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印刷电路板模板
PCB 及组装一站式解决方案
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  • 表面贴装 (SMT)、通孔 (PTH) 和混合技术

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有两种已知的方法将电子元件连接或安装到印刷电路板上---通孔技术(THT)和表面贴装技术(SMT)。THT 是一种 PCB 组装方法,其中元件引线通过将其插入电路板的钻孔中来连接到 PCB。另一方面,SMT 利用焊膏技术将无源和有源元件安装到 PCB 中。

SMT 是目前广泛使用的最新技术,有时与 THT 结合使用。在 SMT 中,在焊料印刷过程中使用 PCB 模板,以便能够有效地将焊料分配到电路板的接触垫中。有关 PCB 模板的更多详细信息将在以下部分中讨论。

什么是 PCB 模板?

PCB 模板是表面贴装技术 (SMT) 中的重要工具,能够将正确数量的焊膏沉积到印刷电路板的准确位置。它是一种厚而扁平的金属,由相当于电路板上的焊盘的孔组成。模板包含基准标记,可在加工过程中用作对准参考。模板印刷是实现快速焊料沉积以供大规模生产使用的最实用方法。

使用 PCB 模板进行锡膏印刷的步骤

电路板模板印刷工艺是SMT的第一步,常用于单面PCB组装和双面 PCB组装一个成功的SMT工艺应该对以下几个关键变量进行优化研究,如模板厚度和孔径、焊膏状态和金属填料尺寸、刮刀速度、压力和角度等。这里我们讨论了在PCB模板中使用焊膏印刷工艺。

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1:在印刷机上设置PCB模板

首先,我们需要将 PCB 放在焊膏印刷机上。PCB 组装用的模板将被固定并夹紧,以避免移动。自动和手动印刷机均可使用。

2:在模板上添加焊膏

当 PCB 模板准备好后,就该在电路板模板中添加适量的焊膏了。但请确保焊膏事先混合均匀,因为焊膏需要储存在4°C至10°C的环境中。

3:对齐 PCB 和 PCB 模板

将 PCB 板夹紧并与电路板模板对齐,使得孔与要沉积焊料的接触垫重合。

4:刮刀移动并将焊膏推到PCB上

然后刮刀在电路板模板上移动,将焊膏均匀地分布到 PCB 模板孔中。焊膏将穿过孔并最终粘附到 PCB 焊盘上。

5:分离电路板模板和 PCB

将电路板模板与电路板分离,然后松开电路板并移至下一工序。对于细间距焊盘,建议以直线运动方式进行分离,以制作精确印刷的焊膏。

6:锡膏印刷后检查

进行焊锡印刷后光学检查,以验证焊锡膏的量和排列是否正确。内置俯视摄像头用于自动检查沉积的焊锡膏。焊锡膏检查过程可以由焊锡膏印刷机(如果该机器具有此功能)完成,也可以由单独的检查机完成。

7:电路板模板清洗

确保焊料印刷质量一致性的强制性步骤是清洁模板。清洁对于去除粘附在孔壁上的焊膏残留物非常重要。必须定期进行清洁,以避免焊膏沉积物硬化并影响下一步工序。对于更精细的组件,清洁更为关键。模板清洁可以手动或自动完成。现代电路板模板印刷机具有喷雾槽,可用于在印刷后清洁 PCB 中的模板。

PCB 模板设计中的关键考虑因素

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以下是设计 PCB 组装制造模板的不同考虑因素和技术。

模板几何形状

在单面和双面 PCB 组装中,电路 PCB 模板有各种形状和尺寸。最常见的形状是圆形和矩形孔。也可以设计其他孔形状以支持要安装的元件的形状。必须考虑焊膏类型、焊盘尺寸和元件间距,设计具有合适的长度、宽度和厚度。厚度会影响焊膏的体积。细间距 PCB 可能需要更薄的模板以减少焊料溢出和桥接。过厚可能会导致焊膏因表面张力而粘附在孔壁上。

与 Gerber 设计相比,一些电路板模板孔径被有意设计成具有较小的孔径面积,以便在回流过程中焊膏塌陷时扩散。IPC 标准描述了 PCB 模板设计中的两个重要尺寸参数——面积比和纵横比。面积比是 PCB 焊盘面积与孔壁面积之比,而纵横比则考虑了孔径宽度和模板厚度。电路板模板的尺寸还受焊球尺寸或焊膏的金属填料尺寸的影响。

PCB 模板材料

在实际的PCB组装中,特别是双面印刷电路板组装,PCB 中最常见的模板类型是由不锈钢制成的,因为它具有耐腐蚀性、耐用性和尺寸精度。不锈钢在重复使用时不易变形,最适合大批量 PCB 组装。有时使用聚合物 PCB 模板,它们是由 Kapton 制成的柔性材料。它们不太优越,不太适合大批量 PCB 组装。

多层模板

对于更复杂的 PCB,还可以设计多阶模板或阶梯式模板。这些类型的电路 PCB 模板在单个孔径中具有不同的厚度。这通常适用于细间距组件,其中需要在模板设计 PCB 的开口中创建局部减小的面积。多层模板通常通过初始化学蚀刻工艺和随后的激光蚀刻来制造。

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