Stensil PCB-Panduan Utama Cara Membuatnya

Stensil PCB Fase pencetakan adalah bagian paling penting dari perakitan PCB. Ini juga yang paling sulit, karena kesalahan sekecil apa pun dapat merusak elektronik PCB yang sudah jadi. Jadi kesalahan paling sering terjadi akibat pemasangan sambungan solder pada bantalan PCB.

Ini akan membantu jika Anda waspada terhadap kesalahan saat Anda membuat ratusan, bahkan ribuan sambungan solder satu kali per waktu. Namun, satu peluru perak yang menghilangkan kesalahan yang mungkin muncul selama pemasangan komponen adalah stensil PCB.

Dengan stensil PCB, Anda dapat memasang semua sambungan solder di papan dalam satu lintasan. Ini membantu Anda menghemat banyak waktu dan menghilangkan margin kesalahan pada sambungan solder.

Dalam panduan ini, Anda akan menemukan semua yang perlu Anda ketahui untuk memulai stensil tempel solder.

Apa itu Stensil PCB

1.1 Stensil PCB —Definisi

Stensil adalah lembaran tipis bahan bantalan formasi lubang yang menentukan tata letak komponen pada PCB. Dengan stensil solder, Anda dapat menyimpan pasta solder dalam jumlah yang sesuai dengan presisi sempurna dalam sekali jalan.

Papan Anda menjadi siap untuk pemasangan SMD setelah Anda mengoleskan pasta solder di atas bantalan PCB yang dilapisi dengan stensil. Saat Anda melepas stensil, deposit pasta solder berada di papan sesuai dengan formasi lubang stensil.

Deposisi pasta solder yang sempurna memastikan sambungan solder optimal dalam hal kekuatan mekanik dan sambungan listrik.

Sekarang, sebagian besar pemasok bantalan PCB juga memproduksi stensil PCB. Saat Anda memesan dari pemasok tersebut, mereka memberi Anda opsi untuk mengumpulkan PCB Anda bersama dengan stensil khusus.

Meskipun demikian, ada dua jenis stensil:berbingkai dan tanpa bingkai. Meskipun tanpa bingkai lebih murah dan lebih mudah disimpan, ini adalah yang terbaik kedua untuk digunakan dalam pencetakan volume tinggi.

Bahan stensil adalah penentu utama kapasitasnya untuk melepaskan pasta solder melalui lubang. Anda akan mengetahui lebih lanjut tentang ini di bagian selanjutnya dari panduan ini.

Namun, Anda dapat meningkatkan kapasitas pelepasan pasta stensil dengan menerapkan jenis pelapis tertentu di atasnya.

1.2 Stensil PCB —Stensil Desain PCB

Berikut ini adalah rincian elemen penting dari desain stensil:

Ketebalan Stensil

Ini adalah penentu penting lainnya dari kapasitas stensil untuk melepaskan pasta solder. Jika ketebalannya tidak sesuai dengan ukuran lubang, Anda tidak akan mencapai sambungan solder yang diperlukan. Dalam hal ini, pasta dapat menempel pada dinding bagian dalam retakan karena tegangan permukaan.

Desain Apertur

Desain aperture dapat mempengaruhi sambungan solder dalam banyak cara. Pertama, menentukan kemungkinan terjadinya cacat seperti bridging dan manik-manik solder. Ini juga dapat memberikan segel paking antara stensil dan PCB.

Stensil PCB– Perataan

Ini adalah penentu utama presisi yang Anda gunakan untuk mencetak sambungan solder pada bantalan. Anda dapat mencapai keselarasan yang sangat baik dengan menuliskan tanda registrasi yang disebut tanda fidusia pada PCB dan stensil.

Desain Khusus PCB

PCB dengan bantalan tembaga yang meningkatkan konduktivitas dan pembuangan panas pada bantalan PCB membutuhkan stensil dengan desain yang unik. Dalam kasus seperti itu, desain stensil untuk papan PCB tanpa bantalan tembaga akan menyebabkan pengangkatan tembaga dan penyolderan kabel luar yang buruk.

Untuk menghilangkan cacat seperti itu dalam kasus seperti itu, Anda perlu menambahkan 'efek jendela' ke desain apertur. Itu menghilangkan cacat dengan memoderasi volume solder.

Jika bantalan tembaga pada bantalan PCB dilengkapi dengan vias yang semakin meningkatkan disipasi, diperlukan desain stensil yang berbeda. Desain stensil harus mencegah endapan pasta solder di vias.

Ada juga kasus di mana bantalan PCB memerlukan penggunaan stensil dengan ketebalan yang bervariasi. Dalam kasus seperti itu, mungkin ada bagian nada halus yang membutuhkan stensil tipis dan bagian yang lebih signifikan yang membutuhkan stensil lebih tebal.

Anda dapat memenuhi persyaratan tersebut dengan menggunakan stensil bertingkat yang memiliki area step-up dan step-down. Anda dapat membuat ruang tambahan dengan menambahkan lebih banyak material ke area stensil yang dipilih.

Itu meningkatkan jumlah dan tinggi pasta solder di sambungan solder yang terbentuk di area itu. Kebalikan dari ini berlaku di ruang step-down.

Dari apa yang telah kami katakan sejauh ini, jelas bahwa ketebalan adalah salah satu aspek terpenting dari stensil PCB. Di bab berikutnya, kita akan melihat peran konsistensi dalam stensil PCB.

Tebal Stensil PCB

Kombinasi ukuran pad, formasi aperture, dan ketebalan menentukan kapasitas deposisi pasta dari stensil. Namun, bahkan jika formasi aperture dan ukuran pad sesuai, deposisi pasta yang optimal tidak mungkin dilakukan tanpa ketebalan stensil yang tepat.

Faktor yang Perlu Dipertimbangkan Sebelum Memilih Ketebalan Stensil

Berikut ini adalah rincian faktor penting yang harus Anda pertimbangkan saat memilih ketebalan stensil Anda:

Rasio Aspek

Ketebalan menentukan jumlah dan tinggi pasta solder yang membentuk sambungan solder. Semakin rendah jumlahnya, semakin tinggi kemungkinan pemutusan dan semakin rendah kemungkinan jumper.

Korelasi ini, yang disebut 'aspek', dihasilkan dari perbedaan gaya yang bekerja pada pasta saat meluncur melalui aperture. Ini termasuk kekuatan yang mendorong pasta keluar dari lubang dan menahan pasta di dalam celah.

Kontras antara dua kekuatan ini diwakili oleh pengukuran yang dikenal sebagai Rasio Aspek. Untuk mencapai deposisi pasta yang optimal, Anda perlu memastikan bahwa Rasio Aspek lebih signifikan dari satu.

Tegangan permukaan antara pasta dan bantalan harus melebihi tegangan antara pasta dan dinding bukaan. Rasio Aspek dapat disimpulkan dengan menentukan rasio lebar bukaan terhadap ketebalan stensil (W/T).

Meskipun demikian, standar industri menentukan kriteria untuk menentukan ketebalan stensil yang paling cocok untuk ukuran bukaan. Batas terendah standar industri untuk Rasio Aspek adalah 1,5.

Stensil PCB– Rasio Luas

Ukuran penting lainnya untuk menentukan bagaimana ketebalan stensil mempengaruhi kapasitas pelepasan pastanya adalah rasio luasnya. Rasio area adalah rasio luas permukaan bukaan terhadap luas permukaan dinding bukaan.

Batas terendah dari kisaran luas permukaan standar industri adalah 0,66.

Penawaran QFP dan BGA

Selain itu, saat menentukan ketebalan yang sesuai untuk stensil, Anda perlu mempertimbangkan dengan cermat QFP, BGA, dan ukuran chip terkecil.

Untuk QFP dengan pitch 0,5mm, ketebalan stensil Anda harus antara 0,12mm dan 0,13mm. QFP dengan ketebalan> 0,5 mm membutuhkan ketebalan stensil 0,15 mm – 0,20 mm.

Untuk BGA dengan pitch bola 1.0mm +, ketebalan stensil yang sesuai adalah 0.15mm. Untuk BGA dengan nada antara 0,5 mm dan 1,0 mm, Anda harus memilih 0,13 mm untuk ketebalan stensil.

Lebih penting lagi untuk mempertimbangkan BGA atau komponen kecil jika Anda akan menempatkan IC yang berbeda secara bersamaan di papan.

Ukuran Stensil SMT

Aturan untuk menentukan ketebalan stensil yang sesuai untuk perakitan SMT lebih rumit. Namun, penting juga untuk mempertimbangkan rasio aspek dan area saat menentukan ukuran stensil SMT.

Untuk rakitan SMT yang menggunakan etsa kimia, rasio aspek yang sesuai adalah 1:1,5. Untuk jenis nada stensil yang dipotong laser, rasio aspek yang tepat adalah 1:1.12.

Selain itu, sekarang setelah Anda dilengkapi dengan informasi yang memadai tentang kualitas penting, Anda siap untuk menjelajahi pembuat stensil PCB. Bab berikutnya menunjukkan caranya.

Pembuat Stensil PCB

Adalah satu hal untuk mendapatkan lembaran bahan tipis dengan ketebalan yang tepat. Namun, ini adalah permainan bola yang berbeda untuk membuat lubang dengan ukuran yang sempurna di dalamnya.

Mengingat bahwa stensil PCB harus menanggung ratusan atau bahkan ribuan lubang yang disejajarkan dengan presisi tinggi, tidak disarankan untuk membuat lubang secara manual.

Tiga metode yang paling banyak digunakan untuk membuat stensil dengan lubang yang sesuai adalah etsa kimia, pemotongan laser, dan elektroforming. Masing-masing metode ini dapat mengarahkan permukaan dinding pori ke hasil akhir yang berbeda; semakin halus hasil akhirnya, semakin efisien pelepasan pasta.

Yang paling populer di antara ketiga pembuat stensil PCB ini adalah pemotong laser.

Dalam bab ini, kami akan menunjukkan cara membuat stensil PCB menggunakan pemotong laser. Perhatikan bahwa teknik ini tidak cocok untuk membuat stensil dengan nada yang sangat ketat.

Akan membantu jika Anda memiliki alat berikut untuk teknik ini:

1.Pemotong laser

2. Lembar Mylar

3.ExpressPCB atau perangkat lunak EagleCAD

4.Perangkat Lunak ViewMate Gerber Melihat

5.Perangkat lunak pencetakan PDF

6.SketchUp, AutoCAD, atau perangkat lunak apa pun yang melihat dan mengedit file .dxf

Langkah-Langkahnya

1. Tumpuk Lembar Mylar

Tumpuk dua lembar Mylar bersama-sama. Dalam teknik ini, Anda akan memanaskan lembar Mylar hingga lembar pertama terlepas dari tumpukan. Dalam prosesnya, lembaran kedua akan menyerap bantalan meleleh dari lembaran pertama, sehingga yang pertama dapat ditarik dengan bersih.

2. Ekspor file desain dari ExpressCAD atau EagleCAD:

Di EagleCAD, ekspor lapisan krim atas dan bawah Anda melalui file cam, seperti Anda mengirimkan Gerbers untuk pembuatan. Di ExpressPCB, buka menu File, dan pilih opsi “Ekspor Gambar Mekanik DXF”.

3. Stensil PCB —Swell pad di ViewMate

Jika Anda menggunakan perangkat lunak yang mengekspor Gerber, Anda perlu mengimbangi pencairan yang disebabkan oleh proses pemotongan. Karena pencairan akan menyebabkan ukuran bantalan membesar, Anda harus terlebih dahulu mengurangi ukuran bantalan.

Pertama, pilih File>Import>Gerber untuk mengimpor lapisan krim Anda ke ViewMate. Selanjutnya, pilih Setup> D Codes. Pilih semua kolom di area ini, lalu buka Operations>Swell. Ketik nilai untuk penyesuaian ukuran sesuai dengan spesifikasi laser Anda.

Setelah itu, cetak Gerber ke PDF lalu simpan.

4. Swell pad dengan Auto Cad

Jika Anda menggunakan ExpressPCB, Anda mungkin juga perlu memperkecil konten DXF menggunakan perangkat lunak yang berbeda. Anda dapat melakukannya dengan AutoCAD. Untuk melakukan ini, sorot semua gambar di jendela AutoCAD yang terbuka dan kemudian masukkan "SCALE."

Dalam dialog Faktor Skala yang muncul, masukkan angka skala yang sesuai. Ini akan membuat gambar dalam skala yang tepat.

Setelah ini selesai, cetak gambar yang sudah jadi ke PDF.

5. Stensil PCB —Potong Stensilnya

Sesuaikan pengaturan pada pemotong laser Anda untuk memotong lembaran Mylar yang bertumpuk. Lembaran pertama akan sedikit meleleh karena panas laser. Namun, yang kedua akan menyerap bantalan meleleh dari yang pertama, memungkinkan Anda untuk menarik keluar lembar pertama dengan rapi dan efisien.

Sejauh ini, kami telah memeriksa pembuat PCB yang banyak digunakan. Namun, jenis dan kualitas stensil PCB Anda tetap menjadi penentu keberhasilan paling penting dalam stensil PCB. Pada bab berikutnya, kami membedah lebih lanjut tarif dan jenis stensil pasta solder.

Stensil PCB–Stensil Tempel Solder

Selain desain stensil PCB, Empat faktor harus dipertimbangkan secara kritis saat mendapatkan template pasta solder:

Bahan Stensil

Bahannya juga sama kritisnya dengan keberhasilan stensil PBC seperti desain stensil PCB. Lembaran tipis biasanya terbuat dari logam atau polimida. Stensil logam (biasanya baja tahan karat) adalah yang paling ideal untuk memproduksi banyak prototipe.

Stensil baja tahan karat memungkinkan pembentukan lubang yang lebih akurat. Struktur molekul baja tahan karat membuat dinding bukaan lebih halus dan memungkinkan Anda mencapai rasio aspek efektif dengan cepat.

Namun, karena harganya lebih mahal, mereka lebih berlebihan untuk memproduksi beberapa prototipe. Stensil poliamida adalah alternatif yang jauh lebih murah. Ketika disampaikan melalui teknik pemotongan laser, mereka juga dapat menghasilkan lubang yang sangat baik.

Jenis Stensil Solder

Ada dua jenis stensil pasta solder:berbingkai dan tanpa bingkai. Stensil berbingkai, juga disebut stensil lem, adalah foil stensil yang dipotong dengan laser dan dipasang secara permanen dalam bingkai stensil.

Stensil berbingkai adalah pilihan terbaik untuk pencetakan PCB volume tinggi. Karena biasanya dilengkapi dengan dinding aperture yang sangat halus, mereka paling cocok untuk digunakan saat dibutuhkan pitch yang sangat ketat.

Stensil pasta solder tanpa bingkai, yang juga diproduksi melalui pemotongan laser, dilengkapi dengan sistem penegang. Dengan sistem penegang ini, mereka tidak perlu diperbaiki dalam bingkai. Lebih mudah bagi Anda untuk menyimpannya.

Mereka ideal untuk produksi PCB jangka pendek. Mereka juga memiliki lubang yang halus. Selain itu, Anda dapat menggunakannya untuk bantalan PCB yang membutuhkan pitch 16 Mil atau lebih sedikit dan Micro BGA.

Stensil PCB– Pasta Solder

Fluks dan paduan dalam pasta solder juga dapat memengaruhi sejauh mana sambungan solder menahan komponen. Jika perubahan pada sambungan solder tidak mencukupi, solder tidak akan menahan komponen dengan kuat di papan.

Lapisan Stensil

Ada berbagai jenis pelapis untuk stensil PCB yang membantu mengatasi masalah khusus dalam stensil PCB. Sebagai permulaan, cukup sulit untuk membersihkan papan setelah produksi besar berjalan.

Anda dapat dengan mudah menyeka kelebihan solder dari bagian bawah PCB untuk mencegah kelebihan solder mengolesi papan lain. Namun, melakukan hal yang sama dalam produksi besar sangatlah menyiksa.

Dengan jenis pelapis tertentu, Anda dapat mengurangi sisa solder di dinding bukaan yang mendistorsi formulasi pasta/fluks solder yang diperlukan.

Sekarang setelah Anda memiliki pemahaman yang lebih jelas tentang jenis dan kualitas stensil PCB, sebaiknya Anda menerapkan stensil PCB. Bab berikut memberi Anda gambaran lebih dekat tentang beberapa peralatan penting untuk membuat stensil PCB.

Printer Stensil PCB

Printer stensil PCB terkenal karena kapasitas pencetakannya yang bebas cacat dan dapat diulang. Printer ini biasanya ideal untuk produksi PCB bervolume rendah dan bervolume tinggi.

Ada dua jenis utama printer stensil SMT:printer SMT otomatis dan semi-otomatis. Ada juga printer stensil manual yang dirancang secara eksplisit untuk produksi jangka pendek dan prototipe.

Beberapa fitur penting dari printer stensil SMT termasuk obeng, pengontrol kecepatan, dan sistem kamera yang memfasilitasi penyelarasan PCB. Operasi biasanya berkisar pada penyesuaian pengaturan ukuran stensil dan penempatan stensil pada bingkai mounter.

Printer biasa memungkinkan Anda untuk mengatur kecepatan cetak, panjang goresan, tekanan squeegee, dan banyak lagi. Printer stensil SMT juga dilengkapi dengan layar yang menampilkan detail operasi.

Mereka juga datang dengan kompartemen yang menyeka bagian bawah stensil melalui tindakan seperti membasahi, mengeringkan, dan menyedot debu. Langkah menyedot debu menghilangkan sisa solder yang tersangkut di lubang.

Stensil PCB– Pemotong laser stensil PCB

Ini adalah sistem laser yang menggunakan sinar bertenaga tinggi untuk membuat lubang pada stensil sesuai dengan parameter yang ditentukan oleh perangkat lunak komputer.

Ini sepenuhnya mengotomatiskan pembuatan lubang dalam stensil, menghilangkan stres dan margin kesalahan dari persamaan. Saat Anda memotong stensil PCB menggunakan pemotong laser, Anda dapat yakin bahwa tepinya dan dinding bukaan akan menjadi halus secara optimal.

Sistem laser stensil biasanya sangat serbaguna. Dengan laser, Anda dapat memotong, mengebor, dan mengikis stensil dan bantalan PCB yang terbuat dari berbagai macam bahan.

Pemotong laser PCB juga mengukir stensil tanpa menghasilkan debu, seperti pada sistem pemotongan mekanis tradisional. Itu membuat banyak perbedaan dalam elektronik PCB yang datang dengan komponen optik.

Sekarang, Anda tahu semua yang perlu Anda ketahui tentang kualitas dan pembuat stensil PCB. Mari kita lihat bagaimana semuanya menyatu dalam perakitan PCB bervolume rendah.

Kesimpulan

Ini dia. Kami baru saja membedah stensil PCB luar dalam dan menunjukkan semua yang perlu Anda ketahui. Berbekal pengetahuan ini, Anda akan lebih baik menghindari kesalahan pencetakan tertentu yang dapat merusak proyek PCB Anda.

Selain itu, Anda dapat menghubungi kami kapan pun Anda merasa tersesat dalam proses pembuatan PCB. Kami memiliki keahlian terbaik dan peralatan canggih untuk membantu Anda mengatasi masalah apa pun pada stensil PCB.