شابلون استنسیل

امروزه با توجه به پیشرفت تکنولوژی، بردهای مدار چاپی به سمت کوچکتر شدن می‌روند. در این راستا استفاده از قطعات SMD که سایز کوچکتری دارند بسیار گسترده شده است. یکی از ملزومات تولید بردهای مدار چاپی، وجود قلع روی پدهای قطعات SMD است که برای بالا بودن کیفیت مونتاژ ضروری می‌باشد. برای تولید مدارات چاپی با این ویژگی از شابلون استنسیل (Stencils) استفاده می‌‌کنیم. در ادامه به بررسی نحوه‌ی تولید و استفاده از این شابلون‌ها می‌پردازیم.

• لزوم استفاده از شابلون در تولید و مونتاژ بردهای دارای قطعات SMD

به تصویر زیر توجه کنید که یک قطعه SMD را نمایش می‌دهد؛ همانطور که در تصویر مشخص است بدون وجود مقدار مناسب قلع روی پدها، نمی‌توان به درستی قطعه را مونتاژ کرد و قطعه روی برد مدار چاپی فیکس نخواهد شد. در نتیجه لازم است در هنگام تولید مدارات چاپی با قطعات SMD، روی پدها قلع قرار گیرد تا مونتاژ قطعات (مخصوصا زمانی که از اتو استفاده می شود) به درستی صورت پذیرد.

 

• شابلون استنسیل چیست؟

شابلون استنسیل یک ورقه‌ از جنس استیل است که برای قرار دادن قلع روی پدها از آن استفاده می‌شود. البته ممکن است آن را از فولاد ضد زنگ یا از جنس‌های دیگر نیز بسازند؛ استفاده از استیل بسیار محبوب‌تر است زیرا می تواند کیفیت چاپ قلع را یه مقدار زیادی افزایش دهد. وجود شابلون استنسیل کمک می‌کند که قلع به میزان مناسب در محل‌های مناسب قرار گیرد و از پخش شدن قلع به قسمت‌های دیگر جلوگیری شود. تصویر زیر یک نمونه شابلون استنسیل را نمایش می‌دهد.

• تولید شابلون استنسیل

تولید شابلون استنسیل به دو روش شیمیایی و لیزری انجام می‌شود. در ادامه به توضیح مختصر هر یک می‌پردازیم.

– روش لیزری:

در تولید شابلون‌های استنسیل با استفاده از لیزر، منافذی بر بر روی ورق استیل ایجاد می‌شود. سپس شابلون در بالای PCB قرار گرفته و با استفاده از یک سری علامت‌ها و موقعیت یابی دقیق، منافذ شابلون به طور کامل و دقیق تنظیم می‌گردند. از مزایای این روش می توان به دقت بیشتر برش‌ها اشاره کرد. با استفاده از این روش می‌توانیم برشهایی که شکل معمولی ندارند را نیز با دقت بالا ایجاد کنیم. هزینه‌ی این روش با توجه به دقت بالای آن نسبتا قابل قبول می‌باشد. اما در مقابل بزرگترین ایراد این روش، زمان بر بودن آن است.

– روش شیمیایی:

روش شیمیایی برای تولید استنسیل که به صورت دستی نیز می‌تواند انجام شود، روشی است که در آن از اسید برای ایجاد منافذ روی ورقه استفاده می‌شود. در این فرایند به علت دقیق و یکسان نبودن خوردگی‌هایی که توسط اسید ایجاد می‌شود، سطوح دیواره مقداری ناهمواری خواهد داشت و از کیفیت پایین‌تری برخوردار است. به همین علت استفاده از این روش برای تولید شابلون‌هایی که منافذ ریز دارند توصیه نمی‌شود. زیرا ممکن است خمیر قلع پخش شده و ایراداتی روی PCB به وجود آورد. این مشکل زمانی که از چاپ محافظ استفاده نشده باشد بیشتر نمایان می‌شود. مزیت این روش این است که هزینه تولید استنسیل در آن نسبت به روش لیزری پایینتر می‌باشد.

• نکات قابل توجه برای تولید شابلون

+ از دیگر مواردی که در زمان تولید شابلون استنسیل باید به آن توجه شود، ضخامت ورقه است. به طور معمول ضخامت ورق استنسیل از 0.12 تا 2 میلی‌متر تنظیم می‌شود. هرچه ضخامت ورقه بیشتر باشد، ضخامت قلع قرار گرفته روی برد بیشتر خواهد بود. تصویر زیر تاثیر ضخامت ورقه استنسیل بر روی ضخامت قلع را به خوبی نشان می‌دهد. برای برآورد ضخامت شابلون باید به قطعاتی که روی برد قرار می‌گیرد دقت شود. برای مثال ضخامت قلع روی پدهای قطعات SMD برای IC هایی که فاصله پایه‌های آن‌ها کم است و پایه‌ها باریک هستند باید کمتر باشد. اما برای قطعات سنگین‌تر یا قطعاتی که بسیار گرم می‌شوند، لازم است قلع بیشتری روی پدها قرار گیرد.

 

+ نکته‌ای دیگر در رابطه با تولید استنسیل این است که لایه مربوط به تنظیمات این قسمت در نرم افزار Altium designer، لایه top paste و bottom paste است. برای ایجاد تغییرات در شابلون می‌توانید این قسمت را بررسی و تغییرات را در این لایه‌ها اعمال نمایید.

• مراحل چاپ قلع با استفاده از شابلون استنسیل

1) ثابت کردن PCB و شابلون:

دقیق بودن محل قرارگیری قلع بسیار مهم است. شابلون و PCB باید دقیقا همتراز باشند. برای این منظور برد مدار چاپی را به وسیله گیره مکانیکی یا ایجاد خلا در زیر آن، به میز محکم می‌کنند. علاوه بر آن از پین‌هایی نیز استفاده می‌شود تا صفحات PCB در طول چاپ قلع حرکت نکنند.

2) قرار دادن شابلون:

در ادامه شابلون را روی صفحه PCB قرار داده و آن را محکم می‌کنند. پس از اینکه شابلون روی PCB لخت نصب شد، خمیر قلع روی شابلون اعمال می‌شود؛ سپس از یک تیغه برای پر کردن منافذ شابلون از خمیر قلع استفاده می‌شود. فشار و سرعت حرکت این تیغه کیفیت چاپ را تعیین می‌کند.

 

+ فشار بیشتر باعث می‌شود خمیر قلع کمتری روی برد قرار گیرد. زیرا فشار باعث فشرده شدن شکاف بین شابلون و PCB می‌شود. سرعت حرکت تیغه نیز مستقیماً بر شکل و مقدار خمیر قلع قرار گرفته روی برد تأثیر می‌گذارد که به نوبه خود مستقیماً بر کیفیت قلع چاپ شده موثر است. به طورکلی، سرعت تیغه باید بین 20 تا 80 میلی‌متر در ثانیه تنظیم شود. سرعت تیغه نسبت به ویسکوزیته خمیر تنظیم می‌گردد. اگر خمیر لحیم غلظت کمتری داشته باشد، سرعت ضربه تیغه می تواند سریعتر باشد. البته اگر تیغه با سرعت بیشتری حرکت کند، مقدار خمیر لحیم مصرفی کمتر خواهد بود.

3) تمیز کردن شابلون:

 پس از قرار گرفتن خمیر روی برد، شابلون را کاملاً تمیز می‌کنیم تا خمیر قلع و باقیمانده فلاکس از بین برود. با این کار شابلون برای چاپ بعدی آماده می‌شود.

سخن پایانی

وجود شابلون استنسیل در تولید PCB مخصوصا در تولیدات تعداد بالای مدارات چاپی، امری ضروری و مهم است. همچنین کیفیت تولید این شابلون روی کیفیت PCB نهایی تاثیر بالایی دارد. شما می توانید سفارش استنسیل برای مدارات خود را به مرکز ذهن دیجیتال بسپارید و شابلون استنسیل را با کیفیت و قیمت مناسب در بهترین زمان تحویل بگیرید. تصویر زیر یکی از شابلون‌های اسنتسیلی را نشان می‌دهد که در مرکز ذهن دیجیتال برای مشتری ساخته شده است.

برای کسب اطلاعات بیشتر با کارشناسان ما در ارتباط باشید.