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PCBA模板如何制作的终极指南

  • 发表时间:2021-07-19 11:09:41
  • 来源:PCBA模板
  • 人气:17

    PCBA模板印刷阶段是PCBA组装中最关键的部分。它也是最危险的,因为最轻微的错误都会毁掉成品PCBA电子设备。因此,错误通常是由于在PCBA焊盘上安装焊点造成的。

    如果您在每次创建数百甚至数千个焊点时对错误保持警惕,这将有所帮助。然而,消除在组件安装过程中可能出现的错误的一种灵丹妙药是PCBA模板。

    通过PCBA模板,您可以一次性将所有焊点安装在板上。它可以帮助您节省大量时间,并消除焊点中的任何误差幅度。

    在本指南中,您将找到开始使用锡膏模板印刷所需了解的一切。

PCBA模板如何制作的终极指南

    什么是PCBA模板

    1.1定义

    模板是一块薄薄的材料,上面带有孔洞,这些孔洞决定了PCBA上元件的布局。使用焊锡模板,您可以一次性以完美的精度沉积适量的焊膏。

    一旦您将焊膏涂在覆盖有模板的PCBA焊盘上,您的电路板就可以安装SMD。当您移除模板时,根据模板孔的形成,焊膏沉积在板上。

    焊膏的完美沉积确保焊点在机械强度和电气连接方面处于最佳状态。

    现在,大多数PCBA焊盘供应商也生产PCBA模板。当您从这些供应商处订购时,他们会为您提供将您的PCBA连同其定制模板一起收集的选项。

    尽管如此,有两种类型的模板:有框和无框。虽然无框架更便宜且更易于存储,但它们是第二大批量打印的最佳选择。

    模板的材料是其通过孔释放焊膏的能力的主要决定因素。您将在本指南的后续部分中找到更多相关信息。

    但是,您可以通过在模板上涂上某种类型的涂层来提高模板的膏体释放能力。

    1.2模板设计PCBA

    以下是模板设计关键要素的细分:

    模板厚度

    它是模板释放焊膏能力的另一个关键决定因素。如果厚度不适合孔径的大小,您将无法获得所需的焊点。在这种情况下,由于表面张力,糊状物可能会粘附到孔的内壁上。

    光圈设计

    孔径设计可以通过多种方式影响焊点。首先,它决定了出现桥接和焊珠等缺陷的机会。它还可以在模板和PCBA之间提供垫圈密封。

    结盟

    它是您在焊盘上打印焊点的精度的最终决定因素。您可以通过在PCBA和模板上刻上称为基准标记的注册标记来实现出色的对齐。

    PCBA特定设计

    带有可促进PCBA焊盘中的导电性和散热性的铜焊盘的PCBA需要具有特殊设计的模板。在这种情况下,没有铜焊盘的PCBA板的模板设计会导致铜翘起和外引线焊接不良。

    为了消除这种情况下的缺陷,您需要在孔径设计中添加所谓的“窗口效应”。这通过调节焊料量来消除缺陷。

    如果PCBA焊盘上的铜焊盘带有进一步增强散热的通孔,则需要不同的模板设计。模板的设计必须防止焊膏在过孔中沉积。

    在某些情况下,PCBA焊盘需要使用不同厚度的模板。在这种情况下,可能会有需要较薄模板的细间距零件和需要较厚模板的较大零件。

    您可以通过使用具有升高和降低区域的多级模板来满足此类要求。您可以通过向模板的选定区域添加更多材料来创建阶梯区域。

    这增加了在该区域形成的焊点中焊膏的数量和高度。在降压区域中与此相反。

    从我们到目前为止所说的来看,很明显厚度是PCBA模板最关键的方面之一。在下一章中,我们将仔细研究厚度在PCBA模板中的作用。

    PCBA模板厚度

    焊盘尺寸、开孔形成和厚度的组合决定了模板的焊膏沉积能力。然而,即使开孔形成和焊盘尺寸合适,如果没有合适的模板厚度,最佳的焊膏沉积也是不可能的。

    选择钢网厚度前要考虑的因素

    以下是选择钢网厚度时应考虑的关键因素的细分:

    纵横比

    厚度决定了形成焊点的焊膏的数量和高度。数量越少,断线的可能性越大,跳线的可能性越小。

    这种称为“方面”的相关性是由于膏体滑过孔时作用在膏体上的力的差异造成的。这些包括将糊剂推到开口之外的力以及将糊剂保持在孔内的力。

    这两种力之间的对比由称为纵横比的测量值表示。为了实现最佳焊膏沉积,您需要确保纵横比大于1。

    也就是说,焊膏和焊盘之间的表面张力必须超过焊膏和孔壁之间的表面张力。纵横比可以通过确定孔径宽度与模板厚度(W/T)的比率来推导出来。

    尽管如此,仍有一些行业标准定义了确定最适合孔径尺寸的模板厚度的标准。纵横比行业标准的最低界限是1.5。

    面积比

    确定模板厚度如何影响其焊膏释放能力的另一个关键指标是其面积比。面积比是孔的表面积与孔壁的表面积之比。

    行业标准的表面积范围的最低界限是0.66。

    QFP和BGA间距

    此外,在为您的模板确定合适的厚度时,您需要仔细考虑细间距QFP、BGA和最小芯片尺寸。

    对于间距≤0.5毫米的QFP,您的模板厚度应介于0.12毫米和0.13毫米之间。厚度>0.5mm的QFP需要0.15mm–0.20mm的模板厚度。

    对于球间距为1.0mm+的BGA,合适的模板厚度为0.15mm。对于间距在0.5mm到1.0mm之间的BGA,模板厚度应该选择0.13mm。

    如果您要在电路板上同时放置不同的IC,则更需要考虑BGA或最小的组件。

    SMT模板尺寸

    为SMT组件确定合适的模板厚度的规则更为复杂。但是,在确定SMT模板尺寸时,还必须考虑纵横比和面积比。

    对于采用化学蚀刻的SMT组件,适当的纵横比为1:1.5。对于激光切割钢网间距类型,适当的纵横比为1:1.12。

    此外,既然您已经掌握了有关模板重要品质的足够信息,您就可以开始探索PCBA模板制造商了。下一章将向您展示如何操作。

    PCBA模板制造商

    获得一块厚度合适的薄材料是一回事。然而,在它们上打出完美尺寸的孔是一种不同的球类游戏。

    鉴于PCBA模板必须具有数百甚至数千个高精度对齐的孔,因此手动打孔是不明智的。

    制作带有适当孔的模板的三种最广泛使用的方法是化学蚀刻、激光切割和电铸。这些方法中的每一种都可以使孔壁表面达到不同的光洁度,光洁度越光滑,膏体释放越有效。

    这三个PCBA模板制造商中最受欢迎的是激光切割机。

    在本章中,我们将向您展示如何使用激光切割机制作PCBA模板。请注意,此技术不适用于创建间距非常紧的模板。

    如果您拥有用于此技术的以下工具,将会有所帮助:

    1.激光切割机

    2.麦拉片

    3.ExpressPCBA或EagleCAD软件

    4.ViewMateGerber查看软件

    5.PDF打印软件

    6.SketchUp、AutoCAD或任何查看和编辑.dxf文件的软件

    步骤

    1.堆叠聚酯薄膜

    将两张聚酯薄膜堆叠在一起。在这种技术中,您将加热聚酯薄膜,直到第一张从堆叠中分离出来。在此过程中,第二片将吸收第一片的熔化垫,从而可以干净地拉下第一片。

    2.从ExpressCAD或EagleCAD导出设计文件:

    在EagleCAD中,通过cam文件导出顶部和底部奶油层,就像导出Gerbers进行制造一样。在ExpressPCBA中,打开File菜单,然后选择“ExportDXFMechanicalDrawing”选项。

    3.ViewMate中的膨胀垫

    如果您使用的是导出Gerbers的软件,则需要补偿切割过程引起的熔化。由于熔化会导致焊盘尺寸增大,因此您需要先减小焊盘尺寸。

    首先,选择File>Import>Gerber将你的奶油层导入ViewMate。接下来,选择设置>D代码。选择此区域中的所有列,然后打开Operations>Swell。根据您的激光规格输入尺寸调整值。

    之后,将Gerber打印为PDF并保存。

    4.用AutoCad膨胀垫

    如果您使用ExpressPCBA,您可能还需要使用不同的软件缩小DXF的内容。您可以使用AutoCAD做到这一点。为此,在打开的AutoCAD窗口中突出显示所有图形,然后键入“SCALE”。

    在弹出的比例因子对话框中,键入适当的比例数字。它将以适当的比例渲染绘图。

    完成此操作后,将完成的绘图打印为PDF。

    5.切割模板

    相应地调整激光切割机上的设置以切割堆叠的聚酯薄膜。由于激光的热量,第一张纸会熔化一点。但是,第二个将吸收第一个熔化的垫子,让您可以整齐轻松地拉出第一张纸。

    到目前为止,我们已经检查了一个广泛使用的PCBA制造商。但是,PCBA模板的类型和质量仍然是PCBA模板成功的最关键决定因素。在下一章中,我们将进一步剖析焊膏模板的质量和类型

    锡膏模板

    除了PCBA模板设计之外,在获得焊膏模板时必须认真考虑四个因素:

    模板材料

    该材料对于PBC模板的成功与PCBA模板设计一样重要。薄片通常由金属或聚酰亚胺制成。金属(通常是不锈钢)模板最适合用于生产大量原型。

    不锈钢模板允许形成更精确的孔。不锈钢的分子结构使孔壁更加光滑,让您轻松获得有效的纵横比。

    但是,由于它们更昂贵,因此对于少量原型的生产而言,它们更像是一种矫枉过正。聚酰胺模板是一种更便宜的替代品。当通过激光切割技术生产时,它们还可以产生出色的孔径。

    焊接模板类型

    有两种类型的焊膏模板:有框和无框。框架模板,也称为胶粘模板,是用激光切割并永久固定在模板框架中的模板箔。

    在大批量PCBA印刷方面,带框模板是最佳选择。由于它们通常带有非常光滑的孔壁,因此它们最适合在需要非常紧密的间距时使用。

    无框焊膏模板也是通过激光切割生产的,带有张紧系统。使用这些张紧系统,它们不需要固定在框架中。它使您更容易存储它们。

    它们是小批量PCBA生产的理想选择。它们也有光滑的孔。此外,您可以将它们用于需要16密耳或更小的间距和微型BGA的PCBA焊盘。

    焊膏

    焊膏中的助焊剂和合金也会影响焊点固定元件的程度。如果焊点中的助焊剂不足,焊料将无法将元件牢固地固定在板上。

    模板涂层

    PCBA模板有多种类型的涂层,可帮助解决PCBA模板中的特定问题。对于初学者来说,在大规模生产运行后清洁电路板非常具有挑战性。

    您可以轻松地从PCBA底部擦去多余的焊料,以防止多余的焊料弄脏其他板。然而,在大型生产运行中做同样的事情是非常痛苦的。

    使用某些类型的涂层,您可以减少孔壁中的残留焊料,这些焊料会扭曲所需的焊膏/助焊剂配方。

    现在您对PCBA模板的类型和质量有了更清晰的了解,您最好实施PCBA模板。下一章将让您仔细了解一些用于制作PCBA模板的最重要设备。

    PCBA模板打印机

    PCBA模板打印机以其无缺陷和可重复的打印能力而闻名。这些打印机通常是小批量和大批量PCBA生产的理想选择。

    SMT模板印刷机有两种主要类型:自动和半自动SMT印刷机。还有专门为短期和原型生产设计的手动模板印刷机。

    SMT模板打印机的一些主要功能包括螺丝刀、速度控制器和便于PCBA对齐的摄像系统。操作通常围绕模板尺寸设置的调整和模板在框架安装器上的放置展开。

    典型的打印机允许您设置打印速度、行程长度、刮刀压力等等。SMT模板打印机还带有显示操作细节的屏幕。

    它们还带有隔间,可通过润湿、干燥和吸尘等操作擦拭模板的底面。抽真空动作可清除卡在孔中的残留焊料。

    PCBA模板激光切割机

    它是一种激光系统,它使用高功率光束根据计算机软件规定的参数在模板上打孔。

    它完全自动化地在模板中创建孔,完全消除了压力和误差幅度。当您使用激光切割机切割PCBA模板时,您可以放心边缘,并且孔壁将达到最佳光滑度。

    模板激光系统通常用途广泛。使用激光,您可以切割、钻孔和烧蚀由多种材料制成的模板和PCBA焊盘。

    PCBA激光切割机还可以雕刻模板而不会产生灰尘,就像传统的机械切割系统一样。它对带有光学元件的PCBA电子产品产生了很大的影响。

    现在,您已了解有关PCBA模板质量和制造商的所有信息。让我们来看看所有东西是如何在小批量PCBA组装中组合在一起的。

    结论

    你去吧。我们刚刚从里到外剖析了PCBA模板,并向您展示了您需要知道的一切。掌握了这些知识,您可以更好地避免某些可能会毁掉您的PCBA项目的打印错误。

    此外,当您在PCBA制造过程中感到迷茫时,您可以联系我们。我们拥有一流的专业知识和最先进的设备,可帮助您解决PCBA模板中的任何问题。