Comment choisir un pochoir SMT ?

Qu’est-ce qu’un pochoir SMT ?

Un pochoir SMT est une fine feuille métallique utilisée dans le processus de soudage en technologie SMT (Surface Mount Technology). Il joue un rôle essentiel dans l’application de la pâte à braser. Le pochoir permet le dépôt direct de la pâte à braser sur les pastilles SMD du PCB, ce qui aide à prévenir les erreurs et les défauts lors du soudage en refusion. Cela garantit une quantité précise d’étain sur chaque pastille une fois l’assemblage terminé.

Types de pochoirs SMT

Selon le mode d’application de la pâte à braser, trois types de pochoirs sont couramment utilisés.

Pochoirs SMT avec cadre (Framed Stencils)

Les pochoirs avec cadre sont généralement prêts à l’emploi. Ils se composent d’une feuille découpée au laser fixée sur un cadre métallique. Ce type de pochoir convient particulièrement aux assemblages SMT de grande série grâce à sa stabilité et à sa réutilisabilité.

Le cadre facilite également l’alignement rapide entre le PCB et le pochoir. Cependant, ce type de pochoir est plus coûteux en raison du cadre supplémentaire. Les cadres nécessitent aussi plus d’espace de stockage et sont plus lourds, ce qui augmente les frais d’expédition.

Pochoirs SMT sans cadre (Frameless Stencils)

Contrairement aux pochoirs avec cadre, les pochoirs sans cadre n’ont pas de support périphérique, ce qui les rend plus économiques. Ils sont directement placés sur le PCB et conviennent surtout aux prototypes, aux petits lots ou à une utilisation non répétitive. Leur légèreté facilite grandement le transport.

Sans cadre, ils permettent également des dimensions personnalisées et sont donc adaptés aux petites séries. Comme les pochoirs avec cadre, ils peuvent être entièrement personnalisés selon la conception et l’implantation des composants.

Pochoirs à épaisseur variable (Step Stencils)

Une carte électronique comporte différents composants, chacun nécessitant une quantité spécifique de pâte à braser. Les pochoirs classiques découpés au laser disposent d’une épaisseur uniforme, la quantité de pâte étant contrôlée uniquement via la taille des ouvertures.

Pour répondre à des exigences plus élevées de qualité de soudure, certaines conceptions nécessitent plusieurs épaisseurs de pâte à braser sur un même pochoir. C’est la fonction des step stencils, qui permettent d’obtenir différentes épaisseurs grâce à des zones localement épaissies ou amincies. Ils offrent un contrôle très précis du volume de pâte déposé.

Comment choisir son pochoir SMT ?

Épaisseur du pochoir SMT

L’épaisseur du pochoir est un facteur crucial pour déterminer la quantité de pâte à braser déposée sur les pastilles du PCB. Lors du processus d’impression, la face inférieure du pochoir entre en contact avec la surface supérieure du PCB. Par conséquent, l’épaisseur du pochoir détermine l’épaisseur de la pâte à braser appliquée sur les pastilles.

● L’épaisseur d’un pochoir SMT doit être choisie en fonction de la densité des composants du PCB, du type et de la taille des boîtiers, ainsi que de l’espacement entre les broches (ou les billes BGA). Si l’espacement entre les composants est faible, un pochoir plus fin est recommandé. Si les composants du PCB sont globalement plus grands, un pochoir plus épais peut être utilisé.

● Sur un même PCB, on peut trouver des composants à espacement standard (supérieur à 1,0 mm) et d’autres à pas fin. L’épaisseur du pochoir doit donc être déterminée selon les composants majoritaires de la carte. Une méthode courante pour réduire ou augmenter la quantité de pâte déposée consiste à ajuster la taille des ouvertures du pochoir. Dans le logiciel de conception PCB, cela se fait dans la couche « Solder Paste ».

● Lorsque certains composants nécessitent des quantités de pâte à braser très différentes, un amincissement local du pochoir peut être appliqué pour les composants à pas fin. Cependant, ce procédé augmente le coût de fabrication. On peut donc opter pour une épaisseur intermédiaire afin de répondre aux besoins globaux.

● Pour les composants à pas standard, les ouvertures peuvent être réalisées en ratio 1:1. En revanche, pour les composants plus volumineux nécessitant davantage de pâte à braser, la surface des ouvertures doit être augmentée de 10 à 20 %. Pour les QFP et les autres composants avec un pas de 0,65 mm ou 0,5 mm, la surface des ouvertures doit au contraire être réduite d’environ 10 %.

Matériau du pochoir SMT

Les principaux matériaux utilisés pour les pochoirs SMT découpés au laser sont l’acier inoxydable et le cuivre. L’acier inoxydable offre une dureté plus élevée, une durée de vie plus longue et une meilleure résistance à la corrosion. Le cuivre, quant à lui, possède une meilleure conductivité électrique, ce qui peut améliorer l’efficacité de production. L’acier inoxydable est le matériau le plus couramment utilisé pour la fabrication des pochoirs PCB. Il s’agit indéniablement du meilleur matériau pour produire un pochoir PCB.

Dimensions du pochoir SMT

La dimension extérieure du pochoir SMT doit être choisie en fonction de la taille réelle du PCB. Plus précisément, la taille appropriée du pochoir doit être déterminée selon des paramètres tels que la forme du circuit imprimé et l’espacement des pistes (largeur d’une piste / distance entre pistes), afin d’éviter toute erreur durant le processus de fabrication.

Votre pochoir doit être suffisamment grand pour intégrer les données du circuit dans la zone utile du pochoir, et non simplement correspondre à sa dimension totale. La zone utile désigne la partie centrale où les pastilles SMT peuvent être découpées. La surface restante constitue la marge du pochoir, qui ne peut pas être découpée. Mais alors, comment choisir ?

Les formats et dimensions des pochoirs SMT sont très variés.

Vous trouverez ci-dessous les dimensions et spécifications les plus couramment utilisées chez JLCPCB pour les pochoirs avec cadre :

Pour certains ingénieurs électroniques, leurs prototypes de PCB font parfois 10 × 10 cm ou moins. Si un pochoir standard est utilisé dans ce cas, une grande partie de la feuille du pochoir sera gaspillée, comme illustré ci-dessous, ce qui entraîne une situation très peu économique. De plus, ce type de pochoir est volumineux et lourd, ce qui le rend peu pratique à transporter et à stocker.

Pour éviter ce type de situation et réduire les coûts, JLCPCB propose la fabrication de pochoirs SMT sans cadre avec des dimensions personnalisées, à partir de seulement 7 $ ! Sans cadre ni types de colles spécifiques, le processus est simplifié et l’efficacité de production est améliorée. De plus, si la taille personnalisée est inférieure à 200 × 200 mm, le pochoir peut être expédié ensemble avec le PCB, ce qui permet d’économiser sur les frais d’expédition.

Apprenons ensemble comment passer une commande de pochoir SMT chez JLCPCB grâce à la vidéo ci-dessous.

Conclusion

Le pochoir SMT joue un rôle essentiel dans le processus d’assemblage des PCB. Il permet de contrôler la quantité de pâte à braser déposée et d’assurer un brasage précis des composants électroniques. Le choix approprié du pochoir peut avoir un impact significatif sur la qualité et la fiabilité de l’assemblage du PCB.