Plantilla PCB

¿Qué es Plantilla PCB?

Por definición, se refiere a la chapa de acero inoxidable con aberturas cortadas con láser que se utiliza para colocar pasta de soldadura en placas de circuitos impresos. Es esencial para la tecnología SMT o de montaje en superficie, especialmente en la colocación de componentes.  El principal uso de plantilla es depositar pasta de soldadura en puntos específicos de una placa de circuito impreso. Los depósitos de pasta de soldadura permiten colocar y alinear los componentes en la placa de circuito impreso.

Las placas de circuito impreso son elementos vitales de la electrónica. Pero para tenerlas, primero debe producirse un intrincado proceso de fabricación. Un elemento vital del proceso de diseño, fabricación y ensamblaje de placas de circuitos electrónicos es el desarrollo de una plantilla de PCB. Es fundamental para determinar dónde se coloca la pasta de soldadura en las placas de circuito impreso desnudas antes de ensamblar los componentes. Sin embargo, la mayoría de los aficionados a las PCB prestan poca o ninguna atención a las plantillas. Entonces, ¿qué implica y cuál es su importancia en el proceso de producción de PCB?

La plantilla para PCB debe depositar la cantidad exacta de pasta de soldadura en el lugar designado. Es vital, ya que garantiza que la unión soldada entre la almohadilla y el componente proporcione la resistencia mecánica y la conexión eléctrica necesarias. El uso de plantilla de PCB adecuado para aplicar la pasta de soldadura garantiza un proceso de ensamblaje de PCB más rápido. También lo hace más sencillo y preciso. 

Las plantillas para circuitos impresos se clasifican según el tipo de montaje y el tipo de apertura. Como resultado, las diversas plantillas para PCB incluyen las siguientes. Plantillade corte por láser, plantillade circuito impreso enmarcado, plantillade circuito impreso híbrido y plantillade grabado químico. Otros tipos de esténciles son los esténciles PCB sin marco, etc.  Este tipo de esténciles PCB son ofrecidos por la mayoría de las casas de PCB, incluyendo Hitechpcb PCB y ensamblaje. También puede obtener plantillas personalizadas basadas en sus necesidades de diseño de PCB. 

La plantilla SMT es una fina lámina de acero inoxidable cortada con láser, ideal para el ensamblaje de PCB. La plantilla PCB ayuda a transferir la pasta de soldadura con precisión y exactitud.

Por lo tanto, la tecnología de plantillas SMT es importante para aplicar la pasta de soldadura. Como usted sabe, la aplicación de la pasta de soldadura es una tarea que lleva tiempo y requiere delicadeza y atención al detalle. Elija el servicio de plantilla SMT de Hitech Circuits, tenemos nuestro propio equipo de plantilla SMT con capacidades profesionales.

La plantilla PCB es muy importante. En el proceso de ensamblaje de PCB, la calidad de impresión de la plantilla de pasta de soldadura de PCB afectará directamente a la calidad de procesamiento de SMT, y la calidad de impresión de pasta de soldadura está directamente relacionada con la calidad de la plantilla PCB, por lo que el diseño correcto de la plantilla SMT, la selección del espesor adecuado de la plantilla de PCB y el tamaño de la abertura de diseño de la plantilla de PCB, será la clave para garantizar la calidad de impresión de la pasta de soldadura.

Los factores clave que afectan a la calidad de la plantilla PCB son el material de la plantilla PCB y el espesor de la plantilla PCB, el tipo de apertura de la plantilla PCB, el tamaño de la plantilla PCB, la planitud de la pared de la plantilla PCB. Por lo tanto, en el diseño de la plantilla PCB, procesamiento, inspección y proceso de producción debe prestar especial atención a la plantilla PCB.

Tipos de Plantilla PCB

Plantilla PCB/SMT con marco

Se trata de una plantilla de pasta de soldadura que se corta con láser y se monta de forma permanente en el marco de la plantilla. Al montar el esténcil de pasta de soldadura se despliega el borde de malla, que estira firmemente la lámina de su esténcil dentro de un marco. Su plantilla enmarcada por diseño se aplica a la serigrafía de PCB de gran volumen. La plantilla también tiene una abertura lisa, que se puede aplicar para pasos de 16-Mil o inferiores.

Características de la plantilla SMT enmarcada

1. Tiene un proceso distinto para las paredes de apertura lisas

2. Un rendimiento de impresión increíble

3. Aberturas o aperturas limpias cortadas con láser

4. Es perfecta para la impresión por plantilla dirigida a grandes volúmenes en placas de circuito impreso

5. El proceso único desarrolla marcas de referencia permanentes (que no se decoloran ni se borran)

6. 7. Todas las plantillas enmarcadas con tecnología de montaje en superficie se adhieren doblemente con la intención de soportar un desgaste extremo

8. Tiene un plazo de entrega estándar de veinticuatro horas.

¿Cómo seleccionar la plantilla SMT?

 1. Espaciado mínimo requerido y tamaño del agujero.

2. El rendimiento de la pasta de liberación de la plantilla.

3. Reducir y prevenir puentes, cortocircuitos o falta de estaño de la pasta de soldadura.

4. Coste, rendimiento y ciclo de procesamiento de los materiales.

5. La vida útil y la durabilidad del material de la plantilla.

6. Espesor necesario de la pasta de soldadura.

Originalmente, la plantilla era de malla metálica, por lo que se denominaba máscara. Empezó con malla de poliéster de nailon, y más tarde, debido a su durabilidad, pasó a ser malla de alambre y malla de alambre de cobre. Ahora es malla de alambre de acero inoxidable. Pero independientemente del material del que esté hecha la malla metálica, tiene la desventaja de su mala forma y baja precisión. Con el desarrollo de la tecnología SMT, la necesidad de plantilla SMT es cada vez mayor. La plantilla SMT está apareciendo. La plantilla de acero inoxidable las sustituye, y ahora es la plantilla SMT.

La función principal de la plantilla PCB es ayudar en la deposición de pasta de soldadura y para transferir la cantidad exacta de pasta de soldadura a la ubicación exacta en el PCB desnudo. La plantilla PCB consta de un marco de malla, una malla de alambre y una lámina de acero. En la chapa de acero hay muchos orificios, que corresponden al lugar de la placa de circuito impreso donde se requiere la impresión. Durante el uso, coloque la placa de circuito impreso debajo del esténcil PCB y filtre la pasta sobre la placa de circuito impreso a través de los orificios en la posición fija en el esténcil PCB.

¿Cómo utilizar Plantilla PCB?

1. Las muestras de PCB o los lotes de PCB se convertirán en placas de PCB desnudas. A continuación, tenemos que soldar la placa de circuito.

2. 2. Cubrir la malla de acero PCB en el PCB.

3. Imprima la pasta de soldadura en la superficie del disco óptico PCB mediante la plantilla láser SMT.

4. Imprimir la pasta de soldadura y montar el dispositivo SMT.

5. La PCB pegada se suelda mediante soldadura por reflujo-sobrecalentamiento del horno-pasta de soldadura semisólida.

6. Las placas PCB desnudas son ahora productos PCBA semiacabados.

La plantilla SMT es un molde de precisión "delicado", así que tenga cuidado al utilizarlo:

1. Manipúlelo con cuidado;

2. Lave (limpie) la plantilla antes de usarla para eliminar la suciedad arrastrada durante el transporte;

3. Remover la pasta o cola roja uniformemente para evitar que se obstruyan las aberturas;

4. Presión de impresión óptima: la mejor presión cuando el raspador sólo raspa la pasta (gel rojo) en la plantilla;

5. Lo mejor es utilizar la impresión de pegatinas al imprimir.

6. Cuando el raspador ha terminado su recorrido, es mejor parar durante 2-3 segundos antes de desmoldar, si es posible, y la velocidad de moldeo no debe ser demasiado rápida.

7. No golpear la plantilla PCB con objetos duros o cuchillos afilados;

8. Limpie la plantilla PCB después de usarla, vuelva a guardarla en la caja y colóquela en un estante especial.

Corte por láser

También se trata de un procedimiento sustractivo en el que el material de la lámina de la plantilla se elimina mediante el corte por láser. El corte por láser, por defecto, a menudo conduce a una salida más fina y ayuda a la realización de una mayor precisión. También produce resultados más consistentes que el proceso de grabado químico. Sin embargo, es prudente tener en cuenta que el proceso es independiente del entorno químico y, por lo tanto, no necesita protección contra la humedad.

Ventajas de una plantilla de corte por láser

Ranuras cónicas

Es más rápido en comparación con otros procesos de fabricación de plantillas como el grabado químico.

Ausencia de utillaje de película

Inconvenientes de la plantilla de corte por láser

Las paredes laterales de la abertura quedan rugosas

Requiere un proceso de desbarbado adicional 

Los precios de las plantillas SMT se calculan principalmente en función de los siguientes requisitos:

1. El proceso de apertura, que incluye grabado, láser, cascada iónica, depende de la precisión de la apertura de la plantilla y de los requisitos del proceso del producto. El grabado más barato y menos preciso es también el más bajo. El corte por láser de la plantilla suele ser necesario para una separación inferior a 0,35 mm.

2. Espesor de la plantilla, el precio del espesor de la plantilla también es diferente, además del proceso de espesor con requisitos especiales, como el precio de la plantilla de escalera química es más alto.

3. Tamaño, por supuesto, cuanto mayor sea el tamaño, más caro es.

4. Material, dimensiones de espesor del borde de la plantilla, capa protectora, etc.

5. Otros requisitos, como red de una cara, red de doble cara, etc., varían de precio.

Directrices para el diseño de plantilla PCB

Si desea realizar juntas de soldadura fiables y resistentes en su placa de circuito impreso, se hace necesario imprimir un diseño de plantilla. El tamaño de la apertura de la plantilla tiene una correlación directa con el grosor de la plantilla. Pero es posible diseñar plantillas más gruesas con una abertura menor a la del tamaño de la almohadilla. Por otro lado, también se pueden diseñar esténciles más finos con una relación entre el tamaño de la abertura y el grosor de la plantilla de 1:1. La recomendación, sin embargo, implica el uso de un láser para asegurar la malla de acero que posee aberturas y electro-pulido.

No obstante, algunas de las pautas de diseño que deben tenerse en cuenta son las siguientes.

Diseño de la plantilla de la almohadilla adyacente

El grosor de la plantilla determina la cantidad de pasta de soldadura que se imprime en la placa de circuito impreso. Una cantidad excesiva de pasta de soldadura produce puentes durante el proceso de soldadura por reflujo, lo que a menudo resulta indeseable. Por este motivo, las recomendaciones de la industria implican que el paquete QFN de 0,5 mm de paso utilice un grosor de malla de acero de 0,12 mm. Por otro lado, el encapsulado QFN con un paso de 0,65 mm necesita un grosor de malla de acero de 0,15 mm. Sin embargo, es posible diseñar la apertura de la plantilla relativamente más pequeña que el tamaño de la almohadilla. Esto reduce la incidencia de puentes de soldadura.

Diseño de la almohadilla de disipación de calor de la plantilla PCB

La soldadura de los pads expuestos en la parte inferior del chip a los pads térmicos de la PCB puede dar lugar a agujeros de aire. Esto se debe a que el gas que se encuentra en el interior de las almohadillas de gran tamaño y las vías térmicas se desborda hacia el exterior durante el proceso de soldadura. Esto significa, por tanto, que siempre que el punto o área de pasta de soldadura resulte demasiado enorme, se producen incidencias de defectos como bolas de soldadura y salpicaduras. Pero es imposible deshacerse de los poros mediante el reenfoque y la limitación del tamaño de los poros. Sería de gran ayuda que también tomara las precauciones necesarias teniendo en cuenta los aspectos necesarios a la hora de diseñar la almohadilla térmica de la plantilla.

Desarrolle siempre numerosas aberturas pequeñas en la zona de la almohadilla térmica en lugar de una única abertura o abertura grande. Un valor común que se suele barajar es entre el 50% y el 80% del tratamiento o cobertura de la pasta de soldadura. Además, el grosor de la junta de soldadura debe ser de 50μm, según la práctica y los resultados del sector. Esto ayuda a mejorar la fiabilidad de la placa. Una forma increíble de conseguir este grosor consiste en garantizar al menos un 50% de grosor de soldadura en las vías térmicas de relleno. Sin embargo, en el caso de los agujeros pasantes, el índice de cobertura debe ser superior al 75%.

Importancia de plantilla PCB en el Proceso de Ensamblaje de Circuitos Impresos

La forma convencional del proceso de ensamblaje de placas de circuitos impresos implicaba la colocación manual de los componentes electrónicos antes de soldarlos. Pero la complejidad cada vez mayor de las placas de circuitos electrónicos, además de la necesidad de miniaturización, ha hecho necesaria la colocación de los componentes y la aplicación de la pasta de soldadura mediante máquinas, con la ayuda de plantillas SMT. Ya no es viable colocar y soldar numerosos componentes pequeños en placas de circuitos más pequeñas.

En el proceso de ensamblaje de placas de circuitos impresos, la pasta de soldadura tiene que ir en los puntos designados. Estos puntos indican las zonas en las que deben soldarse los componentes electrónicos dentro de la ruta conductora de la placa. Mientras que la soldadura manual tiene sentido para diseños de circuitos sencillos con pocos componentes, los complejos requieren un enfoque más elaborado. Es necesario garantizar menos incoherencias por errores humanos, además de la correcta alineación y funcionalidad de la placa de circuito impreso.

Las plantillas PCB realizan impresiones de soldadura repetitivas y actúan como plantillas para guiar la aplicación de pasta de soldadura en la PCB.  Se coloca y alinea correctamente en la placa de circuito impreso. A continuación, un patín se desplaza por la pantalla de la plantilla de PCB mientras exprime las proporciones correctas de pasta de soldadura a través de los orificios de la placa de circuito impreso.

Ventajas

Las plantillas de pasta de soldadura permiten trabajar con mayor rapidez y precisión, además de facilitar el trabajo.

Las plantillas para PCB también reducen la cantidad de mano de obra y el tiempo de ensamblaje de las placas de circuito impreso, lo que se traduce en una mayor rapidez en la salida al mercado de los productos.

También garantiza una precisión de paso tremendamente fina a la hora de imprimir.

Las plantillas para circuitos impresos también contribuyen a reducir los errores y defectos de impresión, incluidos los patrones de placa de paso ultrafino.

Las plantillas contribuyen a la aplicación uniforme de la soldadura en todos los pads de los dispositivos de montaje superficial.

También garantizan una gran precisión en la posición de los pads.

El aspecto de Plantillas Step-Down y Step-Up

La producción SMT exige enfoques sofisticados, especialmente en circuitos complejos y difíciles con componentes como BGA cerámicos, componentes pequeños o blindajes de RF. Otras tecnologías de producción en serie como el Internet de las cosas (IoT) requieren niveles tan avanzados de complejidad. Sin embargo, también tiene la importancia primordial de reducir costes y ahorrar tiempo. Los componentes que necesitan diferentes volúmenes de pasta de soldadura se colocan más cerca para evitar casos de subidas de tensión o ESD.

Se trata de un tipo de ensamblaje que requiere un conjunto diferente de enfoques más allá del ajuste dimensional de la apertura. La necesidad de conectar componentes y limpiadores de distintos tamaños, garantizando al mismo tiempo una eficacia de transferencia óptima, implica el uso de plantillas con láminas de distintos grosores. En este caso, se habla de plantillas "step-down" y "step-up". Permite ajustar diferentes cantidades de pasta de soldadura en la misma placa de circuito. También incluye la aplicación limpia de pasta de soldadura alrededor de puntos o áreas elevados.

El método de la plantilla Step-down y step-up sólo tiene diez años de historia desde su creación. Sin embargo, esta tecnología se ha convertido en un método eficaz para integrar piezas o componentes diferentes o mezclados que requieren diferentes requisitos de pasta. Las plantillas escalonadas resultan valiosas para racionalizar el tiempo de ensamblaje, además de reducir los costes de montaje. Esto se debe a que las zonas o puntos de paso pueden sustituirse, lo que permite reutilizar las plantillas.

Aplicación Plantilla Step-Down y Step-Up

Las zonas Step-up se aplican en los casos en los que es necesario un gran volumen además de la altura del depósito de soldadura. Por otro lado, las zonas con escalón limitan la altura y el volumen de la soldadura. Las zonas sin escalones o escalones utilizan zonas en rampa para acomodar componentes grandes o de gran tamaño, especialmente aquellos que necesitan más depósitos de pasta. Las cavidades con escalones se adaptan a las irregularidades de la placa, como códigos de barras o zonas elevadas. Los escalones en ángulo, sin embargo, reducen los daños que se producen con la rasqueta.

Los componentes con huellas pequeñas, como el 0201, tienen que variar el volumen de pasta de soldadura para evitar cortocircuitos. Puede que no sea posible variar la anchura y la longitud de la diminuta superficie fija, aunque variar la altura puede resultar la solución ideal.

Además de acomodar una mezcla de componentes con requisitos de pasta bajos y altos, tiene otras áreas de aplicación. Incluye la realización de coplanaridad cuando se trata de componentes con diferentes alturas. También abarca la impresión de placas de circuito impreso con elevaciones de superficie separadas o pegatinas. Las plantillas con escalones descendentes y ascendentes deben tener una distancia mínima estándar de 0,5 mm entre la almohadilla del componente y el borde del escalón.

Los factores cruciales que influyen en la eficacia de la plantilla escalonada son el ángulo de la racleta, la velocidad, la presión, la dirección y el material. Además, la distancia entre el borde del escalón y la abertura más próxima también influye en la eficacia de las plantillas. Sin embargo, es prudente asegurarse de que el diseño de la plantilla optimiza los depósitos de soldadura para cada componente electrónico. Una cantidad excesiva o insuficiente de pasta de soldadura tiene efectos adversos en la funcionalidad de la plantilla y, en última instancia, en el ensamblaje de la placa de circuito impreso.

El proceso de fabricación de la plantilla PCB tiene una gran influencia en la calidad de impresión de la pasta de soldadura. La elección de la plantilla para circuito impreso depende de las características del producto, el tamaño de los terminales soldados, el tipo de componente y la distribución de los componentes en la placa de circuito impreso.

Reflexiones Finales

Una plantilla PCB es fundamental en el proceso de fabricación y ensamblaje de placas de circuito impreso. Todo ingeniero o aficionado al diseño de PCB debe conocer los distintos tipos, su importancia correspondiente y su aplicación en el proceso de desarrollo de PCB.  Además, encontrar el socio adecuado para sus necesidades de ensamblaje de PCB ayuda a obtener una plantilla de pasta de soldadura de PCB adecuada para sus elementos esenciales de ensamblaje de placas de circuito impreso.