Qu'est-ce qu'un pochoir PCB ?

Un pochoir PCB (également appelé pochoir de pâte à souder) est une fine feuille de matériau, généralement en acier inoxydable, avec des ouvertures découpées au laser qui correspondent aux pastilles de soudure sur un PCB. C'est un outil essentiel dans le processus d'assemblage de la technologie de montage en surface (CMS).

Sa fonction principale est de transférer des quantités précises de pâte à souder sur les pastilles de soudure du PCB avant que les composants ne soient placés. En posant le pochoir sur la carte et en appliquant la pâte à souder avec une raclette, la pâte est déposée uniquement sur les pastilles prévues, assurant une application constante, précise et efficace, essentielle pour une soudure de haute qualité.

De quoi est fait un pochoir PCB ?

Les pochoirs PCB sont principalement fabriqués à partir de trois matériaux :

1.  Acier inoxydable (le plus courant) : la norme de l'industrie en raison de :

A. Durabilité : résiste à une utilisation et à un nettoyage répétés.

B. Stabilité : conserve sa forme sous tension et pendant le nettoyage.

C. Capacité de pas fin : permet une découpe laser précise de très petites ouvertures.

D. Rentabilité : offre un bon équilibre entre performance et prix.

2.  Nickel : parfois utilisé pour les pochoirs électroformés (voir ci-dessous). Il est plus dur et plus résistant à l'usure que l'acier inoxydable, mais aussi plus cher.

3.  Polyimide (Kapton) / Mylar (plastique) : utilisé pour le prototypage et la production à très faible volume.

A. Avantages : très bon marché et rapide à fabriquer.

B. Inconvénients : peu durable, manque de précision, sujet à l'étirement et à la déchirure. Ne convient pas aux composants à pas fin ni aux environnements de production.

Types de pochoirs PCB

Comment les pochoirs sont-ils fabriqués ? (Processus de découpe laser)

La fabrication d'un pochoir découpé au laser implique plusieurs étapes clés :

1.  Conception (traitement des fichiers CAM) : le concepteur de PCB exporte un fichier Gerber (généralement la couche « Masque de pâte »). Le fabricant de pochoirs utilise un logiciel spécialisé pour préparer ce fichier à la découpe, en ajustant si nécessaire la taille des ouvertures pour un volume de pâte optimal.

2.  Découpe laser : un laser de haute précision découpe les ouvertures dans une feuille d'acier inoxydable. Ce processus est contrôlé par ordinateur pour une précision extrême.

3.  Électropolissage : le pochoir découpé est traité électrochimiquement pour lisser les parois des ouvertures. Cela élimine le laitier et les bavures du laser, créant une surface lisse pour un meilleur dégagement de la pâte à souder.

4.  Nettoyage et inspection : le pochoir est soigneusement nettoyé, puis inspecté au microscope pour s'assurer que toutes les ouvertures sont propres, lisses et conformes aux spécifications.

5.  Encadrement : la feuille de pochoir finie est tendue et collée dans un cadre métallique robuste (généralement en aluminium) pour la maintenir à plat et stable pendant le processus d'impression.

Comment choisir le bon pochoir PCB ?

La sélection du bon pochoir implique de trouver un équilibre entre plusieurs facteurs :

1.  Conception des ouvertures : c'est le facteur le plus critique. Le rapport entre la surface de l'ouverture et la surface de sa paroi détermine le dégagement de la pâte.

l Rapport de surface : (Surface de l'ouverture de l'ouverture) / (Surface de la paroi de l'ouverture). Un rapport > 0,66 est généralement recommandé pour un bon dégagement de la pâte.

l Rapport d'aspect : (Largeur de l'ouverture) / (Épaisseur du pochoir). Un rapport > 1,5 est recommandé.

2.  Épaisseur du pochoir : détermine le volume de pâte à souder déposé.

l CMS standard (0603, pas de 0,65 mm et plus) : épaisseur de 0,1 mm - 0,15 mm (4-6 mils).

l Pas fin (pas de 0,5 mm et moins) : épaisseur de 0,08 mm - 0,1 mm (3-4 mils).

l Technologie mixte (grands composants) : un pochoir étagé est utilisé, où la zone principale est fine pour le pas fin, mais la zone sous les grands composants est gravée plus finement (par exemple, 0,1 mm principal, 0,15 mm étagé).

3.  Type de pochoir : choisissez en fonction de vos composants (voir « Types de pochoirs PCB » ci-dessus).

l Découpe laser + électropoli : convient à 95 % des applications.

l Électroformé ou nano-revêtu : pour les conceptions les plus difficiles et à haute densité.

4.  Encadrement : assurez-vous que la taille du cadre correspond au support de votre imprimante de pochoir.

Comment utiliser un pochoir PCB ?

Le processus d'utilisation d'un pochoir est appelé impression de pâte à souder :

1.  Configuration : fixez le PCB sous le pochoir dans une imprimante de pochoir. Le pochoir est aligné avec précision à l'aide de systèmes de vision optique ou de broches mécaniques afin que les ouvertures correspondent parfaitement aux pastilles de la carte.

2.  Chargement : la pâte à souder est appliquée en ligne devant la (les) lame(s) de la raclette.

3.  Impression : la (les) lame(s) de la raclette se déplace(nt) sur le pochoir avec une pression vers le bas, poussant la pâte à souder dans les ouvertures.

4.  Dégagement : lorsque la raclette passe et que le pochoir se sépare du PCB, la pâte à souder est proprement libérée des ouvertures sur les pastilles, laissant des dépôts précis.

5.  Inspection : la carte est souvent envoyée dans une machine d'inspection de la pâte à souder (SPI) pour vérifier le volume, la hauteur et l'alignement des dépôts de pâte avant que les composants ne soient placés.

6.  Nettoyage : le pochoir est nettoyé (manuellement ou automatiquement) pour éliminer les résidus de pâte de la surface et des ouvertures avant le cycle d'impression suivant afin d'éviter le colmatage.