¿Qué es una plantilla de PCB?

Una plantilla de PCB (también conocida como plantilla de pasta de soldadura) es una fina lámina de material, típicamente acero inoxidable, con aberturas cortadas con láser que corresponden a las almohadillas de soldadura en una PCB. Es una herramienta fundamental en el proceso de ensamblaje de tecnología de montaje superficial (SMT).

Su función principal es transferir cantidades precisas de pasta de soldadura a las almohadillas de soldadura de la PCB antes de colocar los componentes. Al colocar la plantilla sobre la placa y aplicar pasta de soldadura con una escobilla, la pasta se deposita solo en las almohadillas deseadas, lo que garantiza una aplicación consistente, precisa y eficiente que es esencial para una soldadura de alta calidad.

¿De qué está hecha una plantilla de PCB?

Las plantillas de PCB se fabrican principalmente con tres materiales:

1.  Acero inoxidable (más común): El estándar de la industria debido a su:

A. Durabilidad: Resiste el uso y la limpieza repetidos.

B. Estabilidad: Mantiene su forma bajo tensión y durante la limpieza.

C. Capacidad de paso fino: Permite el corte láser preciso de aberturas muy pequeñas.

D. Rentabilidad: Ofrece un buen equilibrio entre rendimiento y precio.

2.  Níquel: A veces se utiliza para plantillas electroformadas (ver más abajo). Es más duro y resistente al desgaste que el acero inoxidable, pero también más caro.

3.  Poliimida (Kapton) / Mylar (Plástico): Se utiliza para la creación de prototipos y la producción de muy bajo volumen.

A. Ventajas: Muy barato y rápido de fabricar.

B. Desventajas: No es duradero, poca precisión, propenso a estirarse y romperse. No es adecuado para componentes de paso fino o entornos de producción.

Tipos de plantillas de PCB

¿Cómo se fabrican las plantillas? (Proceso de corte por láser)

La fabricación de una plantilla cortada con láser implica varios pasos clave:

1.  Diseño (Procesamiento de archivos CAM): El diseñador de PCB exporta un archivo Gerber (típicamente la capa "Máscara de pasta"). El fabricante de la plantilla utiliza software especializado para preparar este archivo para el corte, ajustando los tamaños de las aberturas si es necesario para un volumen de pasta óptimo.

2.  Corte por láser: Un láser de alta precisión corta las aberturas de una lámina de acero inoxidable. Este proceso está controlado por computadora para una precisión extrema.

3.  Electropulido: La plantilla cortada se trata electroquímicamente para suavizar las paredes de las aberturas. Esto elimina la escoria y las rebabas del láser, creando una superficie lisa para una mejor liberación de la pasta de soldadura.

4.  Limpieza e inspección: La plantilla se limpia a fondo y luego se inspecciona con un microscopio para garantizar que todas las aberturas estén limpias, lisas y según las especificaciones.

5.  Enmarcado: La lámina de plantilla terminada se tensa y se une a un marco de metal resistente (generalmente aluminio) para mantenerla plana y estable durante el proceso de impresión.

¿Cómo elegir la plantilla de PCB correcta?

La selección de la plantilla correcta implica equilibrar varios factores:

1.  Diseño de la abertura: Este es el factor más crítico. La relación entre el área de la abertura y el área de su pared determina la liberación de la pasta.

l Relación de área: (Área de la abertura) / (Área de la pared de la abertura). Generalmente se recomienda una relación > 0,66 para una buena liberación de la pasta.

l Relación de aspecto: (Ancho de la abertura) / (Grosor de la plantilla). Se recomienda una relación > 1,5.

2.  Grosor de la plantilla: Determina el volumen de pasta de soldadura depositada.

l SMT estándar (0603, paso de 0,65 mm+): Grosor de 0,1 mm - 0,15 mm (4-6 mil).

l Paso fino (paso de 0,5 mm e inferior): Grosor de 0,08 mm - 0,1 mm (3-4 mil).

l Tecnología mixta (componentes grandes): Se utiliza una plantilla escalonada donde el área principal es delgada para paso fino, pero el área debajo de los componentes grandes se graba más delgada (por ejemplo, 0,1 mm principal, escalonado de 0,15 mm).

3.  Tipo de plantilla: Elija según sus componentes (ver "Tipos de plantillas de PCB" arriba).

l Corte por láser + electropulido: Adecuado para el 95% de las aplicaciones.

l Electroformado o con nano-recubrimiento: Para los diseños más desafiantes y de alta densidad.

4.  Enmarcado: Asegúrese de que el tamaño del marco coincida con el soporte de su impresora de plantillas.

¿Cómo usar una plantilla de PCB?

El proceso de uso de una plantilla se llama impresión de pasta de soldadura:

1.  Configuración: Asegure la PCB debajo de la plantilla en una impresora de plantillas. La plantilla se alinea con precisión utilizando sistemas de visión óptica o pasadores mecánicos para que las aberturas coincidan perfectamente con las almohadillas de la placa.

2.  Carga: La pasta de soldadura se aplica en una línea frente a la(s) cuchilla(s) de la escobilla.

3.  Impresión: La(s) cuchilla(s) de la escobilla se mueve(n) a través de la plantilla con presión hacia abajo, empujando la pasta de soldadura hacia las aberturas.

4.  Liberación: A medida que la escobilla pasa y la plantilla se separa de la PCB, la pasta de soldadura se libera limpiamente de las aberturas sobre las almohadillas, dejando depósitos precisos.

5.  Inspección: La placa a menudo se envía a una máquina de inspección de pasta de soldadura (SPI) para verificar el volumen, la altura y la alineación de los depósitos de pasta antes de colocar los componentes.

6.  Limpieza: La plantilla se limpia (manual o automáticamente) para eliminar los residuos de pasta de la superficie y las aberturas antes del siguiente ciclo de impresión para evitar la obstrucción.