レーザーカットステンシルとは？PCBアセンブリガイド

従来のPCB実装プロセスでは、ハンダ付けの前に電子部品を手作業で配置していました。しかし、電子プリント基板の複雑化と小型化の要求により、SMTステンシルを用いた機械的な実装とハンダペーストの塗布が必要となっています。小さな基板に多数の小型部品を配置・ハンダ付けすることは、もはや現実的ではありません。ステンシルは、表面実装部品の手作業ハンダ付けと、そのばらつきを解消します。表面実装デバイス（SMD）専用のツールとして、レーザーステンシルはハンダペーストを正確な位置に塗布するのに役立ちます。

PCBステンシルは、一般的にステンレススチール箔ベースの金属板に表面実装部品用の切り抜きを施して製造されます。レーザー機械がステンシルを回路パターンに沿って切断し、部品が実装される位置と一致させます。

JLCPCBは、高精度な開口部を持つ高品質なレーザー切断ステンシルを提供し、正確なハンダペースト塗布と信頼性の高い実装を実現します。ステンシルは基板に配置され、フィジュシャルマークと呼ばれる基準点を使って完全に位置合わせされます。位置合わせ後、金属スキージでハンダペーストを塗布します。適切なPCBステンシルを使用することで、PCB実装プロセスを高速化し、より簡単かつ正確に行えます。現在、PCBへの部品実装に最も広く使われている技術はSMTです。

1.    レーザーステンシルとは？

レーザーステンシルは、PCB製造において部品を実装するためのステンシルの一種です。工程によっては、レーザー切断、化学エッチング、電鋳の3種類があります。レーザーステンシルは通常、ステンレススチール製の薄いシートで、他の2種類と比べて高精度です。標準的なレーザー切断はより微細な加工が可能で、高い精度を達成します。また、化学エッチング工程と比較して、より均一な加工結果を提供します。ただし、この工程は化学環境に依存しないため、防湿バリアは必要ありません。

注文時には、フレーム付きまたはフレームなしのステンシルを選択できます。フレーム付きステンシルは自動・半自動ステンシル機に使用され、いくつかの標準サイズから選べます。フレームなしステンシルは一般的に手作業ハンダ付けに使われ、必要に応じてサイズをカスタマイズできます。これらの用語を一つずつ見ていき、SMDステンシルについて最終的な結論を出しましょう。

2.    PCBステンシルの素材は？

スクリーンフレームは、主に可動式フレームと固定式フレームに分類されます。可動式はスチールプレートをフレームに直接固定し、テンプレートフレームを繰り返し使用できます。固定式はワイヤメッシュを接着剤で型枠に固定します。強固なフレームは、通常35〜48 N/cm²の均一なスチールテンションで簡単に実現できます。以下に、フレーム付きとフレームなしステンシルの主な違いを示します。

3.    切断 vs エッチング速度

大きなフィーチャ（>300 μm）でコスト感度が低い、あまり厳しくない用途では、エッチングステンシルは低価格の代替手段として使えます。しかし、微細ピッチ加工ではレーザー切断ステンシルがエッチングを上回ります。レーザーシステムは、化学エッチングと比較してステンシル製造時間を大幅に短縮します。

   ⦁    レーザー切断速度：最大100 mm/s

   ⦁    標準的なステンシル切断時間：1時間未満

   ⦁    エッチングレート：垂直方向10〜25 μm/min

   ⦁    箔エッチング時間：1.5〜4時間

   ⦁    レーザーはエッチングの約4〜10倍の速度

遅いエッチングプロセスはスループットを制限します。レーザーは迅速なターンアラウンドを提供し、試作や少量ステンシル需要に有利です。精密レーザー切断は、約25 μmの精度と、150 μmまでのステンシル開口寸公差±10 μmを確実に達成できます。レーザーは100 μm未満の開口も切断可能です。

4.    SMTステンシルの使用：

すべての回路基板ステンシルは、スチールシートまたは箔に開口部や穴を形成して作られます。この工程はレーザーで補助され、SMT部品が挿入される位置を示します。ステンシルはPCB表面に配置され、レジストレーションマークで完全に位置合わせされます。ステンシル製造の一般的なプロセスは以下のステップで構成されます：

ステップ1：ステンレススチール箔ベースシートに、表面実装部品を挿入する必要がある指定位置へレーザーで正確に開口部をすべて切断することから始まります。

ステップ2：ステンシルをPCB上に配置し、フィジュシャルマークを使って慎重に完全に位置合わせします。

ステップ3：位置合わせ後、金属スキージブレードを使ってハンダペーストを基板に塗布します。

ステップ4：表面実装部品を実装する必要があるPCB基板にハンダペーストを塗布します。

ステップ5：ステンシルを取り外した後、すべての部品を基板に配置できます。

結論：

PCBステンシルは、PCB製造のすべての段階で精度を確保するための必須ツールです。過剰なハンダペーストや回路基板の正常な動作を妨げるその他の不具合が蓄積するのを防ぐのに非常に役立ちます。レーザー切断ステンシルは、微細ピッチSMTプリントに優れた精度と寿命を提供します。ただし、解像度要件が緩やかな場合、エッチングステンシルは低コストオプションを提供できます。

対象PCB、部品、ハンダペーストの特性を評価し、アプリケーションのニーズに最も適した製造方法を決定する必要があります。両技術は継続的に改善されていますが、電子実装がますます小型化するにつれ、レーザー切断ステンシルは利点を維持すると予想されます。さらに、PCB実装のニーズに適したPCBハンダペーストステンシルを入手するには、適切なパートナーを見つけることが重要です。

JLCPCBは、短納期と優れた寸法精度でプロフェッショナルなSMTステンシル製造を提供しています。試作でも量産準備でも、JLCPCBのワンストップPCB製造・実装サービスが一貫性のある信頼できる結果を保証します。