PCB 스텐실 - 만드는 방법에 대한 궁극적인 가이드

PCB 스텐실 인쇄 단계는 PCB 어셈블리에서 가장 중요한 부분입니다. 또한 사소한 오류가 완성된 PCB 전자를 망칠 수 있기 때문에 가장 어렵습니다. 따라서 실수는 PCB 패드에 솔더 조인트를 장착할 때 가장 자주 발생합니다.

수백, 수천 개의 솔더 조인트를 한 번에 하나씩 생성할 때 오류에 주의한다면 도움이 될 것입니다. 그러나 구성 요소를 장착하는 동안 머리를 뒤로 젖힐 수 있는 오류를 제거하는 은색 총알은 PCB 스텐실입니다.

PCB 스텐실링을 사용하면 기판의 모든 솔더 조인트를 한 번에 장착할 수 있습니다. 이는 상당한 시간을 절약하고 솔더 조인트의 오류 마진을 제거하는 데 도움이 됩니다.

이 가이드에서는 땜납 페이스트 스텐실을 시작하기 위해 알아야 할 모든 것을 찾을 수 있습니다.

PCB 스텐실이란 무엇입니까

1.1 PCB 스텐실 —정의

스텐실은 PCB의 구성 요소 레이아웃을 결정하는 구멍의 형성을 포함하는 얇은 재료 시트입니다. 솔더 스텐실을 사용하면 기판 전체에 걸쳐 한 번에 완벽한 정밀도로 적절한 양의 솔더 페이스트를 증착할 수 있습니다.

스텐실로 덮인 PCB 패드 위에 솔더 페이스트를 바르면 보드가 SMD 설치를 위해 설정됩니다. 스텐실을 제거하면 스텐실 구멍의 형성에 따라 솔더 페이스트 침전물이 기판에 안착됩니다.

솔더 페이스트의 완벽한 증착은 기계적 강도 및 전기적 연결과 관련하여 솔더 조인트가 최적임을 보장합니다.

이제 대부분의 PCB 패드 공급업체는 PCB 스텐실도 생산합니다. 이러한 공급업체에서 주문하면 맞춤형 스텐실과 함께 PCB를 수집할 수 있는 옵션이 제공됩니다.

그럼에도 불구하고 프레임이 있는 스텐실과 프레임이 없는 스텐실의 두 가지 유형이 있습니다. 프레임이 없는 제품은 저렴하고 보관이 용이하지만 대용량 인쇄에 사용하기에는 두 번째로 좋습니다.

스텐실의 재료는 구멍을 통해 솔더 페이스트를 방출하는 능력의 주요 결정 요인입니다. 이 가이드의 다음 섹션에서 이에 대해 자세히 알아볼 것입니다.

그러나 특정 유형의 코팅을 적용하여 스텐실의 페이스트 방출 능력을 향상시킬 수 있습니다.

1.2 PCB 스텐실 —스텐실 디자인 PCB

다음은 스텐실 디자인의 중요한 요소에 대한 분석입니다.

스텐실 두께

솔더 페이스트를 방출하는 스텐실 용량의 또 다른 중요한 결정 요인입니다. 두께가 구멍 크기에 적합하지 않으면 필요한 솔더 조인트를 얻을 수 없습니다. 이 경우 표면장력에 의해 크랙 내벽에 페이스트가 부착될 수 있습니다.

조리개 디자인

구멍 디자인은 여러 방식으로 솔더 조인트에 영향을 줄 수 있습니다. 첫째, 브리징 및 솔더 비드와 같은 결함 발생 가능성을 결정합니다. 또한 스텐실과 PCB 사이에 개스킷 씰을 제공할 수 있습니다.

PCB 스텐실– 정렬

이것은 패드에 솔더 조인트를 인쇄하는 정밀도의 궁극적인 결정 요인입니다. PCB와 스텐실 모두에 기준 마크라는 등록 마크를 새기면 우수한 정렬을 얻을 수 있습니다.

PCB 전용 설계

PCB 패드에서 전도성과 열 발산을 촉진하는 구리 패드가 있는 PCB에는 독특한 디자인의 스텐실이 필요합니다. 이러한 경우 구리 패드가 없는 PCB 기판용 스텐실 설계는 구리가 들어 올려지고 외부 리드의 납땜 불량으로 이어집니다.

이러한 경우에 이러한 결함을 제거하려면 조리개 디자인에 '창 효과'를 추가해야 합니다. 이는 솔더 볼륨을 조절하여 결함을 제거합니다.

PCB 패드의 구리 패드에 소산을 더욱 향상시키는 비아가 있는 경우 다른 스텐실 디자인이 필요합니다. 스텐실의 디자인은 비아에 솔더 페이스트가 침착되는 것을 방지해야 합니다.

PCB 패드에 다양한 두께의 스텐실을 사용해야 하는 경우도 있습니다. 이러한 경우 얇은 스텐실이 필요한 섬세한 피치 부품과 두꺼운 스텐실이 필요한 더 중요한 부품이 있을 수 있습니다.

승압 영역과 강압 영역이 있는 다단계 스텐실을 사용하여 이러한 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 스텐실의 선택된 영역에 더 많은 재료를 추가하여 스텝업 공간을 만들 수 있습니다.

이는 해당 영역에 형성된 솔더 조인트에서 솔더 페이스트의 양과 높이를 증가시킵니다. 하강실에서는 이와 반대입니다.

지금까지 말한 것으로부터 두께는 PCB 스텐실의 가장 중요한 측면 중 하나임이 분명합니다. 다음 장에서는 PCB 스텐실에서 일관성의 역할을 살펴봅니다.

PCB 스텐실 두께

패드 크기, 구멍 형성 및 두께의 조합은 스텐실의 페이스트 증착 용량을 결정합니다. 그러나, 애퍼처 형성과 패드 사이즈가 적절하더라도 적절한 스텐실 두께 없이는 최적의 페이스트 증착이 불가능하다.

스텐실 두께를 선택하기 전에 고려해야 할 요소

다음은 스텐실 두께를 선택할 때 고려해야 하는 중요한 요소에 대한 분석입니다.

종횡비

두께는 솔더 조인트를 형성하는 솔더 페이스트의 양과 높이를 결정합니다. 양이 적을수록 단선 가능성이 높아지고 점퍼 가능성이 낮아집니다.

'측면'이라고 하는 이 상관관계는 페이스트가 구멍을 통과할 때 페이스트에 작용하는 힘의 차이로 인해 발생합니다. 여기에는 개구부 너머로 페이스트를 밀어내고 틈새 내에서 페이스트를 유지하는 힘이 포함됩니다.

이 두 힘 사이의 대비는 종횡비로 알려진 측정으로 표시됩니다. 최적의 페이스트 증착을 달성하려면 가로 세로 비율이 1보다 더 중요한지 확인해야 합니다.

페이스트와 패드 사이의 표면 장력은 페이스트와 구멍 벽 사이의 표면 장력을 초과해야 합니다. Aspect Ratio는 스텐실 두께(W/T)에 대한 조리개 너비의 비율을 결정하여 추론할 수 있습니다.

그럼에도 불구하고 업계 표준은 조리개 크기에 가장 적합한 스텐실 두께를 결정하는 기준을 정의합니다. 종횡비에 대한 업계 표준의 최저 한계는 1.5입니다.

PCB 스텐실– 면적 비율

스텐실의 두께가 페이스트 릴리스 용량에 미치는 영향을 결정하는 또 다른 중요한 척도는 면적 비율입니다. 면적비는 조리개 벽의 표면적에 대한 조리개 표면적의 비율입니다.

업계 표준의 표면적 범위의 최저 한계는 0.66입니다.

QFP 및 BGA 피치

또한 스텐실에 적합한 두께를 결정할 때 파인피치 QFP, BGA 및 최소 칩 크기를 신중하게 고려해야 합니다.

피치가 0.5mm 이하인 QFP의 경우 스텐실의 두께는 0.12mm에서 0.13mm 사이여야 합니다. 두께가> 0.5mm인 QFP에는 0.15mm – 0.20mm 스텐실 두께가 필요합니다.

볼 피치가 1.0mm +인 BGA의 경우 적절한 스텐실 두께는 0.15mm입니다. 0.5mm에서 1.0mm 사이의 피치를 가진 BGA의 경우 스텐실 두께로 0.13mm를 선택해야 합니다.

보드에 동시에 다른 IC를 배치하려면 BGA 또는 보조 부품을 고려하는 것이 훨씬 더 중요합니다.

SMT 스텐실 크기

SMT 어셈블리에 대한 적절한 스텐실 두께를 결정하기 위한 규칙은 더 복잡합니다. 그러나 SMT 스텐실 크기를 결정할 때 종횡비와 면적 비율을 고려하는 것도 필수적입니다.

화학적 에칭을 사용하는 SMT 어셈블리의 경우 적절한 종횡비는 1:1.5입니다. 레이저 컷 스텐실 피치 유형의 경우 적절한 가로 세로 비율은 1:1.12입니다.

또한 필수 품질에 대한 적절한 정보를 갖추었으므로 이제 PCB 스텐실 제조업체를 탐색할 준비가 되었습니다. 다음 장에서는 방법을 보여줍니다.

PCB 스텐실 제작기

적절한 두께의 얇은 재료 시트를 얻는 것이 한 가지입니다. 그러나 완벽한 크기의 구멍을 뚫는 것은 다른 볼 게임입니다.

PCB 스텐실은 고정밀로 정렬된 수백 또는 수천 개의 구멍을 견뎌야 하므로 수동으로 구멍을 뚫는 것은 좋지 않습니다.

적절한 구멍이 있는 스텐실을 만드는 데 가장 널리 사용되는 세 가지 방법은 화학적 에칭, 레이저 절단 및 전기 주조입니다. 이러한 각 방법은 기공 벽의 표면을 다른 마감 처리로 이끌 수 있습니다. 마무리가 부드러울수록 페이스트 방출이 더 효율적입니다.

이 세 가지 PCB 스텐실 제조업체 중 가장 인기 있는 것은 레이저 커터입니다.

이 장에서는 레이저 커터를 사용하여 PCB 스텐실을 만드는 방법을 보여줍니다. 이 기술은 피치가 매우 좁은 스텐실을 만드는 데 적합하지 않습니다.

이 기술을 위한 다음 도구가 있다면 도움이 될 것입니다.

1.레이저 커터

2.마일라 시트

3.ExpressPCB 또는 EagleCAD 소프트웨어

4.ViewMate Gerber 보기 소프트웨어

5.PDF 인쇄 소프트웨어

6.SketchUp, AutoCAD 또는 .dxf 파일을 보고 편집하는 모든 소프트웨어

단계

1. 마일라 시트 쌓기

두 개의 Mylar 시트를 함께 쌓습니다. 이 기술에서는 첫 번째 시트가 스택에서 분리될 때까지 Mylar 시트를 가열합니다. 이 과정에서 두 번째 시트가 첫 번째 시트의 녹은 패드를 흡수하여 첫 번째 시트를 깨끗하게 떼어냅니다.

2. ExpressCAD 또는 EagleCAD에서 디자인 파일 내보내기:

EagleCAD에서 Gerbers를 제조용으로 배송하는 것처럼 캠 파일을 통해 상단 및 하단 크림 레이어를 내보냅니다. ExpressPCB에서 파일 메뉴를 열고 "DXF 기계 도면 내보내기" 옵션을 선택합니다.

3. PCB 스텐실 —ViewMate의 팽창 패드

Gerbers를 내보내는 소프트웨어를 사용하는 경우 절단 과정에서 유도된 용융을 보상해야 합니다. 녹으면 패드 사이즈가 커지므로 선제적으로 패드 사이즈를 줄여야 합니다.

먼저 File>Import>Gerber를 선택하여 크림 레이어를 ViewMate로 가져옵니다. 그런 다음 설정>D 코드를 선택합니다. 이 영역의 모든 열을 선택한 다음 Operations>Swell을 엽니다. 레이저 사양에 따라 크기 조정 값을 입력합니다.

그런 다음 Gerber를 PDF로 인쇄한 후 저장합니다.

4. Auto Cad가 있는 스웰 패드

ExpressPCB를 사용하는 경우 다른 소프트웨어를 사용하여 DXF의 내용을 축소해야 할 수도 있습니다. AutoCAD로 할 수 있습니다. 이렇게 하려면 열려 있는 AutoCAD 창에서 모든 도면을 강조 표시한 다음 "SCALE"을 입력합니다.

팝업되는 Scale Factor 대화 상자에서 적절한 축척 수치를 입력하십시오. 적절한 축척으로 그림을 렌더링합니다.

이 작업이 완료되면 완성된 그림을 PDF로 인쇄합니다.

5. PCB 스텐실 —스텐실 절단

쌓인 Mylar 시트를 절단하도록 레이저 절단기의 설정을 적절하게 조정합니다. 첫 번째 시트는 레이저의 열로 인해 약간 녹습니다. 그러나 두 번째 시트는 첫 번째 시트의 녹은 패드를 흡수하여 첫 번째 시트를 깔끔하고 효율적으로 꺼낼 수 있습니다.

지금까지 널리 사용되는 PCB 메이커에 대해 알아보았습니다. 그러나 PCB 스텐실의 유형과 품질은 PCB 스텐실 성공의 가장 중요한 결정 요인으로 남아 있습니다. 다음 장에서는 솔더 페이스트 스텐실의 비율과 유형을 자세히 설명합니다.

PCB 스텐실–솔더 페이스트 스텐실

PCB 스텐실 디자인 외에도 솔더 페이스트 템플릿을 얻을 때 다음 네 가지 요소를 중요하게 고려해야 합니다.

스텐실 재료

재료는 PCB 스텐실 디자인만큼 PBC 스텐실의 성공에 매우 중요합니다. 얇은 시트는 일반적으로 금속 또는 폴리이미드로 만들어집니다. 금속(일반적으로 스테인리스 스틸) 스텐실은 수많은 프로토타입을 제작하는 데 가장 이상적입니다.

스테인리스 스틸 스텐실을 사용하면 보다 정확한 구멍을 형성할 수 있습니다. 스테인리스 스틸의 분자 구조는 조리개 벽을 훨씬 더 매끄럽게 만들고 효과적인 종횡비를 빠르게 달성할 수 있게 해줍니다.

그러나 더 비싸기 때문에 소수의 프로토타입을 생산하기에는 더 과도합니다. 폴리아미드 스텐실은 훨씬 저렴한 대안입니다. 레이저 절단 기술을 통해 전달하면 우수한 조리개를 만들 수도 있습니다.

땜납 스텐실 유형

솔더 페이스트 스텐실에는 두 가지 유형이 있습니다:프레임 및 프레임이 없습니다. 글루인 스텐실이라고도 하는 프레임 스텐실은 레이저로 절단된 스텐실 포일이며 스텐실 프레임에 영구적으로 고정됩니다.

프레임 스텐실은 대량 PCB 인쇄와 관련하여 최상의 선택입니다. 일반적으로 매우 부드러운 조리개 벽과 함께 제공되므로 매우 좁은 피치가 필요할 때 사용하기에 가장 적합합니다.

또한 레이저 절단을 통해 생산되는 프레임리스 솔더 페이스트 스텐실에는 인장 시스템이 함께 제공됩니다. 이러한 인장 시스템을 사용하면 프레임에 고정할 필요가 없습니다. 훨씬 더 쉽게 보관할 수 있습니다.

PCB 생산의 단기 실행에 이상적입니다. 그들은 또한 부드러운 조리개를 가지고 있습니다. 또한 16Mil 이하의 피치와 Micro BGA가 필요한 PCB 패드에도 사용할 수 있습니다.

PCB 스텐실– 솔더 페이스트

솔더 페이스트의 플럭스와 합금도 솔더 조인트가 부품을 고정하는 정도에 영향을 줄 수 있습니다. 솔더 조인트의 변화가 충분하지 않으면 솔더가 부품을 보드에 단단히 고정시키지 못합니다.

스텐실 코팅

PCB 스텐실의 특정 문제를 해결하는 데 도움이 되는 다양한 유형의 PCB 스텐실용 코팅이 있습니다. 처음에는 대규모 생산 실행 후에 보드를 청소하는 것이 상당히 어렵습니다.

여분의 땜납이 다른 기판에 번지는 것을 방지하기 위해 PCB 밑면에서 과량의 땜납을 쉽게 닦아낼 수 있습니다. 그러나 대규모 생산 실행에서 동일한 작업을 수행하는 것은 지독한 일입니다.

특정 유형의 코팅을 사용하면 필요한 솔더 페이스트/플럭스 제형을 왜곡하는 구멍 벽의 잔류 솔더를 줄일 수 있습니다.

이제 PCB 스텐실의 유형과 품질에 대해 더 명확하게 이해했으므로 PCB 스텐실을 구현하는 것이 좋습니다. 다음 장에서는 PCB 스텐실을 만들기 위한 몇 가지 필수 장비를 자세히 살펴봅니다.

PCB 스텐실 프린터

PCB 스텐실 프린터는 결함이 없고 반복 가능한 인쇄 기능으로 유명합니다. 이 프린터는 일반적으로 소량 및 대량 PCB 생산에 모두 이상적입니다.

SMT 스텐실 프린터에는 자동 및 반자동 SMT 프린터의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 단기 및 프로토타입 제작을 위해 명시적으로 설계된 수동 스텐실 프린터도 있습니다.

SMT 스텐실 프린터의 중요한 기능 중 일부에는 PCB 정렬을 용이하게 하는 드라이버, 속도 컨트롤러 및 카메라 시스템이 포함됩니다. 작업은 일반적으로 스텐실 크기 설정 조정과 프레임 마운터의 스텐실 배치를 중심으로 이루어집니다.

일반적인 프린터에서는 인쇄 속도, 스트로크 길이, 스퀴지 압력 등을 설정할 수 있습니다. SMT 스텐실 프린터에는 작업의 세부 사항을 표시하는 화면도 함께 제공됩니다.

또한 적심, 건조 및 진공 청소와 같은 작업을 통해 스텐실의 밑면을 닦는 구획이 함께 제공됩니다. 진공 청소 단계는 구멍에 붙어 있는 잔류 땜납을 제거합니다.

PCB 스텐실– PCB 스텐실 레이저 절단기

컴퓨터 소프트웨어가 지시하는 매개변수에 따라 스텐실에 구멍을 뚫기 위해 고출력 빔을 사용하는 레이저 시스템입니다.

스텐실에서 구멍 생성을 완전히 자동화하여 방정식에서 스트레스와 오류 마진을 제거합니다. 레이저 절단기를 사용하여 PCB 스텐실을 절단하면 가장자리와 구멍 벽이 최적으로 매끄럽다는 것을 확신할 수 있습니다.

스텐실 레이저 시스템은 일반적으로 매우 다양합니다. 레이저를 사용하면 다양한 재료로 만들어진 스텐실과 PCB 패드를 모두 절단, 드릴 및 절제할 수 있습니다.

PCB 레이저 절단기는 또한 기존의 기계 절단 시스템과 마찬가지로 먼지를 생성하지 않고 스텐실을 조각합니다. 광학 부품과 함께 제공되는 PCB 전자 제품에 큰 차이를 만듭니다.

이제 PCB 스텐실의 품질과 제조사에 대해 알아야 할 모든 것을 알게 되었습니다. 저용량 PCB 어셈블리에서 모든 것이 어떻게 결합되는지 살펴보겠습니다.

결론

거기 당신이 간다. 우리는 PCB 스텐실링을 안팎으로 해부하고 당신이 알아야 할 모든 것을 보여주었습니다. 이 지식으로 무장하면 PCB 프로젝트를 망칠 수 있는 특정 인쇄 오류를 피하는 것이 더 나을 것입니다.

또한 PCB 제조 과정에서 길을 잃었을 때 언제든지 저희에게 연락하실 수 있습니다. 우리는 PCB 스텐실의 모든 문제를 극복하는 데 도움이 되는 최고의 기술과 최첨단 장비를 모두 보유하고 있습니다.