El montaje de PCB no es un proceso sencillo, especialmente en la etapa de impresión. Cualquier pequeño error puede dañar las PCB o incluso provocar fallos. Si bien los errores suelen deberse al montaje de las juntas de soldadura... Almohadillas para PCBLas plantillas para PCB pueden reducir la posibilidad de errores durante el ensamblaje de componentes. Gracias a su uso, todas las soldaduras se pueden montar en la placa a la vez, lo que no solo ahorra mucho tiempo, sino que también elimina errores. Por lo tanto, es fundamental comprender bien las plantillas para PCB. En esta guía, explicaremos prácticamente todo lo necesario, incluyendo los tipos de plantillas, las consideraciones de diseño y el proceso de fabricación.
¿Qué es una plantilla de PCB?
Una plantilla de PCB, también conocida como malla de acero, tiene como función principal facilitar la deposición de pasta de soldadura. Transfiere la cantidad exacta de pasta de soldadura a una ubicación precisa en la placa de circuito impreso. La plantilla consta de un marco, una malla de alambre y una lámina de acero. Presenta numerosas aberturas que corresponden a las posiciones que requieren impresión en la PCB. La pasta de soldadura se deposita en la placa según la formación de los orificios de la plantilla al retirarla. La plantilla de PCB permite depositar la pasta de soldadura en las posiciones designadas de la placa, de modo que la conexión eléctrica entre el pad y el componente se realice perfectamente.
¿De qué está hecha una plantilla de PCB?
- Marco
Los marcos de mampara se clasifican principalmente en móviles y fijos. Los móviles fijan directamente la placa de acero al marco, lo que permite el uso repetido de la plantilla. Los fijos adhieren la malla metálica al marco mediante adhesivo. Un marco robusto se consigue mediante una tensión constante del acero, normalmente entre 35 y 48 N/cm².
- hoja
Se pueden utilizar materiales como cobre, acero inoxidable, aleación de níquel y poliéster. Las plantillas suelen utilizar láminas de acero inoxidable de grado 301/304 de primera calidad, que poseen características mecánicas excepcionales, lo que prolonga considerablemente su vida útil.
- Malla
La malla fija las placas y los marcos de acero. Se utilizan mallas de acero inoxidable o poliéster polimérico. El alambre de acero inoxidable de aproximadamente 100 mallas proporciona una tensión estable y suficiente, pero puede deformarse y perder tensión con el tiempo. La malla de poliéster es más duradera y tiene una vida útil más larga.
- Adhesivo
El adhesivo une el marco de malla y la lámina de acero. Desempeña un papel fundamental en la plantilla, manteniendo una fuerte adhesión y resistiendo la limpieza a fondo con diversos limpiadores de placas.
Tipos de plantillas para placas de circuito
La plantilla de PCB enmarcada
Se trata de una plantilla de pasta de soldadura cortada a láser que se fija permanentemente al marco, utilizando un borde de malla para tensar firmemente la lámina de la plantilla dentro del marco. La plantilla de PCB enmarcada es adecuada para serigrafía de gran volumen, que puede aplicarse a una distancia de paso de 16 milésimas o inferior. La plantilla enmarcada presenta paredes de apertura lisas, buen rendimiento de impresión y aberturas limpias cortadas a láser que, además, resisten un desgaste extremo.
Plantilla sin marco
Las plantillas de PCB sin marco, también conocidas como láminas, son plantillas cortadas con láser que no requieren pegado permanente al marco y se utilizan con marcos reutilizables llamados sistemas de tensión de plantillas. Las plantillas SMT sin marco ofrecen una calidad superior y un rendimiento superior a un menor costo que las plantillas con marco. Son ideales para Prototipo de montaje de placa de circuito impreso o producciones de bajo volumen, lo que también ayuda a reducir los requisitos de espacio de almacenamiento.
Plantilla de PCB prototipo
Las plantillas de prototipos se personalizan desde CAD o Archivos GerberAl hacer un prototipo de plantilla de PCB, la plantilla debe coincidir con el diseño. Prototipo de PCBReduce la posibilidad de errores al soldar prototipos de PCB a mano y evita los tediosos procesos manuales. Por lo tanto, el uso de estas plantillas puede mejorar la calidad de las placas y acortar significativamente el ciclo de ensamblaje de los prototipos de circuitos impresos.
Plantilla electroformada
La plantilla electroformada es una plantilla a base de níquel que se fija permanentemente al marco mediante un borde de malla. Ofrece las mejores propiedades de liberación de pasta de soldadura disponibles, por lo que es ideal para aplicaciones SMT de paso fino de 12 a 20 milésimas de pulgada, así como chip invertido, Bumping de obleas y µBGA. Las plantillas electroformadas tienen un coeficiente de fricción más bajo en comparación con otras plantillas, ya que están hechas de níquel; además, prolongan su vida útil.
Las ventajas de la plantilla de PCB
A medida que las placas de circuito impreso se vuelven cada vez más complejas, el proceso tradicional de ensamblaje de PCB, que requiere la colocación manual de componentes electrónicos antes de la soldadura, no puede satisfacer las necesidades de colocar y soldar una gran cantidad de componentes pequeños en placas de circuito impreso más pequeñas. Necesitamos utilizar plantillas para placas de circuito impreso para la colocación mecánica de componentes y la aplicación de pasta de soldadura, lo que ofrece numerosas ventajas, como se detalla a continuación:
En primer lugar, las plantillas PCB nos ayudan a mejorar la precisión al colocar los componentes en la placa, garantizan la precisión del paso fino al imprimir y, en consecuencia, reducen la posibilidad de errores.
En segundo lugar, al usar 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. Proceso de montaje de PCB.
En tercer lugar, la plantilla facilita la aplicación uniforme de soldadura a todas las almohadillas del dispositivo de montaje superficial y garantiza una alta precisión en la colocación de las almohadillas.
¿Cómo hacer una plantilla de PCB?
En esta parte, explicaremos el proceso para crear una plantilla de PCB paso a paso, hay 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 artículos de oficina.
– Una computadora con Windows XP/Vista
PREPARACIÓN
Tu Cricut debe tener una versión de firmware específica. Puedes actualizarla o degradarla descargando Cricut Design Studio y siguiendo las instrucciones de la sección "Ayuda". Consulta las preguntas frecuentes de Sure-Cuts-A-Lot para obtener más información.
Paso 2: Prepare el diseño de la PCB y determine las dimensiones
Puede tomar algo de prueba y error para crear plantillas de PCB decentes de pasta de soldadura que no son muy precisas. Corta bordes redondeados e ignora formas más pequeñas que aproximadamente 18mils (0.46 mm) por 50mils (1.27 mm). Dicho esto, debe asegurarse de que todos los pads de sus componentes sean más grandes que estos. Para asegurarse de que un pad todavía tenga suficiente área de pasta de soldadura, haga el pad más grande. El programa de diseño de PCB KiCAD EDA Suite tiene la capacidad de cambiar todos los pads de huella a la vez. La soldadura tiene esta increíble propiedad que se conecta a las partes metálicas cuando se encuentran por reflujo. Mientras su PCB tenga una resistencia de soldadura precisa, se encontrarán piezas de metal de soldadura para unirse. Así que no se preocupe demasiado por los pads (básicamente digamos +/- 20%).
Necesitará las dimensiones exactas de su plantilla de PCB para más adelante. Use la herramienta de distancia de su software de diseño de PCB para determinar la distancia entre los pads de los componentes más externos. No se trata del tamaño de la PCB, sino de la distancia entre los bordes de los pads más externos. En el ejemplo a continuación, la PCB tiene un ancho de 2.3, pero la distancia entre los pads es de 2.142.
Puedes medir distancias seleccionando dibujos en el menú desplegable de capas y haciendo clic en el botón Dimensiones del menú de herramientas derecho. Es el cuarto botón empezando desde abajo.
Paso 3: Creación de archivos Gerber
Dibuje el diseño de su PCB utilizando la plantilla de pasta de soldadura Gerber.
Al usar KiCAD, seleccione Dibujar en el menú Archivo. En la ventana de trazado, 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 el Visor Gerber. Seleccione "Abrir capa(s)" en el menú Archivo.
Paso 5: Exportar Gerber a archivo SVG
Luego, exporta el archivo en formato SVG. Selecciona Exportar y, luego, SVG… en el menú Archivo.
Paso 6: Creación de plantillas con Cricut
Importe el archivo SVG a 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 configure el ancho de la plantilla en el valor indicado anteriormente.
Paso 8: preparar la transparencia y la máquina
Toma una hoja de transparencia y córtala al tamaño de la alfombrilla de corte Cricut. Fija la transparencia cortada a la alfombrilla. Coloca la alfombrilla en la máquina y presiona el botón de inserción de papel. Ajusta la arandela de empuje de la Cricut hacia arriba; la rueda de velocidad girará a Alta o Media, y la profundidad de la cuchilla de corte a 5 o 6. Encontrarás instrucciones detalladas en el manual de Cricut. Tendrás que probar varias veces. La velocidad y la presión pueden afectar la precisión de los cortes, y una mayor profundidad de la cuchilla de corte reduce la rapidez con la que debes reemplazar la alfombrilla de corte.
Paso 9: Corta tu plantilla de PCB
Vaya a cortar el diseño. Seleccione "Cortar diseño" en el menú Cortador.
Consideraciones sobre el diseño de plantillas de PCB
- Grosor de las plantillas
En el diseño de plantillas de PCB, el grosor de las plantillas es un factor clave que determina la cantidad de pasta de soldadura que se depositará en la placa. Una mayor cantidad de soldadura provocaría puentes de soldadura, mientras que una menor cantidad debilitaría las uniones soldadas. Normalmente, el grosor de las plantillas oscila entre 4 y 8 milésimas de pulgada.
- Tamaño de apertura
El tamaño de las aberturas de las plantillas debe ser menor que el del pad de la PCB para evitar problemas como puentes y cordones de soldadura, ya que la pasta de soldadura podría adherirse a las paredes de la abertura al retirar las plantillas. Por lo tanto, el área interior de la pared de la abertura debe ser dos tercios menor que el área del pad de la PCB para evitar estos problemas.
- Material de la plantilla
El material utilizado para fabricar las plantillas es otro factor a considerar durante el diseño de plantillas de PCB, ya que afecta la capacidad de liberar la pasta de soldadura desde la abertura hasta la almohadilla de la PCB. El material más utilizado es el acero inoxidable, mientras que para algunos diseños de PCB con dispositivos de paso fino, se requieren otros materiales como el níquel, que es un 50 % más caro que el acero inoxidable.
- Alineación de esténciles
Una buena alineación de la plantilla es fundamental para obtener una impresión precisa de la pasta de soldadura. Para lograr un efecto de impresión perfecto, es necesario añadir las marcas fiduciales tanto a la PCB como a la plantilla. Estas marcas garantizan la correcta alineación de la plantilla y la placa de circuito impreso.
En definitiva, la producción de plantillas de PCB requiere habilidades y experiencia avanzadas. Si no tiene la experiencia necesaria, se recomienda colaborar con un fabricante de plantillas de PCB de confianza. MOKO Technology se especializa en servicios PCBAOfrecemos servicios de fabricación de PCB, creación de plantillas SMT, ensamblaje, pruebas y envío de PCB. Contamos con amplia experiencia en la fabricación por contrato de PCBA. ¡Contacte con un fabricante de plantillas de PCB de confianza como MOKO para iniciar su proyecto de PCB!
