L'assemblaggio dei PCB non è un processo semplice, soprattutto nella fase di stampa: anche i più piccoli errori possono danneggiare i PCB o addirittura causarne il guasto. Sebbene gli errori siano solitamente causati dal montaggio tramite saldatura su Piazzole per PCBLo stencil per PCB può ridurre il rischio di errori durante l'assemblaggio dei componenti. Grazie all'uso degli stencil per PCB, tutti i giunti di saldatura possono essere montati sulla scheda contemporaneamente, il che non solo consente un notevole risparmio di tempo, ma elimina anche gli errori di saldatura. Pertanto, è fondamentale comprendere a fondo gli stencil per PCB. In questa guida, spiegheremo quasi tutto ciò che è necessario sapere al riguardo, inclusi i tipi di stencil, le considerazioni sulla progettazione degli stencil per PCB e il processo di realizzazione degli stencil.
Cos'è uno stencil per PCB?
Uno stencil per PCB, noto anche come rete metallica, ha la funzione principale di facilitare la deposizione della pasta saldante. Trasferisce una quantità esatta di pasta saldante in un punto preciso del circuito stampato nudo. Lo stencil è costituito da un telaio, una rete metallica e una lamiera d'acciaio. Lo stencil presenta numerose aperture che corrispondono alle posizioni da stampare sul PCB. I depositi di pasta saldante si formano sulla scheda in base alla formazione dei fori dello stencil quando questo viene rimosso. Lo stencil per PCB ci aiuta a depositare la pasta saldante nei punti designati su una scheda PCB nuda, in modo che la connessione elettrica del giunto di saldatura tra il pad e il componente possa essere eseguita perfettamente.
Di cosa è fatto uno stencil per PCB?
- Telaio
I telai per schermature si dividono principalmente in telai mobili e fissi. I telai mobili fissano direttamente la piastra in acciaio al telaio, consentendo un utilizzo ripetuto del telaio di riferimento. I telai fissi fissano la rete metallica al telaio tramite adesivo. La robustezza del telaio si ottiene grazie a una tensione costante dell'acciaio, in genere compresa tra 35 e 48 N/cm².
- Foglio
È possibile utilizzare materiali come rame, acciaio inossidabile, lega di nichel e poliestere. Gli stencil in genere utilizzano lamiere di acciaio inossidabile di qualità 301/304 di alta qualità, che presentano caratteristiche meccaniche eccezionali, prolungandone notevolmente la durata utile.
- Maglia
La rete fissa le piastre e i telai in acciaio. Vengono utilizzate reti in acciaio inossidabile o in poliestere polimerico. Il filo in acciaio inossidabile da circa 100 maglie garantisce una tensione sufficientemente stabile, ma può deformarsi e perdere tensione nel tempo. La rete in poliestere è più resistente e ha una durata maggiore.
- Adesivo
L'adesivo unisce il telaio in rete alla lamiera d'acciaio. Svolge un ruolo fondamentale nel modello, mantenendo un'adesione forte e resistendo a pulizie intensive con diversi detergenti per piastre.
Tipi di stencil per circuiti stampati
Lo stencil PCB incorniciato
Si tratta di uno stencil per pasta saldante tagliato al laser, montato in modo permanente sul telaio dello stencil, che utilizza un bordo a rete per tendere saldamente la lamina dello stencil all'interno del telaio. Lo stencil per PCB con cornice è adatto per la serigrafia ad alto volume, con passo di 16 Mil o inferiore. Lo stencil con cornice è caratterizzato da pareti lisce, buone prestazioni di stampa e aperture tagliate al laser pulite, in grado di resistere anche a un'usura estrema.
Stencil senza cornice
Gli stencil per PCB senza cornice, noti anche come foil, sono stencil tagliati al laser che non necessitano di essere incollati in modo permanente al telaio e vengono utilizzati con telai riutilizzabili chiamati sistemi di tensionamento per stencil. Gli stencil SMT senza cornice offrono qualità avanzata e prestazioni superiori a un costo inferiore rispetto agli stencil con cornice. Sono adatti per prototipo di assemblaggio di circuiti stampati o produzioni in piccoli volumi, il che aiuta anche a ridurre i requisiti di spazio di stoccaggio.
Stencil prototipo PCB
Gli stencil prototipo sono personalizzati da CAD o File Gerber, quando si realizza un modello di PCB prototipo, il modello deve corrispondere al modello progettato Prototipo PCBRiduce la possibilità di errori durante la saldatura manuale dei prototipi di PCB ed evita noiosi processi manuali. Pertanto, l'utilizzo di questi stencil può migliorare la qualità delle schede e ridurre significativamente il ciclo di assemblaggio dei prototipi di circuiti stampati.
Stencil elettroformato
Lo stencil elettroformato è uno stencil a base di nichel che viene montato in modo permanente sul telaio dello stencil tramite un bordo a rete. Lo stencil elettroformato offre le migliori proprietà di distacco della pasta saldante disponibili, quindi è ideale per applicazioni SMT a passo fine da 12 mil a 20 mil, nonché chip a fogli mobili, wafer bumping e µBGA. Gli stencil elettroformati hanno un coefficiente di attrito inferiore rispetto ad altri stencil poiché sono realizzati in nichel, e inoltre garantiscono una maggiore durata dello stencil.
I vantaggi dello stencil PCB
Con la crescente complessità dei circuiti stampati, il tradizionale processo di assemblaggio dei PCB, che richiede il posizionamento manuale dei componenti elettronici prima della saldatura, non è più in grado di soddisfare i requisiti di posizionamento e saldatura di un gran numero di piccoli componenti su circuiti stampati più piccoli. Per il posizionamento dei componenti e l'applicazione della pasta saldante a macchina, è necessario utilizzare stencil per circuiti stampati, che offrono numerosi vantaggi, come elencato di seguito:
Innanzitutto, gli stencil per PCB ci aiutano a migliorare la precisione nel posizionamento dei componenti sulla scheda, a garantire la precisione del passo durante la stampa e di conseguenza a ridurre la possibilità di errori.
In secondo luogo, utilizzando gli stencil SMT, i produttori possono risparmiare di più sui costi e ridurre i tempi di consegna, perché gli stencil dei circuiti stampati richiedono meno manodopera e tempo per completare il Processo di assemblaggio PCB.
In terzo luogo, lo stencil facilita l'applicazione uniforme della saldatura su tutti i pad dei dispositivi a montaggio superficiale e garantisce un'elevata precisione nel posizionamento dei pad.
Come realizzare uno stencil per PCB?
In questa parte spiegheremo passo dopo passo il processo per creare uno stencil per PCB, che prevede 9 passaggi:
Fase 1: Materiale e preparazione per lo stencil PCB
Materiali
– Macchina Cricut
– Software Sure-Cuts-A-Lot
– Software di visualizzazione Gerber
– Lucidi per proiettori che puoi acquistare in qualsiasi negozio di forniture per ufficio
– Un computer Windows XP / Vista
Preparazione
La tua Cricut deve avere una versione specifica del firmware. Puoi aggiornare/downgrade il firmware scaricando Cricut Design Studio e seguendo le istruzioni nella sezione Aiuto per aggiornare il firmware. Consulta le FAQ di Sure-Cuts-A-Lot per ulteriori informazioni.
Fase 2: preparare il layout del PCB e determinare le dimensioni
Potrebbe essere necessario un po' di tentativi ed errori per creare una pasta saldante decente. Gli stencil per PCB non sono molto precisi. Tagliano i bordi arrotondati e ignorano le forme più piccole di circa 18 mil (0.46 mm) per 50 mil (1.27 mm). Detto questo, dovresti assicurarti che tutte le piazzole dei componenti siano più grandi di queste. Per assicurarti che una piazzola abbia ancora abbastanza superficie per la pasta saldante, crea una piazzola più grande. Il programma di layout PCB KiCAD EDA Suite ha la possibilità di modificare tutte le piazzole di un'impronta alla volta. La saldatura ha questa straordinaria proprietà di connettersi alle parti metalliche quando rileva un riflusso. Finché il tuo PCB ha una resistenza alla saldatura precisa, le parti metalliche della saldatura si legheranno. Quindi non preoccuparti troppo delle piazzole (in pratica diciamo +/- 20%).
Avrai bisogno delle dimensioni esatte del tuo modello di PCB per dopo. Utilizza lo strumento di distanza del tuo software di layout PCB per determinare la distanza tra le piazzole dei componenti più esterne. Non la dimensione del PCB, ma la distanza tra i bordi delle piazzole più esterne. Nell'esempio seguente, il PCB ha una larghezza di 2.3, "ma la distanza tra le piazzole è di 2.142".
Puoi misurare le distanze selezionando i disegni dal menu a discesa dei layer e cliccando sul pulsante Dimensioni nel menu degli strumenti a destra. È il quarto pulsante dal basso.
Passaggio 3: creazione di file Gerber
Disegna il layout del PCB utilizzando lo stencil per pasta saldante Gerber.
Se si utilizza KiCAD, selezionare "Disegna" dal menu "File". Nella finestra del grafico, selezionare "SoldP_Cmp" per lo strato del componente di pasta saldante e fare clic sul pulsante "Traccia".
Passaggio 4: aprire il file Gerber per la conversione
Apri il file in Gerber Gerber Viewer. Seleziona "Apri livello/i" dal menu "File".
Passaggio 5: esportare il file Gerber in SVG
Quindi esporta il file in formato SVG. Seleziona Esporta, quindi SVG… dal menu File.
Fase 6: Creazione di stencil con Cricut
Importa il file SVG in Sure-Cuts-A-Lot selezionando Importa SVG … dal menu File.
Passaggio 7: ridimensionare il design
Fare clic su Mantieni proporzioni nella finestra Proprietà e impostare la larghezza dello stencil sul valore annotato in precedenza.
Fase 8: preparare la trasparenza e la macchina
Prendi un foglio di pellicola trasparente e taglialo della misura del tappetino da taglio Cricut. Fissa il foglio trasparente tagliato al tappetino da taglio. Posiziona il tappetino da taglio nella macchina e premi il pulsante di inserimento carta. Imposta la rondella di spinta della Cricut verso l'alto, la rotella della velocità ruoterà su Alta o Media e la profondità della lama di taglio su 5 o 6. Istruzioni dettagliate sono disponibili nel manuale Cricut. Dovrai fare qualche tentativo. Velocità e pressione possono modificare la precisione dei tagli e una maggiore profondità della lama di taglio aumenta la velocità di sostituzione del tappetino da taglio.
Passaggio 9: tagliare lo stencil del PCB
Vai a tagliare il disegno. Seleziona "Taglia disegno" dal menu "Cutter".
Considerazioni sulla progettazione dello stencil PCB
- Spessore degli stencil
Nella progettazione di stencil per PCB, lo spessore degli stencil è un fattore chiave che determina la quantità di pasta saldante da depositare sulla scheda: un deposito eccessivo di pasta saldante causerebbe ponti di saldatura, mentre un deposito ridotto renderebbe i giunti di saldatura più fragili. Normalmente, lo spessore degli stencil è compreso tra 4 e 8 mm.
- Dimensione di apertura
Le dimensioni delle aperture degli stencil devono essere progettate più piccole rispetto a quelle della piazzola del PCB, per evitare problemi come ponti e perle di saldatura, o la possibilità che la pasta saldante aderisca alle pareti dell'apertura quando gli stencil vengono rimossi. Pertanto, l'area interna della parete dell'apertura deve essere progettata con un'area inferiore di due terzi rispetto a quella della piazzola del PCB per evitare tali problemi.
- Materiale dello stampino
Il materiale utilizzato per realizzare gli stencil è un altro fattore da considerare durante la progettazione di uno stencil per PCB, che influisce sulla capacità di rilasciare la pasta saldante dall'apertura al pad del PCB. Il materiale più utilizzato è l'acciaio inossidabile, mentre per alcuni progetti di PCB con dispositivi a passo fine è necessario utilizzare altri materiali come il nichel, che è il 50% più costoso dell'acciaio inossidabile.
- Allineamento dello stencil
Un corretto allineamento dello stencil è fondamentale per ottenere una stampa accurata della pasta saldante, mentre per ottenere un effetto di stampa perfetto, è necessario aggiungere i riferimenti fiduciali sia sul PCB che sullo stencil. Questi riferimenti garantiscono il corretto allineamento dello stencil e del circuito stampato.
In definitiva, la produzione di stencil per PCB richiede competenze e competenze avanzate. Se non si possiedono competenze specifiche, si consiglia di collaborare con un produttore di stencil per PCB di fiducia. MOKO Technology è specializzata in Servizi PCBA, fornendo servizi di fabbricazione di PCB, creazione di stencil SMT, assemblaggio di PCB, collaudo e spedizione. Vantiamo una vasta esperienza nella produzione conto terzi di PCBA. Contattate un produttore di stencil per PCB affidabile come MOKO per avviare il vostro progetto PCB!
