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Em nosso último artigo sobre SMT e SMD, mencionamos a utilização do “estêncil” no processo de montagem. Isso gerou várias consultas sobre ele, então vamos dar um mergulho de cabeça nesse assunto.
Para iniciar, vale ressaltar que a mesma confusão que se observa na nomenclatura citada no nosso artigo sobre SMT e SMD, também aparece quando se fala dos estênceis.
Estêncil SMT, Estêncil SMD, Estêncil PCB, e afins são todos o mesmo produto. Simplesmente estêncil. E caso você veja “Stencil”, também está certo, só que em inglês, ok?
A precisão necessária para obter sucesso no processo de montagem de placas de circuito impresso cada vez menores, com componentes quase invisíveis a olho nu, só pode ser atingida empregando-se equipamentos e dispositivos de altíssima precisão. Dentre esses dispositivos destaca-se o estêncil.
Somente com o uso dele é que se pode garantir o correto posicionamento e espessura ideais da pasta de solda a ser aplicada sobre cada pad. Sem ele, aquilo que foi projetado no layer específico para isso, durante a execução do layout da placa de circuito impresso, ficaria seriamente comprometido.
Mas, além da precisão, a produtividade proporcionada pelo uso do estêncil também é fator fundamental, uma vez que num único processo é possível se aplicar a pasta de solda em todos os pontos soldáveis de uma placa.
Sua construção mais comum é através de uma fina chapa de aço inoxidável, que contém recortes vazados na dimensão e posicionamento exatos. Isto para coincidirem com todos os pontos a serem soldados na placa de circuito impresso.
Mas além do aço inoxidável, geralmente de alta qualidade como o 301/304, são produzidos também em outros materiais como o cobre, liga de níquel e aços especiais como o Aço Fine Grain de origem importada, com granulometria especial para esta aplicação. Cada um desses materiais fornece características específicas em termos de durabilidade, resolução e fluidez na aplicação da pasta de solda.
Sua estrutura normalmente é composta por um quadro, semelhante aos quadros de serigrafia. Porém, elaborado com materiais especiais, pois como dissemos a necessidade de precisão absoluta não permite o uso de materiais inferiores. Estes podem apresentar empenamentos ou variações provocadas pela natural dilatação e contração dos materiais conforme as variações de temperatura em que estejam operando.
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A chapa, ou folha de aço, que contém os recortes por onde a pasta de solda será aplicada, é fortemente aderida à tela de poliéster ou aço previamente esticada e fixada ao quadro. Através de adesivos especiais, que além de garantir a fixação permanente da folha nesta tela, ainda resiste de forma bastante eficiente às aplicações dos produtos de limpeza essenciais ao término do processo.
O processo de confecção da chapa ou folha inicialmente mais utilizado era através de usinagem química, também conhecido como fotocorrosão. Após sensibilizada, a chapa de aço inox era exposta à luz que era filtrada pelo fotolito, que impedia a fixação do sensibilizante nos pontos que deveriam ficar vazados. Depois da revelação, a chapa seguia para um processo de corrosão química que executava a perfeita usinagem dessa folha. Processo similar é utilizado na fabricação de placas de circuito impresso. E ainda é utilizado para situações que não exigem uma precisão mais rigorosa, pois a usinagem química não ocorre de forma totalmente uniforme, o que pode gerar mínimas, mas significativas variações quando se trata de circuitos mais críticos.
Um outro processo utilizado é o de eletroformação, em cobre e níquel, que utiliza a eletrólise para formar as perfurações do estêncil. Apresenta vantagens interessantes, pois sua construção em níquel gera uma importante redução no coeficiente de atrito, o que acaba por propiciar melhor liberação da pasta de solda. Por isso é ideal para alguns casos de passo muito fino, como os micro BGAs, por exemplo.
O processo mais utilizado é o de corte a laser, que depende de equipamentos de última geração para se obter cortes perfeitos em metais tão finos, o que não seria possível nos equipamentos de corte a laser tradicionais. A precisão atingida por estes equipamentos é muito importante, pois o acabamento das paredes desses microcortes precisa estar perfeitamente alinhado. Assim garantindo que não apenas o posicionamento, como também a quantidade ou espessura de cola depositada, sejam bastante uniformes, evitando assim problemas no momento da refusão.
Para lotes menores e que não dependem de tanta precisão, pode-se dispensar o quadro de moldura permanente, utilizando-se apenas a folha de estêncil, combinado com molduras reutilizáveis. Isso assegura também grande precisão e qualidade, com importante redução de custos, além de um menor espaço de armazenamento.
Uma necessidade específica de aplicar diferentes espessuras de pasta de solda em uma mesma placa e num mesmo processo já pode ser atendida através de um estêncil especial, chamado “Stencil Step”. Este não apresenta a mesma planicidade dos demais, pois em uma mesma chapa é construída uma estrutura seletiva que viabiliza a aplicação de diferentes espessuras de pasta em cada ponto desejado.
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Outros formatos de estêncil podem ser citados, como por exemplo, pequenos formatos muito utilizados em retrabalhos de componentes, ou reballing, na inspeção final, ou mesmo na manutenção de placas.
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A escolha do estêncil adequado à sua necessidade irá depender de vários fatores como a tiragem de placas a ser soldada, suas características e complexidades, os componentes presentes no projeto e sua aplicação geral.
Para o sucesso do seu projeto como um todo, conte com a TEC-CI para te informar, auxiliar e indicar as melhores opções em todas as etapas do processo.