Stencil PCB fai-da-te semplificati con l'adeguato software di layout della scheda

Zachariah Peterson
|  Creato: May 20, 2020  |  Aggiornato: September 23, 2022
Stencil PCB fai-da-te semplificati con l'adeguato software di layout della scheda

La fabbricazione, l'assemblaggio e la produzione possono diventare un gioco da ragazzi se si utilizza un software di progettazione di PCB adeguato. Assicurati che tutto ciò che usi in questi processi, come un DIY stencil per PCB, sia accreditato per i tuoi strumenti CAD.

Altium Designer

Il software di progettazione PCB ti consente di produrre facilmente i tuoi progetti.

Gli stencil per PCB fai da te servono a installare rapidamente la pasta saldante sui circuiti stampati, e ci sono molti nomi e approcci a questo concetto: stencil tagliati al laser (ovvero stencil laser), stencil metallici in acciaio inossidabile, stencil a grandezza naturale e mini stencil, frame per stencil e stencil per pasta, solo per citarne alcuni. Detto questo, il modo di utilizzare uno stencil per PCB e una stampante per stencil non deve essere così complicato come sembra.

Il passaggio della progettazione PCB dal prototipo alla produzione richiede lo sviluppo del layer della maschera di saldatura e del layer della maschera di incollaggio o stencil. Il layer della maschera di saldatura designa le aree del PCB da ricoprire con inchiostro resistente alla saldatura. I layer della maschera di saldatura, o stencil, contrassegnano le posizioni per l'applicazione della pasta saldante sul PCB. Lo sviluppo di stencil per pasta saldante richiede metodi specifici per garantire che la progettazione PCB passi correttamente dal prototipo alla produzione.

Quando si lavora con il circuito stampato, per renderlo compatibile con i requisiti di produzione e della pasta saldante, ci sono elementi che potrebbero non venire subito in mente a un progettista, come: lo spessore dello stencil, il design del PCB e il forno di riflusso. Tuttavia, il progetto di un circuito stampato deve essere controllato sia per la facilità di layout che per la facilità di produzione, ed è qui che può intervenire un valido strumento CAD.

L'utilizzo di un design con stencil a incollaggio per un assemblaggio PCB più rapido inizia all'interno di Altium Designer

Se tu e il tuo team di progettazione lavorate con stencil senza frame, realizzate prototipi di stencil SMT o rilavorate degli stencil, avete bisogno di un produttore di stencil PCB e di un software di progettazione che offra uniformità, efficienza e affidabilità. Altium Designer offre un approccio unificato per layer stack, materiali stencil, posizioni di identificazione dei marcatori e spessore della lamina. Inoltre, Altium Designer garantisce la correttezza delle connessioni dei dispositivi al montaggio in superficie, prestando assistenza al tuo design durante l'intero processo di progettazione.

Gli strumenti all'interno di Altium Designer contribuiscono a evitare problemi con lo stencil del circuito stampato, che si tratti di uno stencil metallico in acciaio inossidabile tagliato al laser, di un semplice mini stencil o di qualsiasi soluzione intermedia di DIY stencil PCB. Quando si lavora con dispositivi a montaggio superficiale, le dimensioni dei componenti riducono l'efficacia delle stampanti per stencil a pasta saldante. Stencil errati possono causare problemi con l'affidabilità del PCB. Una scarsa risoluzione dello stencil o uno stencil con bordi irregolari riducono la definizione del bordo del giunto e possono portare a un'applicazione eccessiva di pasta saldante. La distribuzione irregolare della pasta saldante può inoltre portare alla formazione di ponti e causare cortocircuiti.

Altium Designer adotta un approccio preciso per gli stencil PCB DIY

La selezione dello spessore corretto della lamina dipende dai tipi di dispositivi caricati sul PCB. Ad esempio, alcuni pacchetti di componenti, come i circuiti integrati a piccolo profilo (SOIC) con passo 0,020", richiedono uno stencil di pasta saldante più sottile rispetto ai SOIC con passo 0,050". Con spessori di pasta saldante compresi tra 0,001" e 0,030" e spessori di lamina compresi tra 0,004" e 0,007", il controllo del volume della pasta saldante depositata sulla scheda e la prevenzione di giunti di saldatura scadenti possono diventare problemi di progettazione. Altium Designer calcola automaticamente lo spessore preciso dello stencil e della lamina insieme alle dimensioni esatte dell'apertura dello stencil e alle posizioni di identificazione dei marker per il design e i componenti del circuito stampato.

Lavorare sulle forme della scheda può assicurarti di capirne le esigenze di saldatura

Passare un progetto dal layout alla produzione con facilità

La finestra di dialogo Layer Stack Manager (Gestione layer stack) in Altium Designer fornisce gli strumenti di precisione per la configurazione dei layer della scheda. È possibile accedere a Layer Stack Manager dalla barra degli strumenti e scegliere le finestre di dialogo Layer Stack Manager Simple (Semplice) o Advanced (Avanzata). Quando si utilizza la finestra di dialogo Simple, si acquisiscono le funzioni e le funzionalità per la gestione dei layer nello stack per un semplice PCB rigido. La finestra di dialogo in modalità Advanced offre i controlli aggiuntivi utilizzati per aggiungere e gestire più sub-stack per PCB rigido-flessibili. Con entrambe le opzioni di finestre di dialogo, Altium Designer fornisce le opzioni Custom (Personalizzata), Layer Pairs (Coppie di layer), Internal Layer Pairs (Coppie di layer interni) e Build-up (Costruzione) per costruire la scheda.

Altium Designer utilizza tecnologie layer stack avanzate

L'impostazione Layer Stackup (Stack-up dei layer) consente di selezionare il layer dielettrico e la posizione dello stack mentre è possibile utilizzare Drill-Pair Manager (Gestione coppie di drilling) per configurare le coppie di drilling richieste per lo stack layer attivo. Le impostazioni di Dielectric Manager (Gestione dielettrico) consentono di visualizzare il tipo di livello e di utilizzare le opzioni None (Nessuno), Core (Base), Prepreg (pre-preg), Surface Material (Materiale superficiale) e Film (Pellicola) per specificare il tipo di maschera di saldatura.

Se si utilizzano le impostazioni Solder Mask Layer (Layer maschera di saldatura), è possibile: assegnare un nome ai layer della maschera di saldatura, specificare il materiale del layer della maschera, impostare lo spessore della maschera di saldatura e specificare la costante dielettrica per il materiale della maschera di saldatura. È possibile utilizzare Layer Stack Preview (Anteprima layer stack) per ottenere un'anteprima grafica dello stack-up.

Organizzare il tuo layer stack ti aiuterà a garantire che la tua progettazione abbia successo senza intoppi

Usa un software di progettazione adatto alle tue esigenze

Le lamine in acciaio inossidabile tagliate al laser creano le aperture per ogni dispositivo di montaggio su superficie presente nella progettazione PCB. Prima di poter arrivare al posizionamento delle aperture, alla creazione di finestre SMD (Solder Mask-Defined) per i pad termici e all'allineamento accurato dello stencil del circuito stampato con il PCB, occorrono degli strumenti che facilitino il processo di creazione di schede prototipo. PCB Library Editor di Altium Designer fornisce gli strumenti necessari per ridurre la variabilità di stand-off, migliorare l'affidabilità e garantire il conteggio corretto delle vias.

I componenti delle piazzole standard all'interno di Altium Designer offrono forme di piazzole rotonde, rettangolari arrotondate e ottagonali. È possibile ridimensionare le forme della piazzola nelle direzioni X e Y e utilizzare fori arrotondati o inclinati. Poiché le nuove impronte dei componenti possono richiedere forme di piazzole personalizzate, Altium Designer consente inoltre di posizionare altri oggetti di progettazione come: riempimenti, archi, linee o aree per creare la forma di rame utilizzata per la piazzola personalizzata.

È possibile utilizzare l'oggetto Area solida come oggetto poligonale per sviluppare forme di piazzole personalizzate. Inoltre, è possibile utilizzare Guide Manager per definire quattro guide puntuali nelle posizioni richieste. Altium Designer offre anche un'altra opzione per creare forme di piazzole personalizzate. Utilizzando linee e archi, è possibile definire un contorno chiuso della forma e quindi convertire il contorno in una regione solida. Dopo aver selezionato le linee e gli archi, è possibile eseguire il comando Create Region (Crea regione) da Selected Primitives (Primitive selezionate) dai menu a discesa Tools (Strumenti) e Convert (Converti).

Altium Designer consente di lavorare con forme di piazzole personalizzate

Altium Designer ti consente di calcolare maschere per saldatura e/o incollaggio per qualsiasi oggetto primitivo. Con gli strumenti presenti in Designer, hai la possibilità di calcolare la maschera per saldatura e/o incollaggio con un importo definito dall'utente o utilizzando il sistema di regole. Il pannello Properties (Proprietà) consente di abilitare le impostazioni di controllo Mask Expansion (Espansione maschera) corrette.

Alcune aperture di maschera non possono utilizzare una maschera calcolata. L'utilizzo di una maschera definita manualmente inizia con il posizionamento degli oggetti di progettazione adeguati sul layer di maschera richiesto. La definizione della maschera avviene in negativo con oggetti collocati che definiscono le aperture nel layer della maschera di saldatura.

Puoi definire la maschera di saldatura utilizzando le primitive di traccia e arco con l'editor della libreria PCB di Altium Designer. Dopo aver impostato il layer attivo sulla maschera di saldatura, l'editor consente di disegnare archi attorno alle vias, creare le linee lungo l'esterno dei pad termici e disegnare tracce di intersezione aggiuntive per la linea del riquadro della maschera di saldatura. Da lì, è possibile selezionare le primitive e utilizzare il menu Tools (Strumenti) per creare una regione dalle primitive selezionate.

Il set di strumenti di Altium consente di creare espansioni della maschera di saldatura per ogni foro dei vias e di copiare le finestre SMD dal layer della maschera di saldatura nel layer di pasta saldante. Il software Altium rileva e risolve anche le connessioni di routing a qualsiasi oggetto in rame. Inoltre, è possibile utilizzare raggi termici poligonali durante la progettazione di una piazzola personalizzata. Le piazzole di piccole dimensioni all'interno del software funzionano come punti di connessione poligonale. Quindi, è possibile utilizzare Altium Designer per associare ogni nuovo footprint a un dispositivo ed eseguire il rendering di un'immagine 3D del PCB.

Altium Designer calcola automaticamente tutto ciò di cui hai bisogno per produrre stencil PCB DIY. Il potente software stabilisce un approccio unificato alla progettazione e allo sviluppo di PCB con strumenti che includono: l'editor schematico, ActiveBOM, il routing interattivo e la progettazione di PCB 3D nativa. Altium Designer include ampie librerie di componenti che ti connettono ai fornitori in tempo reale ed è il miglior produttore di stencil per PCB sul mercato.

Sull'Autore

Sull'Autore

Zachariah Peterson ha una vasta esperienza tecnica nel mondo accademico e industriale. Prima di lavorare nel settore dei PCB, ha insegnato alla Portland State University. Ha condotto la sua Fisica M.S. ricerche sui sensori di gas chemisorptivi e il suo dottorato di ricerca in fisica applicata, ricerca sulla teoria e stabilità del laser casuale. Il suo background nella ricerca scientifica abbraccia temi quali laser a nanoparticelle, dispositivi semiconduttori elettronici e optoelettronici, sistemi ambientali e analisi finanziaria. Il suo lavoro è stato pubblicato in diverse riviste specializzate e atti di conferenze e ha scritto centinaia di blog tecnici sulla progettazione di PCB per numerose aziende. Zachariah lavora con altre società del settore PCB fornendo servizi di progettazione e ricerca. È membro della IEEE Photonics Society e dell'American Physical Society.

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