はんだペーストステンシルの3Dプリント方法
FDM 3DプリンターでGerberファイルから精密なSMDステンシルを作成するステップバイステップガイド
3DプリントされたソルダーペーストステンシルをPCBに使用する準備ができました。
はんだペーストステンシルとは？
はんだペーストステンシルは、PCBのはんだパッドに対応する開口部を持つ薄い板です。基板の上に置き、スキージではんだペーストを塗り広げると、各パッドに正確にペーストが乗ります。
ステンシルはSMD/SMTリフローはんだ付けに不可欠です | | シリンジによる手作業より速く、均一に仕上がります。
3Dプリント vs プロフェッショナルステンシル
3Dプリントステンシルは、プロトタイピングや少量生産に最適な低コストの代替手段です。ファインピッチ部品を使用する最終生産基板には、プロフェッショナルなレーザーカットステンシルが引き続き標準です。
| 3Dプリント（Stenchill） | プロフェッショナル（レーザーカット） | |
|---|---|---|
| コスト | 無料（フィラメントのみ） | 片面 $15〜30 |
| 納期 | 数分 | 数日（配送） |
| 精度 | 良好（0.2〜0.4mmノズル） | 優秀（レーザーカット） |
| 最適な用途 | 試作、少量生産、0603以上の部品 | ファインピッチQFN/BGA、量産 |
近接パッド: どうする?
QFN、QFP、SOICのようなファインピッチの部品では、パッド間の壁が薄すぎて確実に印刷できないほど隣り合っていることがあります。近接パッドを結合するをオン（デフォルト）のままにすると、各列を1つのスロットに統合します。オフにすると、元のレイアウトに忠実に従い、スライサーに委ねます。
必要なもの
- EDAツールのGerberファイル（KiCad、Eagle、Altiumなど）
- FDM 3Dプリンター（標準的なモデルで可）
- PLAまたはPETGフィラメント
- はんだペーストとスキージ
- Stenchill（このサイト）またはKiCadプラグイン
ステップバイステップガイド
Gerberファイルをエクスポート
KiCadでファイル→プロット、Gerber形式を選択し、Pasteレイヤー（F.Paste、B.Paste）とEdge.Cutsが含まれていることを確認します。EagleやAltiumでは標準のGerberエクスポートを使用します。最低限Pasteレイヤーと基板外形が必要です。
Stenchillにアップロード
Stenchillのトップページで、Gerber ZIPファイルをドラッグ＆ドロップするか、個別ファイルモードを使用します。KiCadプラグインを使ってPCBエディターから直接生成することもできます。
設定を調整
生成パラメーターを設定：ステンシル厚さ（0.3〜0.4mm推奨）、シュリンク値、小パッド自動補正用のノズル径、PCB位置合わせ用のショルダーオプション。
サポートがステンシルをPCB上で完璧に位置合わせします。基板の外形から自動的に生成されます。
ダウンロードしてスライス
生成されたSTLまたは3MFファイルをダウンロード。スライサー設定：レイヤー高さ0.1mm、インフィル100%、合計3〜4レイヤー。0.2mmノズルが最良ですが、ノズル補正を有効にすれば0.4mmでも使用可能です。
印刷速度を 30 - 40 mm/s に落としましょう。ステンシルは小さく繊細なプリントで、ヘッドがゆっくり動くほどエクストルーダーがパッドの縁をきれいに出力でき、細かい部分も飛びません。
スライサーが対応している場合(Cura、PrusaSlicer、OrcaSlicer、BambuStudio)、ウォールジェネレーターをClassicからArachneに切り替えます。Arachne は壁の幅を開口部の正確な形状に合わせて調整し、ノズル径より細いパッドで Classic モードが残す小さな隙間を防ぎます。Classic しかないスライサー(古い Slic3r 派生、基本的なスライサー)でも、ステンシルは印刷できます - 最も細かいパッドでの精度がわずかに低くなるだけです。
滑らかなベッド面（ガラス、滑らかな PEI、鏡など）に印刷しましょう。ベッドに触れる面はその質感を写すので、滑らかなベッドならはんだペーストを広げる側が完全に平らになり、スキージも引っかからずに滑ります。テクスチャ加工のベッド（テクスチャ PEI、粒状面）でも使えますが、転写された凹凸のせいでペーストを均一に広げにくくなります。
BambuStudio(画像)で、G コードをエクスポートする前に 品質 → ウォールジェネレーター を Arachne に設定します。Cura、PrusaSlicer、OrcaSlicer にも同じオプションがあります。
スキージでステンシルの開口部にソルダーペーストを塗り、ステンシルをPCBから慎重に持ち上げます。
はんだペーストを塗布してリフロー
ステンシルをPCBに載せます | | ショルダーが自動的に位置を合わせます。スキージで開口部にはんだペーストを塗り広げます。ステンシルを慎重に外し、SMD部品を配置し、ホットプレート、リフロー炉、またはホットエアステーションでリフローします。
ヒントとトラブルシューティング
ペーストがステンシルの下から漏れる
ステンシルがPCBに平らに密着しているか確認してください。テープやクランプで固定します。底面が滑らかであることを確認（ガラスベッドで印刷）。
小さなパッドが正しく印刷されない
ファインピッチ部品には0.2mmノズルが最適です。0.4mmノズルの場合、Stenchillでノズル補正を有効にしてください | | 小さすぎるパッドを自動的に拡大します。
ステンシルが印刷後に反る
加熱ガラスベッドで印刷すると平坦性が向上します。PETGはPLAより反りが少ないです。第1層の密着を確認し、温かいうちに取り外さないでください。
ショルダーがPCBに合わない
設定でクリアランスパラメーターを増やしてください。デフォルトの0.3mmはほとんどのPCBに適していますが、基板がやや大きい場合は0.5mmを試してください。
パッドが部分的にしか印刷されない、または省略される
スライサーが対応している場合(Cura、PrusaSlicer、OrcaSlicer、BambuStudio)、ウォールジェネレーターを Arachne に切り替えます。可変幅の壁を生成して狭い開口部に合わせますが、Classic ジェネレーターはノズルより細い壁をスキップしたり充填不足のまま残します。
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