PCBA模板印刷階段是PCBA組裝中最關(guān)鍵的部分。它也是最危險(xiǎn)的，因?yàn)樽钶p微的錯(cuò)誤都會(huì)毀掉成品PCBA電子設(shè)備。因此，錯(cuò)誤通常是由于在PCBA焊盤(pán)上安裝焊點(diǎn)造成的。

    如果您在每次創(chuàng)建數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)焊點(diǎn)時(shí)對(duì)錯(cuò)誤保持警惕，這將有所幫助。然而，消除在組件安裝過(guò)程中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤的一種靈丹妙藥是PCBA模板。

    通過(guò)PCBA模板，您可以一次性將所有焊點(diǎn)安裝在板上。它可以幫助您節(jié)省大量時(shí)間，并消除焊點(diǎn)中的任何誤差幅度。

    在本指南中，您將找到開(kāi)始使用錫膏模板印刷所需了解的一切。

    什么是PCBA模板

    1.1定義

    模板是一塊薄薄的材料，上面帶有孔洞，這些孔洞決定了PCBA上元件的布局。使用焊錫模板，您可以一次性以完美的精度沉積適量的焊膏。

    一旦您將焊膏涂在覆蓋有模板的PCBA焊盤(pán)上，您的電路板就可以安裝SMD。當(dāng)您移除模板時(shí)，根據(jù)模板孔的形成，焊膏沉積在板上。

    焊膏的完美沉積確保焊點(diǎn)在機(jī)械強(qiáng)度和電氣連接方面處于最佳狀態(tài)。

    現(xiàn)在，大多數(shù)PCBA焊盤(pán)供應(yīng)商也生產(chǎn)PCBA模板。當(dāng)您從這些供應(yīng)商處訂購(gòu)時(shí)，他們會(huì)為您提供將您的PCBA連同其定制模板一起收集的選項(xiàng)。

    盡管如此，有兩種類(lèi)型的模板：有框和無(wú)框。雖然無(wú)框架更便宜且更易于存儲(chǔ)，但它們是第二大批量打印的最佳選擇。

    模板的材料是其通過(guò)孔釋放焊膏的能力的主要決定因素。您將在本指南的后續(xù)部分中找到更多相關(guān)信息。

    但是，您可以通過(guò)在模板上涂上某種類(lèi)型的涂層來(lái)提高模板的膏體釋放能力。

    1.2模板設(shè)計(jì)PCBA

    以下是模板設(shè)計(jì)關(guān)鍵要素的細(xì)分：

    模板厚度

    它是模板釋放焊膏能力的另一個(gè)關(guān)鍵決定因素。如果厚度不適合孔徑的大小，您將無(wú)法獲得所需的焊點(diǎn)。在這種情況下，由于表面張力，糊狀物可能會(huì)粘附到孔的內(nèi)壁上。

    光圈設(shè)計(jì)

    孔徑設(shè)計(jì)可以通過(guò)多種方式影響焊點(diǎn)。首先，它決定了出現(xiàn)橋接和焊珠等缺陷的機(jī)會(huì)。它還可以在模板和PCBA之間提供墊圈密封。

    結(jié)盟

    它是您在焊盤(pán)上打印焊點(diǎn)的精度的最終決定因素。您可以通過(guò)在PCBA和模板上刻上稱(chēng)為基準(zhǔn)標(biāo)記的注冊(cè)標(biāo)記來(lái)實(shí)現(xiàn)出色的對(duì)齊。

    PCBA特定設(shè)計(jì)

    帶有可促進(jìn)PCBA焊盤(pán)中的導(dǎo)電性和散熱性的銅焊盤(pán)的PCBA需要具有特殊設(shè)計(jì)的模板。在這種情況下，沒(méi)有銅焊盤(pán)的PCBA板的模板設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致銅翹起和外引線焊接不良。

    為了消除這種情況下的缺陷，您需要在孔徑設(shè)計(jì)中添加所謂的“窗口效應(yīng)”。這通過(guò)調(diào)節(jié)焊料量來(lái)消除缺陷。

    如果PCBA焊盤(pán)上的銅焊盤(pán)帶有進(jìn)一步增強(qiáng)散熱的通孔，則需要不同的模板設(shè)計(jì)。模板的設(shè)計(jì)必須防止焊膏在過(guò)孔中沉積。

    在某些情況下，PCBA焊盤(pán)需要使用不同厚度的模板。在這種情況下，可能會(huì)有需要較薄模板的細(xì)間距零件和需要較厚模板的較大零件。

    您可以通過(guò)使用具有升高和降低區(qū)域的多級(jí)模板來(lái)滿足此類(lèi)要求。您可以通過(guò)向模板的選定區(qū)域添加更多材料來(lái)創(chuàng)建階梯區(qū)域。

    這增加了在該區(qū)域形成的焊點(diǎn)中焊膏的數(shù)量和高度。在降壓區(qū)域中與此相反。

    從我們到目前為止所說(shuō)的來(lái)看，很明顯厚度是PCBA模板最關(guān)鍵的方面之一。在下一章中，我們將仔細(xì)研究厚度在PCBA模板中的作用。

    PCBA模板厚度

    焊盤(pán)尺寸、開(kāi)孔形成和厚度的組合決定了模板的焊膏沉積能力。然而，即使開(kāi)孔形成和焊盤(pán)尺寸合適，如果沒(méi)有合適的模板厚度，最佳的焊膏沉積也是不可能的。

    選擇鋼網(wǎng)厚度前要考慮的因素

    以下是選擇鋼網(wǎng)厚度時(shí)應(yīng)考慮的關(guān)鍵因素的細(xì)分：

    縱橫比

    厚度決定了形成焊點(diǎn)的焊膏的數(shù)量和高度。數(shù)量越少，斷線的可能性越大，跳線的可能性越小。

    這種稱(chēng)為“方面”的相關(guān)性是由于膏體滑過(guò)孔時(shí)作用在膏體上的力的差異造成的。這些包括將糊劑推到開(kāi)口之外的力以及將糊劑保持在孔內(nèi)的力。

    這兩種力之間的對(duì)比由稱(chēng)為縱橫比的測(cè)量值表示。為了實(shí)現(xiàn)最佳焊膏沉積，您需要確保縱橫比大于1。

    也就是說(shuō)，焊膏和焊盤(pán)之間的表面張力必須超過(guò)焊膏和孔壁之間的表面張力?？v橫比可以通過(guò)確定孔徑寬度與模板厚度(W/T)的比率來(lái)推導(dǎo)出來(lái)。

    盡管如此，仍有一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定義了確定最適合孔徑尺寸的模板厚度的標(biāo)準(zhǔn)?？v橫比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的最低界限是1.5。

    面積比

    確定模板厚度如何影響其焊膏釋放能力的另一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是其面積比。面積比是孔的表面積與孔壁的表面積之比。

    行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的表面積范圍的最低界限是0.66。

    QFP和BGA間距

    此外，在為您的模板確定合適的厚度時(shí)，您需要仔細(xì)考慮細(xì)間距QFP、BGA和最小芯片尺寸。

    對(duì)于間距≤0.5毫米的QFP，您的模板厚度應(yīng)介于0.12毫米和0.13毫米之間。厚度>0.5mm的QFP需要0.15mm–0.20mm的模板厚度。

    對(duì)于球間距為1.0mm+的BGA，合適的模板厚度為0.15mm。對(duì)于間距在0.5mm到1.0mm之間的BGA，模板厚度應(yīng)該選擇0.13mm。

    如果您要在電路板上同時(shí)放置不同的IC，則更需要考慮BGA或最小的組件。

    SMT模板尺寸

    為SMT組件確定合適的模板厚度的規(guī)則更為復(fù)雜。但是，在確定SMT模板尺寸時(shí)，還必須考慮縱橫比和面積比。

    對(duì)于采用化學(xué)蝕刻的SMT組件，適當(dāng)?shù)目v橫比為1:1.5。對(duì)于激光切割鋼網(wǎng)間距類(lèi)型，適當(dāng)?shù)目v橫比為1:1.12。

    此外，既然您已經(jīng)掌握了有關(guān)模板重要品質(zhì)的足夠信息，您就可以開(kāi)始探索PCBA模板制造商了。下一章將向您展示如何操作。

    PCBA模板制造商

    獲得一塊厚度合適的薄材料是一回事。然而，在它們上打出完美尺寸的孔是一種不同的球類(lèi)游戲。

    鑒于PCBA模板必須具有數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)高精度對(duì)齊的孔，因此手動(dòng)打孔是不明智的。

    制作帶有適當(dāng)孔的模板的三種最廣泛使用的方法是化學(xué)蝕刻、激光切割和電鑄。這些方法中的每一種都可以使孔壁表面達(dá)到不同的光潔度，光潔度越光滑，膏體釋放越有效。

    這三個(gè)PCBA模板制造商中最受歡迎的是激光切割機(jī)。

    在本章中，我們將向您展示如何使用激光切割機(jī)制作PCBA模板。請(qǐng)注意，此技術(shù)不適用于創(chuàng)建間距非常緊的模板。

    如果您擁有用于此技術(shù)的以下工具，將會(huì)有所幫助：

    1.激光切割機(jī)

    2.麥拉片

    3.ExpressPCBA或EagleCAD軟件

    4.ViewMateGerber查看軟件

    5.PDF打印軟件

    6.SketchUp、AutoCAD或任何查看和編輯.dxf文件的軟件

    步驟

    1.堆疊聚酯薄膜

    將兩張聚酯薄膜堆疊在一起。在這種技術(shù)中，您將加熱聚酯薄膜，直到第一張從堆疊中分離出來(lái)。在此過(guò)程中，第二片將吸收第一片的熔化墊，從而可以干凈地拉下第一片。

    2.從ExpressCAD或EagleCAD導(dǎo)出設(shè)計(jì)文件：

    在EagleCAD中，通過(guò)cam文件導(dǎo)出頂部和底部奶油層，就像導(dǎo)出Gerbers進(jìn)行制造一樣。在ExpressPCBA中，打開(kāi)File菜單，然后選擇“ExportDXFMechanicalDrawing”選項(xiàng)。

    3.ViewMate中的膨脹墊

    如果您使用的是導(dǎo)出Gerbers的軟件，則需要補(bǔ)償切割過(guò)程引起的熔化。由于熔化會(huì)導(dǎo)致焊盤(pán)尺寸增大，因此您需要先減小焊盤(pán)尺寸。

    首先，選擇File>Import>Gerber將你的奶油層導(dǎo)入ViewMate。接下來(lái)，選擇設(shè)置>D代碼。選擇此區(qū)域中的所有列，然后打開(kāi)Operations>Swell。根據(jù)您的激光規(guī)格輸入尺寸調(diào)整值。

    之后，將Gerber打印為PDF并保存。

    4.用AutoCad膨脹墊

    如果您使用ExpressPCBA，您可能還需要使用不同的軟件縮小DXF的內(nèi)容。您可以使用AutoCAD做到這一點(diǎn)。為此，在打開(kāi)的AutoCAD窗口中突出顯示所有圖形，然后鍵入“SCALE”。

    在彈出的比例因子對(duì)話框中，鍵入適當(dāng)?shù)谋壤龜?shù)字。它將以適當(dāng)?shù)谋壤秩纠L圖。

    完成此操作后，將完成的繪圖打印為PDF。

    5.切割模板

    相應(yīng)地調(diào)整激光切割機(jī)上的設(shè)置以切割堆疊的聚酯薄膜。由于激光的熱量，第一張紙會(huì)熔化一點(diǎn)。但是，第二個(gè)將吸收第一個(gè)熔化的墊子，讓您可以整齊輕松地拉出第一張紙。

    到目前為止，我們已經(jīng)檢查了一個(gè)廣泛使用的PCBA制造商。但是，PCBA模板的類(lèi)型和質(zhì)量仍然是PCBA模板成功的最關(guān)鍵決定因素。在下一章中，我們將進(jìn)一步剖析焊膏模板的質(zhì)量和類(lèi)型

    錫膏模板

    除了PCBA模板設(shè)計(jì)之外，在獲得焊膏模板時(shí)必須認(rèn)真考慮四個(gè)因素：

    模板材料

    該材料對(duì)于PBC模板的成功與PCBA模板設(shè)計(jì)一樣重要。薄片通常由金屬或聚酰亞胺制成。金屬（通常是不銹鋼）模板最適合用于生產(chǎn)大量原型。

    不銹鋼模板允許形成更精確的孔。不銹鋼的分子結(jié)構(gòu)使孔壁更加光滑，讓您輕松獲得有效的縱橫比。

    但是，由于它們更昂貴，因此對(duì)于少量原型的生產(chǎn)而言，它們更像是一種矯枉過(guò)正。聚酰胺模板是一種更便宜的替代品。當(dāng)通過(guò)激光切割技術(shù)生產(chǎn)時(shí)，它們還可以產(chǎn)生出色的孔徑。

    焊接模板類(lèi)型

    有兩種類(lèi)型的焊膏模板：有框和無(wú)框。框架模板，也稱(chēng)為膠粘模板，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，帶框模板是最佳選擇。由于它們通常帶有非常光滑的孔壁，因此它們最適合在需要非常緊密的間距時(shí)使用。

    無(wú)框焊膏模板也是通過(guò)激光切割生產(chǎn)的，帶有張緊系統(tǒng)。使用這些張緊系統(tǒng)，它們不需要固定在框架中。它使您更容易存儲(chǔ)它們。

    它們是小批量PCBA生產(chǎn)的理想選擇。它們也有光滑的孔。此外，您可以將它們用于需要16密耳或更小的間距和微型BGA的PCBA焊盤(pán)。

    焊膏

    焊膏中的助焊劑和合金也會(huì)影響焊點(diǎn)固定元件的程度。如果焊點(diǎn)中的助焊劑不足，焊料將無(wú)法將元件牢固地固定在板上。

    模板涂層

    PCBA模板有多種類(lèi)型的涂層，可幫助解決PCBA模板中的特定問(wèn)題。對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，在大規(guī)模生產(chǎn)運(yùn)行后清潔電路板非常具有挑戰(zhàn)性。

    您可以輕松地從PCBA底部擦去多余的焊料，以防止多余的焊料弄臟其他板。然而，在大型生產(chǎn)運(yùn)行中做同樣的事情是非常痛苦的。

    使用某些類(lèi)型的涂層，您可以減少孔壁中的殘留焊料，這些焊料會(huì)扭曲所需的焊膏/助焊劑配方。

    現(xiàn)在您對(duì)PCBA模板的類(lèi)型和質(zhì)量有了更清晰的了解，您最好實(shí)施PCBA模板。下一章將讓您仔細(xì)了解一些用于制作PCBA模板的最重要設(shè)備。

    PCBA模板打印機(jī)

    PCBA模板打印機(jī)以其無(wú)缺陷和可重復(fù)的打印能力而聞名。這些打印機(jī)通常是小批量和大批量PCBA生產(chǎn)的理想選擇。

    SMT模板印刷機(jī)有兩種主要類(lèi)型：自動(dòng)和半自動(dòng)SMT印刷機(jī)。還有專(zhuān)門(mén)為短期和原型生產(chǎn)設(shè)計(jì)的手動(dòng)模板印刷機(jī)。

    SMT模板打印機(jī)的一些主要功能包括螺絲刀、速度控制器和便于PCBA對(duì)齊的攝像系統(tǒng)。操作通常圍繞模板尺寸設(shè)置的調(diào)整和模板在框架安裝器上的放置展開(kāi)。

    典型的打印機(jī)允許您設(shè)置打印速度、行程長(zhǎng)度、刮刀壓力等等。SMT模板打印機(jī)還帶有顯示操作細(xì)節(jié)的屏幕。

    它們還帶有隔間，可通過(guò)潤(rùn)濕、干燥和吸塵等操作擦拭模板的底面。抽真空動(dòng)作可清除卡在孔中的殘留焊料。

    PCBA模板激光切割機(jī)

    它是一種激光系統(tǒng)，它使用高功率光束根據(jù)計(jì)算機(jī)軟件規(guī)定的參數(shù)在模板上打孔。

    它完全自動(dòng)化地在模板中創(chuàng)建孔，完全消除了壓力和誤差幅度。當(dāng)您使用激光切割機(jī)切割PCBA模板時(shí)，您可以放心邊緣，并且孔壁將達(dá)到最佳光滑度。

    模板激光系統(tǒng)通常用途廣泛。使用激光，您可以切割、鉆孔和燒蝕由多種材料制成的模板和PCBA焊盤(pán)。

    PCBA激光切割機(jī)還可以雕刻模板而不會(huì)產(chǎn)生灰塵，就像傳統(tǒng)的機(jī)械切割系統(tǒng)一樣。它對(duì)帶有光學(xué)元件的PCBA電子產(chǎn)品產(chǎn)生了很大的影響。

    現(xiàn)在，您已了解有關(guān)PCBA模板質(zhì)量和制造商的所有信息。讓我們來(lái)看看所有東西是如何在小批量PCBA組裝中組合在一起的。

    結(jié)論

    你去吧。我們剛剛從里到外剖析了PCBA模板，并向您展示了您需要知道的一切。掌握了這些知識(shí)，您可以更好地避免某些可能會(huì)毀掉您的PCBA項(xiàng)目的打印錯(cuò)誤。

    此外，當(dāng)您在PCBA制造過(guò)程中感到迷茫時(shí)，您可以聯(lián)系我們。我們擁有一流的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和最先進(jìn)的設(shè)備，可幫助您解決PCBA模板中的任何問(wèn)題。