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，消除在組件安裝過程中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤的一種靈丹妙藥是PCBA模板。

    通過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焊盤供應(yīng)商也生產(chǎn)PCBA模板。當(dāng)您從這些供應(yīng)商處訂購時(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，有兩種類型的模板：有框和無框。雖然無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，您可以通過在模板上涂上某種類型的涂層來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

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

    PCBA特定設(shè)計(jì)

    帶有可促進(jìn)PCBA焊盤中的導(dǎo)電性和散熱性的銅焊盤的PCBA需要具有特殊設(shè)計(jì)的模板。在這種情況下，沒有銅焊盤的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)”。這通過調(diào)節(jié)焊料量來消除缺陷。

    如果PCBA焊盤上的銅焊盤帶有進(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)必須防止焊膏在過孔中沉積。

    在某些情況下，PCBA焊盤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。

    您可以通過使用具有升高和降低區(qū)域的多級(jí)模板來滿足此類要求。您可以通過向模板的選定區(qū)域添加更多材料來創(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的來看，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

    焊盤尺寸、開孔形成和厚度的組合決定了模板的焊膏沉積能力。然而，即使開孔形成和焊盤尺寸合適，如果沒有合適的模板厚度，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。

    這種稱為“方面”的相關(guān)性是由于膏體滑過孔時(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)比由稱為縱橫比的測量值表示。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，焊膏和焊盤之間的表面張力必須超過焊膏和孔壁之間的表面張力?？v橫比可以通過確定孔徑寬度與模板厚度(W/T)的比率來推導(dǎo)出來。

    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。在此過程中，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)償切割過程引起的熔化。由于熔化會(huì)導(dǎo)致焊盤尺寸增大，因此您需要先減小焊盤尺寸。

    首先，選擇File>Import>Gerber將你的奶油層導(dǎo)入ViewMate。接下來，選擇設(shè)置>D代碼。選擇此區(qū)域中的所有列，然后打開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正。聚酰胺模板是一種更便宜的替代品。當(dāng)通過激光切割技術(shù)生產(chǎn)時(shí)，它們還可以產(chǎn)生出色的孔徑。

    焊接模板類型

    有兩種類型的焊膏模板：有框和無框?？蚣苣０?，也稱為膠粘模板，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。

    無框焊膏模板也是通過激光切割生產(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。

    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，焊料將無法將元件牢固地固定在板上。

    模板涂層

    PCBA模板有多種類型的涂層，可幫助解決PCBA模板中的特定問題。對(duì)于初學(xué)者來說，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)有兩種主要類型：自動(dòng)和半自動(dòng)SMT印刷機(jī)。還有專門為短期和原型生產(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。

    典型的打印機(jī)允許您設(shè)置打印速度、行程長度、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，可通過潤濕、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。

    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制造過程中感到迷茫時(shí)，您可以聯(lián)系我們。我們擁有一流的專業(yè)知識(shí)和最先進(jìn)的設(shè)備，可幫助您解決PCBA模板中的任何問題。