La tecnología SMT (tecnología de montaje superficial) es una tecnología fundamental en el montaje de PCB. A medida que la precisión de colocación y la densidad de los componentes siguen aumentando, la impresión de pasta de soldadura exige una mayor precisión. La plantilla PCB determina directamente la consistencia y la fiabilidad de la impresión de pasta de soldadura. La plantilla suele ser una pieza de acero inoxidable con aberturas diseñadas.
Se utiliza para depositar la pasta de soldadura en las almohadillas SMT de forma precisa y exacta, lo que puede aumentar significativamente la eficiencia del proceso de montaje. A la hora de elegir la plantilla adecuada para el montaje en superficie, debe tener en cuenta algunos factores críticos. Aprender de este blog puede aclarar todas sus dudas.
Factores clave a tener en cuenta al seleccionar una plantilla PCB
En esta parte, enumeraremos algunos factores clave que pueden influir en la selección de la plantilla PCB. Tenerlos en cuenta puede ayudarle a elegir la plantilla SMT ideal, lo que garantiza una deposición precisa de la pasta de soldadura y unos resultados de montaje fiables.
Escala de producción y complejidad de la placa
Para la producción a gran escala y el diseño complejo de PCB, se recomienda elegir una plantilla con marco. Si trabaja con producción a pequeña escala, proyectos de prototipos o una placa sencilla, es adecuado seleccionar una plantilla sin marco o una plantilla prototipo, que es una opción rentable.
Espesor de la plantilla SMT
El grosor de la plantilla PCB es un parámetro crítico, que suele oscilar entre 0,08 mm y 0,2 mm. Afecta a la cantidad de pasta de soldadura que se aplica a la almohadilla. La cantidad adecuada es clave para lograr uniones de soldadura fiables entre los componentes. Un depósito excesivo de soldadura puede provocar puentes de soldadura, pero un depósito insuficiente también puede dar lugar a uniones de soldadura débiles. Además, el espesor de la plantilla también viene determinado por el paso más pequeño del componente.
Tamaño y forma de la abertura
Normalmente, el tamaño de la abertura es menor que el tamaño de la almohadilla, lo que evita el exceso de pasta de soldadura. Para los componentes estándar, la relación entre la abertura y la almohadilla es de 0,9. Para los componentes de paso más fino (menos de 0,5 mm), la relación debe reducirse a 0,8 para minimizar el riesgo de puentes de soldadura. La relación de aspecto también es importante, y suele mantenerse entre 0,66 y 1,5.
Con los QFN, a veces es necesario ajustar la forma de la abertura de la plantilla para adaptarla a un diseño de ventana, que divide la abertura en muchos segmentos más pequeños. Este diseño puede lograr una reducción del 30 % en las tasas de vacío en relación con una sola abertura grande.
Material y construcción de la plantilla para PCB
La capacidad de la plantilla para PCB de transferir la pasta de soldadura desde la abertura hasta la almohadilla SMT se ve influida por los materiales utilizados. El acero inoxidable se utiliza habitualmente para fabricar la plantilla. Ofrece una durabilidad excepcional, es fácil de limpiar y tiene propiedades resistentes a la corrosión, necesarias para un uso frecuente.
Sin embargo, también se pueden elegir otros materiales, como el níquel y el latón. Aunque el níquel se utiliza menos que el acero inoxidable, es famoso por su flexibilidad y resistencia al desgaste. La durabilidad de la plantilla SMT también se verá afectada por su construcción. La plantilla electroformada ofrece una gran durabilidad y una excelente precisión de impresión, lo que la convierte en una opción ideal.
Tipo de pasta de soldadura
El tipo de pasta de soldadura aplicada influirá en la selección de la plantilla. Los diferentes tipos de pasta de soldadura tienen diversas propiedades, como el tamaño de las partículas y la viscosidad. Con componentes de paso fino, los polvos más finos serían mejores. La viscosidad determina cómo fluye la pasta de soldadura a través de la plantilla y se libera en las aberturas.
Errores comunes en la selección de plantillas para PCB y cómo evitarlos
Elegir la plantilla PCB adecuada es fundamental para garantizar el éxito y un proceso de montaje SMT sin problemas. Sin embargo, es fácil cometer errores durante la fase de selección. Estos son algunos errores comunes a los que puede enfrentarse.
1. Tratar «0,12 mm» como el espesor universal
Muchos diseñadores e ingenieros optan por defecto por un espesor de plantilla PCB de 0,12 mm, que es adecuado para todos los proyectos. Esta no es una solución válida para todos los casos, lo que puede dar lugar a costosos errores y, en última instancia, provocar una mala deposición de la pasta de soldadura. Como hemos comentado, el espesor óptimo de la plantilla PCB debe depender del paso del componente. A continuación se ofrecen algunos consejos útiles:
- IC o BGA con un paso de 0,35 mm: utilice una plantilla ≤0,08 mm. Si toda la placa está montada con estos componentes de paso fino, se recomienda una plantilla SMT de 0,06 mm o incluso de 0,05 mm.
- IC o BGA con un paso de 0,4 mm o superior: una plantilla de 0,08-0,10 mm es normalmente aceptable.
- IC o BGA con un paso de 0,5 mm o superior: una plantilla de 0,12 mm es la opción habitual.
2. Copiar y pegar la almohadilla de cobre en el archivo de apertura
No se limite a copiar las dimensiones de la almohadilla de cobre en el archivo de apertura de la plantilla PCB. Es un error fácil de cometer. Los tamaños de las aperturas suelen determinarse en función del tipo de componente, la geometría de la almohadilla y los requisitos de montaje. Las aperturas deben ser más pequeñas que el tamaño de la almohadilla para evitar algunos defectos de soldadura, como bolas de soldadura y puentes. Se recomienda dedicar tiempo a revisar y optimizar cada apertura individualmente, en lugar de limitarse a copiar las almohadillas en el archivo de diseño.
3. Elegir una plantilla de acero inoxidable cortada con láser para cada proyecto
Las plantillas cortadas con láser utilizan tecnología láser avanzada para cortar aberturas en láminas de acero inoxidable. Esta técnica permite un control preciso del tamaño y la forma de la abertura, logrando una precisión a nivel de micras. Funciona bien para prototipos o producciones de bajo volumen con componentes más grandes. Sin embargo, no siempre es la mejor opción para todos los proyectos. Hay muchos tipos de plantillas para PCB disponibles, incluyendo plantillas con marco, sin marco, electroformadas, grabadas químicamente, escalonadas, etc.
Para la producción de gran volumen o diseños con componentes de paso fino, se recomienda elegir plantillas para PCB electroformadas o grabadas químicamente, que proporcionan una liberación superior de la pasta. En algunas PCB complejas, a menudo es necesario instalar diferentes componentes, cada uno con sus propios requisitos específicos para la pasta de soldadura. Las plantillas para PCB cortadas con láser con un grosor uniforme obviamente no son adecuadas. Para lograr una mayor eficiencia y calidad de soldadura, se desarrolló la plantilla escalonada. Tiene diferentes niveles de grosor para satisfacer las necesidades de cantidad de pasta de soldadura deseadas.
4. Ignorar el tipo de pasta que se va a utilizar
El tipo de pasta de soldadura es un factor que a menudo se pasa por alto en la selección de plantillas para PCB. Las diferentes pastas de soldadura tienen propiedades reológicas variables, lo que influye directamente en la selección de la plantilla. Se trata de un sistema, por lo que ambos deben considerarse simultáneamente. El tamaño de las partículas de la pasta de soldadura es un factor clave para determinar su idoneidad para diferentes componentes. La pasta de soldadura se puede dividir por números, como Tipo 3, Tipo 4, Tipo 5, etc., donde los números más bajos indican partículas más grandes.
El tipo 3 es una opción económica y adecuada para componentes más grandes. El tamaño de las partículas de su polvo de soldadura oscila entre 25 y 45 µm. La pasta de soldadura de tipo 4 o tipo 5 es ideal para componentes en miniatura, ya que permite el uso de plantillas con aberturas más pequeñas.
5. Descuidar el tamaño de la placa y la complejidad del diseño
Los diseñadores suelen centrarse en el diseño de las almohadillas, pasando por alto cómo el tamaño físico y la complejidad de la PCB pueden influir significativamente en la selección de la plantilla. Las placas grandes pueden requerir una plantilla con marco para un soporte y una alineación adecuados. Las placas más pequeñas pueden optar por una plantilla sin marco. Los diseños densos con alturas de componentes variables pueden requerir una plantilla escalonada para adaptarse a los diferentes requisitos de volumen de pasta de soldadura. Las placas flexibles o rígidas-flexibles pueden presentar un reto único, que requiere un diseño y un soporte de plantilla especializados.
6. Olvidar las marcas fiduciales hasta que se envía el presupuesto
Muchos diseñadores se centran únicamente en las aberturas, olvidando que la plantilla en sí misma también requiere marcas fiduciales para un posicionamiento preciso. Los problemas de alineación de la plantilla se producen cuando las aberturas de la plantilla no se alinean perfectamente con las almohadillas de la PCB. Esto puede dar lugar a una deposición incorrecta de la pasta de soldadura, a depósitos de soldadura insuficientes o a depósitos de pasta de soldadura en zonas no deseadas.
7. Comprar solo por el precio
Aunque el coste es siempre un factor clave a la hora de seleccionar una plantilla PCB, no puede ser el único. Si se elige una plantilla para PCB basándose únicamente en el precio más bajo, a menudo se producen problemas costosos más adelante. Las plantillas baratas pueden utilizar materiales de inferior calidad y tener una mala calidad de apertura. En el proceso de impresión, es muy posible que se produzca una impresión inconsistente de la pasta de soldadura, un aumento de los defectos y, en última instancia, un coste total más elevado. Recomendamos encarecidamente elegir una plantilla para PCB de precio ligeramente superior que mejore el rendimiento y reduzca los costes de reelaboración.
Últimas palabras
La plantilla PCB es crucial para el proceso de montaje SMT. Permite controlar con precisión la cantidad de pasta de soldadura depositada y garantizar una soldadura de componentes de alta calidad. Elegir la plantilla adecuada puede mejorar en gran medida la calidad y la velocidad del montaje de PCB. Si busca un servicio integral de PCB y PCBA, MOKOPCB puede ser su primera opción. Desde 2006, ofrecemos una integración perfecta desde el diseño hasta la entrega, proporcionando soluciones profesionales de PCB.
Preguntas Frecuentes sobre Plantilla PCB
¿Cómo se fabrican las plantillas?
Existen tres métodos principales para producir plantillas de soldadura para PCB, incluyendo el corte por láser (proceso sustractivo), la electroformación (proceso aditivo) y el grabado químico (proceso sustractivo).
¿Cuál es la diferencia entre la pasta de soldadura y la máscara de soldadura?
La pasta de soldadura es un tipo de material que se mezcla con soldadura y fundente. Se aplica a las almohadillas antes de colocar los componentes, formando una fuerte conexión entre las almohadillas y los componentes. Mientras que la máscara de soldadura es una fina capa protectora que cubre la superficie de la placa de circuito, excepto las almohadillas, evitando puentes de soldadura y protegiendo las trazas de cobre de la oxidación.
¿Por qué las plantillas SMT son beneficiosas para el montaje?
Las plantillas para PCB garantizan que la pasta de soldadura se aplique con precisión a las almohadillas, lo que asegura una alta calidad constante de la unión soldada. Además, aceleran el proceso de montaje y reducen la necesidad de reelaboración, lo cual es fundamental para la producción en masa.
¿Cómo se limpia una plantilla PCB?
Después de utilizar la plantilla SMT, es necesario limpiarla. Primero puede utilizar un papel de limpieza especial y alcohol para limpiar la superficie y la parte inferior de la plantilla. A continuación, limpie las aberturas con un cepillo y alcohol, moviéndose de izquierda a derecha y de arriba abajo.
