Ensamblaje de placa de circuito impreso (PCB)es un proceso de fabricación basado en alta precisión en el que cada actividad afecta la fiabilidad del producto final. La impresión de esténcil de pasta de soldadura se encuentra entre las más fundamentalesProcesos SMT. El proceso de impresión con esténcil define la cantidad de soldadura disponible, la ubicación de esa soldadura y la estabilidad de los componentes durante el refusión antes de que los componentes se coloquen o se suelden.
Pequeños cambios en el volumen de pasta o en la alineación pueden causar algunas fallas, incluidas cortocircuitos, uniones débiles o fallos de componentes. Dado que los diseños de PCB se están llevando a pasos más finos y mayores densidades, el control de la impresión con esténcil ahora es necesario para garantizar el rendimiento y minimizar el retrabajo.
Por qué la impresión con esténcil es importante en el ensamblaje de PCB
Las aplicaciones de impresión con esténcil aplican pasta de soldadura a las almohadillas de la PCB a través de una serie de aberturas cortadas con precisión mediante una cuchilla de rasqueta metálica. Este proceso tiene un impacto directo en la precisión de:
Conductividad y resistencia de la unión de soldadura
Autoalineación por refusión de componentes
Tasa de éxito en el primer intento y rendimiento de ensamblaje
Confiabilidad del producto a largo plazo
Dado que las operaciones posteriores no pueden corregir los depósitos de pasta deficientes, la mayoría de los defectos de SMT se producen de hecho en la fase de impresión. Hay tres factores clave para una impresión exitosa:
Diseño y espesor adecuados de la plantilla
Comando de impresión constante (velocidad, presión, ángulo)
Pasta de soldadura en buen estado, equipo limpio
Los defectos se revelan pronto cuando cualquiera de estas variables cambia
Defectos Comunes en la Impresión con Esténcil
Pasta de soldadura inadecuada o de tamaño excesivo
Uno de los problemas más comunes en la impresión con esténcil es un volumen incorrecto de pasta. Una cantidad insuficiente de pasta provoca uniones de soldadura deficientes o defectuosas, mientras que el exceso de pasta hace más probables los puentes y la contaminación.
Causas
Tamaño incorrecto de la abertura o del grosor de la plantilla
Ajustes inadecuados de presión de la escobilla de goma
Alta viscosidad de la pasta de soldadura o caducidad del material
Liberación deficiente de las plantillas debido a aperturas bloqueadas
Soluciones
Optimizar el diseño de la apertura, generalmente en un 10-20% de los componentes con paso fino
Asegure una presión constante de la rasqueta y una velocidad de impresión regular
Mantenga la pasta de soldadura almacenada en condiciones óptimas y déjela estabilizar su temperatura antes de usarla
Introduzca una rutina regular de limpieza de esténciles para evitar obstrucciones
La base de unas uniones de soldadura consistentes radica en un volumen de pasta constante
Puente de soldadura
Los puentes de soldadura se producen cuando las almohadillas vecinas entran accidentalmente en contacto con un exceso de soldadura, lo que da lugar a cortocircuitos eléctricos después del refusión.
Causas
Depósito excesivo de pasta de soldadura
Error de alineación de la plantilla en las almohadillas de la PCB
Presión de sobreimpresión que empuja la pasta debajo de la plantilla
Falta de uniformidad de las capas de pasta en la placa
Soluciones
Mejor alineación de plantillas con sistemas de visión basados en marcas de referencia
Utilice una apertura estrecha cuando use dispositivos de paso fino
Maximizar la presión de la escobilla para evitar el sangrado de la pasta
supervisar la consistencia del volumen utilizando sistemas de inspección de pasta de soldadura (SPI).
La formación de puentes tiende a producirse especialmente en ensamblajes de alta densidad y debe controlarse en la etapa de impresión.
Uniones de soldadura frías o débiles
Almohadilla de soldadura fría La almohadilla de soldadura fría se produce cuando la soldadura no moja las almohadillas ni las terminales de los componentes, lo que provoca una conexión eléctrica poco fiable.
Causas
Muchas uniones frías pueden deberse a problemas de impresión, aunque sean visibles después de la refusión:
Falta o deposición desigual de pasta
Almohadillas infectadas o piezas corroídas
Malas características térmicas de refusión y volumen de pasta inconsistente
Soluciones
Calibre las impresoras con depósitos de pasta uniformes
Confirmar la frescura de la pasta de soldadura y los procesos de manipulación
Optimizar los perfiles de temperatura de refusión de la aleación de pasta
Verifique la ubicación correcta del componente antes del refusión
Los depósitos de pasta de soldadura que son estables permiten que la soldadura se derrita y fluya de manera uniforme durante el calentamiento.
Tombstoning
El efecto “tombstoning” es un efecto de sustitución en el que pequeños componentes pasivos se apoyan sobre una sola almohadilla y se levantan verticalmente durante el proceso de refusión, dejando un hueco en el circuito.
Causas
Cantidades diferentes de pasta de soldadura entre las almohadillas de los componentes
Diseño asimétrico de almohadilla o abertura
Calentamiento irregular en el refusión
Soluciones
Mantenga una deposición constante de pasta en las dos almohadillas
Aplicar modelos de apertura de esténcil simétricos
Proporcionar una colocación adecuada y perfiles térmicos adecuados
El efecto “tombstoning” es un problema que aparece como resultado de un reflujo, pero su origen suele ser una impresión de esténcil inexacta.
Manchado o Derrame de Pasta
El emborronamiento es la dispersión de la pasta de soldadura más allá de las áreas de las almohadillas objetivo, contaminando las adyacentes y exponiendo el sistema al riesgo de un cortocircuito.
Causas
Mala conexión entre la plantilla y la PCB
Alta velocidad de la rasqueta o presión de la rasqueta
Pasta residual en la parte inferior del esténcil
La flexión de la PCB carece de soporte
Soluciones
Las herramientas de soporte de la placa deben utilizarse correctamente para mantenerla plana
Reducir la velocidad de impresión y permitir el rodamiento controlado de la pasta
Utilice ciclos automáticos de limpieza bajo la plantilla
Mantenga la distancia de separación al mínimo en la impresión por contacto moderna
La plantilla y la PCB deben separarse y limpiarse completamente antes de realizar depósitos directos
Rayas o arrastre de esténcil
La resistencia del esténcil se presenta en forma de vetas o líneas irregulares de pasta de soldadura en la superficie de la PCB.
Causas
Ángulo incorrecto de la escobilla de goma o cuchillas dañadas
Sobrepresión durante la impresión
Superficies de esténcil que estén secas o contaminadas
Soluciones
Mantenga el ángulo de la escobilla entre 45° y 60°
Cambie las cuchillas viejas con regularidad
Mejorar la frecuencia de limpieza de las plantillas
Confirme que haya un rodamiento uniforme de la pasta durante la impresión
La inspección visual en una etapa temprana ayuda a detectar el rayado antes de que el defecto se propague aguas abajo.
Mejores prácticas para el control de procesos y la resolución de problemas
En caso de que se detecten defectos en la impresión con esténcil, se puede utilizar un método sistemático para detectar rápidamente las causas raíz:
Compruebe los depósitos de pasta y luego examine la colocación o el refusión.
Limpieza, planitud y estado de apertura de la plantilla de verificación.
Compruebe los parámetros de impresión en los cambios recientes.
Verifique el registro de almacenamiento de la pasta de soldadura y su viscosidad.
Utilice las tendencias de datos SPI para examinar fallos.
Es mucho mejor prevenir el control del proceso que corregir los defectos después del montaje.
Prevención de defectos en la impresión con esténcil
El ensamblaje de PCB de alto rendimiento depende de un control de procesos disciplinado:
Cortado con láser o electroformado de alta calidadplantillasdebería utilizarse
Bloquear y estandarizar la configuración de impresora validada
Limpia las plantillas después de 5 a 10 impresiones en tableros gruesos
Realizar inspección previa a la producción en masa
Mantenga el entorno adecuado (temperatura y humedad)
Trabajar juntos conDiseño para la Fabricación (DFM)reseñas
La geometría y el espaciado de las almohadillas pueden utilizarse para eliminar muchos problemas de impresión durante el diseño
El ensamblaje exitoso de PCB se basa en la impresión con esténcil. La mala soldadura, los puentes, las uniones frías, el efecto “tombstoning”, el manchado y el arrastre del esténcil suelen deberse a diferencias en el diseño del esténcil, en los parámetros de impresión o en la manipulación de los materiales.
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Recursos útiles
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•¿Reducir los defectos de soldadura ahora mismo o detectarlos más tarde? SPI lo indica.
•Defectos comunes en el ensamblaje de PCB y cómo prevenirlos
•Proceso de ensamblaje de placas de circuito impreso
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