回流焊？使用锡膏模板更容易

尽管它们很方便，但锡膏模板的成本使许多爱好者无法使用它们。但聚酰亚胺薄膜的使用使价格在可及范围内。。。如果你知道如何和在哪里得到它们。

介绍

表面贴装器件（SMD）正在迅速取代商业电子制造中的通孔元件。因此，越来越多的组件只能在表面贴装封装中使用。有一段时间，业余爱好者手工焊接SMD，但现在许多人已经组装了他们自己的回流焊炉，类似于美国的回流焊炉本文. 有了回流焊的能力，他们接受了SMD的使用，并开始寻找更快的使用方法。一个需要解决的明显问题是在将元件放置在PCB上之前使用焊膏；答案显而易见：锡膏模板。

锡膏模板允许您快速、轻松地将锡膏从塑料卡上轻扫或轻扫三下，放置在定制PCB（印刷电路板）上。稍加练习，只需几分钟的设置时间，每个PCB应用粘贴不到一分钟。

最持久的模板由金属（通常是不锈钢）制成如果你打算制作这么多的电路板，金属是最好的选择。然而，大多数业余爱好者每种设计只制作几块电路板，购买金属模板的成本往往难以实现。一些人用铝罐制作自己的模板，并取得了很好的效果，但这一过程涉及到c这并不适合所有人。

幸运的是，还有另一种选择：一种叫做聚酰亚胺的材料（杜邦公司将其称为卡普顿）可以通过激光切割来生产锡膏模板，这种模板至少适用于几十块电路板，而且价格低得出奇。聚酰亚胺焊膏模板的一个好供应商是OSH模板. 他们的模板的价格从5美元左右开始，并根据模板的大小而定。生产快，服务好，发货快。本文使用的模板来自OSH。

锡膏模板的设计

设计锡膏模板的大部分工作都是在您使用的PCB布局软件中完成的。所有更好的程序，如Eagle、Kicad和DipTrace，都将此功能作为Gerber文件创建的一部分。鹰称之为“奶油”层；Kicad和DipTrace（作者喜欢的程序）称之为粘贴层。

无论粘贴层被称为什么，它都基于设计布局中各种表面安装组件的焊盘的大小、形状和位置。因此，模具不能比设计中零件的图案（示意图）更精确。

为粘贴层生成Gerber文件的确切过程取决于您使用的软件。但是，每个程序的一般过程都是相同的；下图来自DipTrace，是PCB布局的顶层，将在本节中用作示例。

如上所述，有一些表面贴装组件和一些通孔组件，但锡膏模板仅用于SMD。下面的屏幕（也来自DipTrace）是为示例设计创建粘贴层的最后一步。请注意，窗口上的标题显示正在导出Gerber文件。顶部粘贴层以蓝色突出显示，并选中标记为“仅SMT焊盘的粘贴遮罩”的框。

下一个图形是基于上面的PCB布局和上一个窗口中显示的设置创建的模具粘贴层。请注意，黄色矩形表示模板中的孔，PCB顶层的每个SMD焊盘都有一个孔。还请注意，任何通孔组件的模具中都没有孔。

这是非常重要的认识到，孔在模具略小于表面贴装焊盘；这是一件好事，因为在放置每个组件时，锡膏会略微展开。

模板上的孔比焊盘小多少由“粘贴蒙版收缩”框中的条目控制；如上所示。即.003英寸，这意味着每个焊盘的所有四个边都将减少.003英寸。因此，对于0.087英寸宽和0.098英寸高的焊盘（如PCB左中心的四个大焊盘），模具上的孔将为0.087减去0.006等于0.081英寸宽，.098减去0.006等于0.092英寸高。顶层上所有焊盘的孔同样比相应的焊盘窄0.006英寸，短0.006英寸。在继续之前，你必须了解这一点。

考虑一些常见的SMD类型的图案（脚印），如下所示。在本例中，您应该识别出用于PCB顶层的J1图案。它有九个相关的焊盘：四个大的安装焊盘加上五个较小的焊盘，用于USB连接中的每根导线。如前所述，大焊盘宽0.087英寸，高0.098英寸，锡膏模板上的孔宽0.081英寸，高0.092英寸。这似乎完全可以接受……但J1上较小的焊盘呢？

J1上的五个引线垫分别为.098“宽和.020”高。从这两个尺寸中减去0.006“将得到0.091”宽和0.014”高的模板孔尺寸。宽度很好，但高度似乎有点小，但可能仍然可以。使用相同的逻辑表明，所有其他模板孔都应该可以，除了模板右中心的SSOP-16引线垫。

SSOP-16引线焊盘宽0.013英寸，高0.064英寸；从.013“中减去.006”只剩下.007“用于模板孔。这将不允许足够的焊膏通过孔来产生良好的焊点。幸运的是，DipTrace提供了一个解决方案。如前所示，可以为PCB上的所有组件设置粘贴掩模收缩量。此外，可以为PCB上的每个单独组件单独设置粘贴掩模收缩。就SSOP-16而言，实验证明，将收缩率从每侧0.003“降低到0.002”会产生良好的效果。这使得SSOP-16焊盘模板上的孔宽为0.009英寸，这将提供固体焊点。

当然，使用DipTrace和前面讨论中使用的具有相同焊盘尺寸的相同精确封装外形的可能性非常小。此外，上述尺寸不应视为绝对尺寸，而应视为说明性示例。必须确定适用于图案的粘贴遮罩收缩率。作为一般指南，粘贴掩模孔应至少为其所用焊盘任何尺寸的70%。如果将该规则应用于上文讨论的SSOP-16焊盘，则意味着.013“宽焊盘”的粘贴遮罩孔应至少为.0091”，这基本上是在上一段中选择的。

关于锡膏模板尺寸的最后一个注意事项：模板的厚度也与孔的大小有关。在相同宽度和高度的孔中，较厚的模板比较薄的模板容纳更多的锡膏。从.003“增加到.005”在相同尺寸的矩形焊盘上，模板厚度会使锡膏体积增加69%。较厚的模板也更耐用。

使用锡膏模板

本节介绍如何使用锡膏模板涂抹锡膏，如何放置多引线组件，以及回流焊和清洗完成后零件应如何处理。

使用焊料模板的第一步是将PCB固定在工作表面上，使PCB不会朝任何方向移动。在下面的照片中，PCB由两块L形塑料片固定在适当的位置，这些塑料片用蓝色油漆胶带粘在工作表面上。或者，您可以使用与PCB厚度相同的任何硬材料。注意PCB是如何被限制上下和左右移动的，而电路板的整个前表面是暴露的。

接下来，将模具与PCB对齐，使模具中的每个孔位于PCB上相应焊盘的中心。如下图所示，用胶带固定模板。正如您所注意到的，该PCB只有一个SMD（表面贴装设备），一个TQFP-44 IC位于板的下中心部分。这使得对齐模具更容易，但无论需要回流焊的组件数量如何，原理都是一样的。

下面是模具下TQFP-44焊盘的特写照片。请注意模具中的孔如何小于焊盘，并且位于焊盘的中心。这对于确保锡膏完全沉积在正确的位置非常重要。图片顶部的斑点是焊膏，它将通过模板上的孔扩散到焊盘上。这个零件需要的焊料比需要的多得多，但多余的焊料将用撒布器卡擦去，并用于下一个PCB。目光敏锐的观察者也会注意到模具上的每个孔都是白色的；这是先前尝试传播失败后留下的粘贴。

带有圆角的塑料卡在不损坏模板的情况下很好地分散了膏体；下面的卡片没有浮雕字母，这使得清洁卡片更容易。也可以使用普通信用卡。

涂上锡膏以便正确填充模具上的孔需要一些练习，但很容易学习。其目的是使模具上的每个孔均匀地填充糊状物，如下所示。模板上的白点是锡膏的小斑点。它们不会造成伤害，在储存模板之前会被清除。

将模板小心地从PCB表面提起后，可以检查剩余的焊膏。下图显示，每个焊盘上都有少量焊膏沉积，焊盘之间或周围没有多余的焊膏。

下面的照片显示了之前的粘贴应用效果不太好。请注意如何将一些焊盘连接在一起。然而，由于芯吸作用将熔化的焊料吸引到焊盘和IC脚上，回流成功的可能性很大。在最坏的情况下，一些轻微的清理与焊接编织将解决任何问题。

使用最适合您的方法，将元件以正确的方向放置在焊盘上。在下面的照片中，IC不是妥善安置；底部的腿几乎没有碰到垫子。以正确的方向轻轻推动零部件，使其到达所有支腿所在的位置主要地在合适的垫子上。例如，IC右侧的焊脚位置不理想，但距离足够近，可以实现良好的回流。

当部件被轻推到位时，部分焊膏可能会被涂抹，但最有可能的是回流仍然会成功，因为熔化的焊料将迁移到焊盘上，并且实际上可以将零件浮动到位。同样，每个腿都必须主要地在正确的垫子上。

下面的照片显示了一个成功的回流焊从不完美的锡膏应用和组件定位。您可以看到焊盘之间有一些焊料和助焊剂残留，但没有焊桥，所有的焊脚都焊接到正确的焊盘上。

在下图中，已使用91%异丙醇和软毛牙刷轻轻清洁零件。如您所见，焊料和助焊剂残留物消失，零件焊接良好，无需进一步干预即可正常工作。

最后的想法

表面贴装组件最终将比通孔零件更加丰富。对于业余爱好者来说，回流焊将和线焊一样熟悉。模板只是技术进步的又一个例子，它将使您的项目变得更好，并使它们更有趣。尝试锡膏模板……您会喜欢它们的。