De definitieve gids voor PCB-stencils: alles wat u moet weten

PCB-assemblage is geen eenvoudig proces, vooral niet in de printfase. Kleine foutjes kunnen schade aan de PCB veroorzaken of zelfs tot storingen leiden. Hoewel fouten meestal worden veroorzaakt door de montage van soldeerpunten op PCB-padsDe PCB-stencil kan de kans op fouten tijdens de assemblage van componenten verkleinen. Dankzij het gebruik van PCB-stencils kunnen alle soldeerpunten in één keer op de printplaat worden gemonteerd, wat niet alleen veel tijd bespaart, maar ook fouten in de soldeerpunten elimineert. Het is dus erg belangrijk om PCB-stencils goed te begrijpen. In deze handleiding leggen we bijna alles uit wat u erover moet weten, inclusief de soorten stencils, overwegingen bij het ontwerpen van PCB-stencils en het proces van het maken van stencils.

Wat is een PCB-stencil?

Een PCB-stencil, ook wel staalgaas genoemd, heeft als primaire functie het ondersteunen van de afzetting van soldeerpasta. Het brengt een exacte hoeveelheid soldeerpasta aan op een precieze locatie op de kale printplaat. De stencil bestaat uit een stencilframe, gaas en staalplaat. Er zitten talloze openingen in de stencil die overeenkomen met de posities die op de printplaat moeten worden bedrukt. De soldeerpasta wordt op de printplaat afgezet volgens de vorm van de stencilgaten wanneer de stencil wordt verwijderd. De PCB-stencil helpt ons om soldeerpasta op de aangewezen posities op een kale printplaat af te zetten, zodat de elektrische verbinding van de soldeerverbinding tussen de soldeerpad en het component perfect kan worden uitgevoerd.

Waarvan is een PCB-stencil gemaakt?

• Inlijsting

Schermframes worden hoofdzakelijk onderverdeeld in verplaatsbare en vaste frames. Verplaatsbare frames bevestigen de stalen plaat direct aan het frame, waardoor het sjabloonframe herhaaldelijk gebruikt kan worden. Vaste frames bevestigen het gaas met lijm aan het frame. Een stevig frame wordt bereikt door een constante staalspanning, meestal tussen 35 en 48 N/cm².

• vel

Materialen zoals koper, roestvrij staal, nikkellegeringen en polyester kunnen worden gebruikt. Stencils worden meestal gemaakt van hoogwaardige roestvrijstalen platen van klasse 301/304, die uitstekende mechanische eigenschappen hebben en de levensduur van de stencils aanzienlijk verlengen.

• Vergiet

Het gaas fixeert de stalen platen en frames. Er wordt gebruikgemaakt van gaas van roestvrij staal of polymeerpolyester. Roestvrij staaldraad met een maaswijdte van ongeveer 100 biedt voldoende stabiele spanning, maar kan na verloop van tijd vervormen en spanning verliezen. Polyestergaas is duurzamer en gaat langer mee.

• Lijm

De lijm verbindt het gaasframe met de stalen plaat. Het speelt een essentiële rol in de mal, zorgt voor een sterke hechting en is bestand tegen intensieve reiniging met diverse plaatreinigers.

Soorten printplaatsjablonen

1. De ingelijste PCB-stencil

Het is een lasergesneden soldeerpastastencil die permanent op het stencilframe wordt gemonteerd. Een gaasrand spant de stencilfolie strak binnen het frame. De PCB-stencil met frame is geschikt voor zeefdruk in grote volumes en kan worden aangebracht met een pitch van 16 mil of lager. De stencil met frame heeft gladde openingen, goede printprestaties en strakke lasergesneden openingen die ook bestand zijn tegen extreme slijtage.

2. Sjabloon zonder lijst

Frameloze PCB-stencils, ook wel folies genoemd, zijn lasergesneden stencils die niet permanent in het frame hoeven te worden gelijmd. Ze worden gebruikt met herbruikbare stencilframes, zogenaamde stencilspansystemen. Frameloze SMT-stencils bieden geavanceerde kwaliteit en superieure prestaties tegen lagere kosten dan stencils met een frame. Ze zijn geschikt voor prototype printplaat assemblage of productieruns met een laag volume, wat ook helpt om de benodigde opslagruimte te verminderen.

3. Prototype PCB-stencil

Prototypesjablonen worden op maat gemaakt vanuit CAD of Gerber-bestandenBij het maken van een prototype PCB-sjabloon moet het sjabloon overeenkomen met het ontworpen PCB-prototypeHet vermindert de kans op fouten bij het handmatig solderen van prototype-printplaten en vermijdt tijdrovende handmatige processen. Het gebruik van dergelijke sjablonen kan de kwaliteit van de printplaten verbeteren en de assemblagecyclus van prototypes van printplaten aanzienlijk verkorten.

4. Elektrogevormde stencil

Het elektrogevormde stencil is een stencil op nikkelbasis dat via een gaasrand permanent op het stencilframe is gemonteerd. Het elektrogevormde stencil biedt de beste soldeerpasta-lossende eigenschappen die er zijn, waardoor het ideaal is voor SMT-toepassingen met een fijne spoed van 12 tot 20 mils, evenals flip-chip, Wafer bumping en µBGA. Elektrogevormde stencils hebben een lagere wrijvingscoëfficiënt in vergelijking met andere stencils omdat ze van nikkel zijn gemaakt. Bovendien zorgen ze voor een langere houdbaarheid van de stencils.

De voordelen van PCB-stencils

Naarmate printplaten steeds complexer worden, voldoet het traditionele PCB-assemblageproces, waarbij elektronische componenten handmatig moeten worden geplaatst vóór het solderen, niet meer aan de eisen voor het plaatsen en solderen van een groot aantal kleine componenten op kleinere printplaten. We moeten printplaatsjablonen gebruiken voor het machinaal plaatsen van componenten en het aanbrengen van soldeerpasta, wat de hieronder vermelde voordelen met zich meebrengt:

Ten eerste zorgen PCB-sjablonen ervoor dat we de nauwkeurigheid verbeteren bij het plaatsen van de componenten op de printplaat, dat de fijne spoed bij het printen wordt gegarandeerd en dat de kans op fouten afneemt.

In de tweede plaats kunnen fabrikanten door het gebruik van SMT-sjablonen meer kosten besparen en de doorlooptijd verkorten, omdat er minder arbeid en tijd nodig is om de sjablonen voor printplaten af ​​te werken. PCB-assemblageproces:.

Ten derde zorgt de stencil voor een gelijkmatige soldeertoepassing op alle oppervlaktegemonteerde apparaatpads en garandeert een hoge nauwkeurigheid bij het plaatsen van de pads.

Hoe maak je een PCB-stencil?

In dit onderdeel leggen we stap voor stap het proces uit om een ​​PCB-stencil te maken. Er zijn 9 stappen bij betrokken:

Stap 1: Materiaal en voorbereiding voor PCB-stencil

Materialen

– Cricut-machine
– Sure-Cuts-A-Lot-software
– Gerber viewer-software
– Transparanten voor overheadprojectoren die u bij elke kantoorboekhandel kunt kopen
– Een Windows XP/Vista-computer

Voorbereiding

Je Cricut moet een specifieke firmwareversie hebben. Je kunt de firmware updaten/downgraden door Cricut Design Studio te downloaden en de instructies onder Help te volgen om de firmware te updaten. Zie de Sure-Cuts-A-Lot FAQ voor meer informatie.

Stap 2: Bereid de PCB-layout voor en bepaal de afmetingen

Het maken van degelijke soldeerpasta kan wat vallen en opstaan ​​vergen. PCB-stencils zijn niet erg nauwkeurig. Ze snijden afgeronde randen en negeren vormen kleiner dan ongeveer 18 mils (0.46 mm) bij 50 mils (1.27 mm). Zorg er echter wel voor dat al je componentpads groter zijn dan deze. Om ervoor te zorgen dat een pad nog steeds voldoende soldeerpastaoppervlak heeft, kun je hem groter maken. Het KiCAD EDA Suite PCB-layoutprogramma kan alle footprint-pads tegelijk vervangen. Soldeer heeft de geweldige eigenschap dat het zich aan metalen onderdelen hecht wanneer er reflow optreedt. Zolang je PCB een nauwkeurige soldeerresist heeft, zullen de metalen soldeerstukjes zich met elkaar verbinden. Maak je dus niet al te druk om de pads (in principe +/- 20%).

U hebt de exacte afmetingen van uw PCB-sjabloon nodig voor later. Gebruik de afstandstool van uw PCB-layoutsoftware om de afstand tussen de buitenste componentpads te bepalen. Niet de grootte van de PCB, maar de afstand tussen de buitenste padranden. In het onderstaande voorbeeld heeft de PCB een breedte van 2.3 mm, maar de afstand tussen de pads is 2.142 mm.

Je kunt afstanden meten door tekeningen te selecteren in het pulldownmenu van de laag en op de knop 'Afmetingen' in het rechtermenu te klikken. Dit is de vierde knop van onderen.

Stap 3: Gerber-bestanden maken

Teken de lay-out van uw PCB met behulp van het Gerber-soldeerpastasjabloon.

Wanneer u KiCAD gebruikt, kiest u Tekenen in het menu Bestand. Selecteer in het plotvenster SoldP_Cmp voor de soldeerpastacomponentlaag en klik op de knop Plotten.

Stap 4: Open het Gerber-bestand voor conversie

Open het bestand in Gerber Viewer. Selecteer 'Laag(en) openen' in het menu 'Bestand'.

Stap 5: Gerber exporteren naar SVG-bestand

Exporteer het bestand vervolgens naar SVG-formaat. Selecteer Exporteren en vervolgens SVG... in het menu Bestand.

Stap 6: Stencils maken met Cricut

Importeer het SVG-bestand in Sure-Cuts-A-Lot door SVG importeren … te kiezen in het menu Bestand.

Stap 7: Pas het formaat van het ontwerp aan

Klik in het venster Eigenschappen op Verhoudingen behouden en stel de breedte van de stencil in op de eerder genoteerde waarde.

Stap 8: transparantie en machine voorbereiden

Neem een ​​vel transparantfolie en snijd het op maat van de Cricut-snijmat. Prik het gesneden transparant in de snijmat. Plaats de snijmat in de machine en druk op de knop voor het invoeren van papier. Stel de drukring van de Cricut in, het snelheidswieltje draait naar Hoog of Medium en de snijdiepte naar 5 of 6. Gedetailleerde instructies vind je in de Cricut-handleiding. Je zult wat moeten uitproberen. Snelheid en druk kunnen de nauwkeurigheid van de sneden beïnvloeden, en een grotere snijdiepte versnelt de snelheid waarmee je de snijmat moet vervangen.

Stap 9: Snij uw PCB-sjabloon

Ga naar het snijvlak om het ontwerp te knippen. Kies 'Snijd het ontwerp' in het menu 'Snijder'.

Overwegingen bij het ontwerpen van PCB-stencils

1. Dikte van sjablonen

Bij het ontwerpen van PCB-sjablonen is de dikte van de sjablonen een belangrijke factor die de hoeveelheid soldeerpasta bepaalt die op de printplaat wordt aangebracht. Extra soldeerafzetting veroorzaakt soldeerbruggen, terwijl minder soldeerafzetting de soldeerverbindingen zwakker maakt. Normaal gesproken ligt de dikte van sjablonen tussen de 4 en 8 duizend.

2. Diafragma

De grootte van de stencilopeningen moet kleiner zijn dan de grootte van de PCB-pad om problemen zoals brugvorming en soldeerkralen te voorkomen. Anders kan de soldeerpasta aan de openingen blijven plakken wanneer de stencils worden verwijderd. Daarom moet het binnenoppervlak van de opening twee derde kleiner zijn dan het oppervlak van de PCB-pad om dergelijke problemen te voorkomen.

3. Stencilmateriaal

Het materiaal waarvan de sjablonen worden gemaakt, is een andere factor waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerpen van PCB-sjablonen. Het beïnvloedt de mogelijkheid om de soldeerpasta los te maken van de opening naar de PCB-pad. Het meest gebruikte materiaal is roestvrij staal, maar voor sommige PCB-ontwerpen met fijne spoed moeten we andere materialen gebruiken, zoals nikkel, dat 50% duurder is dan roestvrij staal.

4. Stencil-uitlijning

Een goede uitlijning van het stencil is cruciaal voor een nauwkeurige soldeerpasta-afdruk. Om het perfecte printeffect te bereiken, moeten we de richtmerken op zowel de printplaat als het stencil aanbrengen. Deze richtmerken zorgen ervoor dat het stencil en de printplaat correct zijn uitgelijnd.

Uiteindelijk vereist het produceren van PCB-stencils geavanceerde vaardigheden en expertise. Als u niet over de vereiste vaardigheden beschikt, is het raadzaam om samen te werken met een betrouwbare fabrikant van PCB-stencils. MOKO Technology is gespecialiseerd in PCBA-services:, die PCB-fabricage, SMT-stencilcreatie, PCB-assemblage, test- en verzenddiensten aanbiedt. We hebben uitgebreide ervaring in PCBA-contractproductie. Neem contact op met een gerenommeerde PCB-stencilfabrikant zoals MOKO om uw PCB-project te starten!