問題を回避するために、開口壁の内側の面積は、PCBパッドの面積よりも3分の2小さくなるように設計する必要があります。.
ステンシルの製造に使用される材料は、PCB ステンシル設計時に考慮すべきもう 1 つの要素です, これは、はんだペーストを開口部から PCB パッドにリリースする能力に影響します。. 最も使用される材料はステンレス鋼です, 一方、ファインピッチデバイスを使用した一部のPCB設計の場合, ニッケルなど他の材料を使用する必要があります 50% ステンレス鋼よりも高価です.
正確なはんだペースト印刷を行うには、ステンシルの適切な位置合わせが重要です。, 完璧な印刷効果を実現しながら, PCBとステンシルの両方に基準マークを追加する必要があります. これらの基準は、ステンシルとプリント回路基板の位置合わせが適切であることを確認します.
最終的に, PCB ステンシルの製造には高度なスキルと専門知識が必要です. 熟練度が足りない場合, 信頼できる PCB ステンシル メーカーと協力することをお勧めします. MOKOテクノロジーが専門とする PCBAサービス, PCB製造の提供, SMTステンシル作成, PCBアセンブリ, テスト, および配送サービス. 当社はPCBAの受託製造において豊富な経験を持っています. MOKO のような評判の良い PCB ステンシル メーカーに連絡して、PCB プロジェクトを開始してください。!
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