PCB模板-制作方法的终极指南

PCB 模板印刷阶段是 PCB 组装中最关键的部分。这也是最危险的，因为最轻微的错误都会毁掉成品的 PCB 电子产品。所以错误最常见的原因是PCB焊盘上的焊点安装。

如果您在每次创建数百甚至数千个焊点时警惕错误，这将有所帮助。然而，消除在元件安装过程中可能出现的错误的一种灵丹妙药是 PCB 模板。

使用 PCB 模板，您可以一次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范围。

在本指南中，您将找到开始使用焊膏模板所需了解的所有信息。

什么是PCB模板

1.1 PCB 模板 ——定义

模板是一种薄薄的材料，带有确定 PCB 上组件布局的孔结构。使用焊锡模板，您可以一次性沉积适量的焊膏，精确度无懈可击。

一旦您将焊膏涂在覆盖有模板的 PCB 焊盘上，您的电路板就可以安装 SMD。当您移除模板时，焊膏沉积物会根据模板开孔的形成而位于板上。

焊膏的完美沉积确保焊点在机械强度和电气连接方面达到最佳状态。

现在，大多数 PCB 焊盘供应商也生产 PCB 模板。当您从此类供应商处订购时，他们可以选择将您的 PCB 连同其定制模板一起收集。

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，但它们在大批量打印中的使用是次优的。

模板的材料是其通过孔释放焊膏能力的主要决定因素。您将在本指南的后续部分中了解有关此内容的更多信息。

但是，您可以通过在模板上涂上特定类型的涂层来提高模板的脱浆能力。

1.2 PCB 模板 —模板设计 PCB

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，浆料可能会粘附在裂缝的内壁上。

光圈设计

孔径设计会以多种方式影响焊点。首先，它决定了出现桥接和焊珠等缺陷的几率。它还可以在模板和PCB之间提供垫片密封。

PCB 模板– 对齐

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 PCB 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。

PCB 特定设计

具有铜焊盘的 PCB 可促进 PCB 焊盘的导电性和散热，因此需要具有独特设计的模板。在这种情况下，没有铜焊盘的PCB板的模板设计会导致铜浮起和外引线焊接不良。

要消除这种情况下的此类缺陷，您需要在光圈设计中添加“窗口效应”。通过调节焊料量来消除缺陷。

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

在某些情况下，PCB 焊盘需要使用不同厚度的模板。在这种情况下，可能存在需要较薄模板的精细间距部分和需要较厚模板的更重要部分。

您可以通过使用具有升压和降压区域的多层模板来满足此类要求。您可以通过在模板的选定区域添加更多材料来创建阶梯空间。

这增加了在该区域形成的焊点中焊膏的数量和高度。降压室则相反。

从我们目前所说的来看，很明显，厚度是 PCB 模板最关键的方面之一。在下一章中，我们将了解一致性在 PCB 模板中的作用。

PCB模板厚度

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

选择模板厚度之前要考虑的因素

以下是您在选择模板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。金额越低，断线的可能性越高，跳线的可能性越低。

这种被称为“方面”的相关性是由于在浆料滑过孔时作用在浆料上的力的差异造成的。其中包括将浆料推出开口并将浆料保持在间隙内的力。

这两种力之间的对比由称为纵横比的测量值表示。要实现最佳的糊料沉积，您需要确保纵横比大于 1。

浆料和焊盘之间的表面张力必须超过浆料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的比值（W/T）来推断。

尽管如此，行业标准定义了确定最适合孔径尺寸的模板厚度的标准。纵横比行业标准的下限为 1.5。

PCB 模板– 面积比

确定模板厚度如何影响其锡膏释放能力的另一个关键指标是其面积比。面积比是孔径的表面积与孔径壁表面积的比值。

行业标准表面积范围的下限为 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 ≤ 0.5mm 的 QFP，您的模板厚度应介于 0.12mm 和 0.13mm 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，钢网厚度应该选择0.13mm。

如果您要同时在板上放置不同的 IC，则更需要考虑 BGA 或次要组件。

SMT 模板尺寸

为 SMT 装配确定合适的模板厚度的规则更加复杂。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，合适的纵横比为 1:1.5。对于激光切割模板节距类型，合适的纵横比为1:1.12。

此外，既然您已经掌握了有关基本品质的足够信息，您就可以开始探索 PCB 模板制造商了。下一章会告诉你怎么做。

PCB 模板制造商

获得厚度合适的薄材料是一回事。但是，在它们上打出完美尺寸的孔是另一回事。

鉴于PCB模板必须具有数百甚至数千个高精度对齐的孔，因此不建议手动打孔。

制造具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；表面越光滑，脱浆效率越高。

这三大PCB模板厂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 PCB 模板。请注意，此技术不适用于创建间距非常小的模板。

如果您有以下工具可用于此技术，将会有所帮助：

1.激光切割机

2.聚酯薄膜

3.ExpressPCB或EagleCAD软件

4.ViewMate Gerber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

将两张聚酯薄膜叠在一起。在这种技术中，您将加热聚酯薄膜片材，直到第一张片材从堆叠中分离出来。在此过程中，第二张纸会吸收第一张纸的融化垫，从而将第一张纸干净地拉下来。

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，就像运送 Gerber 进行制造一样。在ExpressPCB中，打开File菜单，选择“Export DXF Mechanical Drawing”选项。

3. PCB模板 —ViewMate 中的膨胀垫

如果您使用导出 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变大，因此需要提前缩小焊盘尺寸。

首先，选择 File>Import>Gerber 将奶油图层导入 ViewMate。接下来，选择设置>D 代码。选择该区域中的所有列，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，然后保存。

4.带有 Auto Cad 的膨胀垫

如果您使用的是 ExpressPCB，您可能还需要使用不同的软件按比例缩小 DXF 的内容。您可以使用 AutoCAD 做到这一点。为此，请在打开的 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，键入适当的比例图。它将以适当的比例渲染图形。

完成后，将完成的绘图打印为 PDF。

5. PCB模板 —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，第二张会吸收第一张融化的垫子，让您可以整齐高效地拉出第一张。

到目前为止，我们已经检查了一个广泛使用的 PCB 制造商。但是，PCB 模板的类型和质量仍然是 PCB 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比率和类型。

PCB模板-锡膏模板

除了PCB模板设计，在获得焊膏模板时还必须重点考虑四个因素：

模板材料

该材料对于 PBC 模板的成功与 PCB 模板设计同样重要。薄片通常由金属或聚酰亚胺制成。金属（通常是不锈钢）模板是生产众多原型的最理想选择。

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，使您能够快速达到有效的纵横比。

然而，由于它们更昂贵，它们对于生产少量原型来说更加过分。聚酰胺模板是一种便宜得多的替代品。当通过激光切割技术交付时，它们还可以制造出出色的孔径。

焊锡模板类型

有两种类型的焊膏模板：有框和无框。带框模板，也称为胶入模板，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 PCB 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，因此最适合在需要非常紧凑的间距时使用。

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。它使您可以更轻松地存储它们。

它们是小批量 PCB 生产的理想选择。它们也有光滑的孔径。此外，您还可以将它们用于需要 16 Mil 或更小的间距和 Micro BGA 的 PCB 焊盘。

PCB 模板– 锡膏

焊膏中的助焊剂和合金也会影响焊点固定元件的程度。如果焊点变化不充分，焊料将无法将零件牢固地固定在板上。

模板涂层

PCB模板有多种类型的涂层，有助于解决PCB模板中的特定问题。对于初学者来说，在大批量生产后清洁电路板是非常具有挑战性的。

您可以轻松地从 PCB 底部擦去多余的焊料，以防止多余的焊料弄脏其他电路板。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，您可以减少孔壁中影响所需焊膏/助焊剂配方的残留焊料。

现在您对 PCB 模板的类型和质量有了更清晰的了解，最好实施 PCB 模板。下一章将详细介绍制作 PCB 模板的一些基本设备。

PCB 模板打印机

PCB 模板印刷机以其无缺陷和可重复的印刷能力而闻名。这些打印机通常是小批量和大批量 PCB 生产的理想选择。

SMT模板印刷机主要有两种类型：自动和半自动SMT印刷机。还有专门为小批量和原型生产设计的手动模板印刷机。

SMT 模板印刷机的一些关键功能包括螺丝刀、速度控制器和便于 PCB 对齐的摄像头系统。这些操作通常围绕调整模板尺寸设置和模板在框架贴片机上的位置。

典型的打印机允许您设置打印速度、行程长度、刮刀压力等。 SMT 模板印刷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、干燥和吸尘等动作擦拭模板的底部。抽真空步骤可清除卡在孔中的残留焊料。

PCB 模板– PCB钢网激光切割机

它是一种激光系统，根据计算机软件规定的参数，使用高功率光束在模板上打孔。

它完全自动化在模板上创建孔，消除压力和误差范围。当您使用激光切割机切割 PCB 模板时，您可以放心，边缘和孔壁将获得最佳平滑度。

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 PCB 焊盘。

与传统的机械切割系统一样，PCB 激光切割机还可以在不产生灰尘的情况下雕刻模板。它对带有光学元件的 PCB 电子产品产生了很大影响。

现在，您了解了有关 PCB 模板质量和制造商的所有信息。让我们来看看小批量 PCB 组装中的一切是如何组合在一起的。

结论

你去吧。我们刚刚从里到外剖析了 PCB 模板并向您展示了您需要知道的一切。有了这些知识，您最好避免可能会破坏您的 PCB 项目的特定打印错误。

此外，当您在 PCB 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 PCB 模板中的任何问题。