電子廠SMT錫膏印刷工藝和鋼網擦拭紙的正確運用

電子廠SMT錫膏印刷工藝和鋼網擦拭紙的正確運用

      SMT錫膏印刷模板(stencil)又稱SMT漏板、SMT網版、SMT鋼網，它是用來定量分配焊膏或貼片膠的，是保證印刷焊膏/貼片紅膠質量的關鍵工裝。

      模板厚度與啟齒尺寸、啟齒外形、啟齒內壁的狀態等就決議了焊膏的印刷量，因而模板的質量又直接影響焊膏的印刷量。隨著SMT向高密度和超高密度組裝展開，模板設計愈加顯得重要了。

模板設計屬于SMT可制造性設計的重要內容之一！

模板設計內容

模板厚度

模板啟齒設計

模板加工辦法的選擇

臺階/釋放(step/release)模板設計

混合技術：通孔/外表貼裝模板設計

免洗開孔設計

儠饘球柵陣列(PBGA)的模板設計

瘠瓷球柵陣列(CBGA)的模板設計

微型BGA/芯片級包裝(CSP)的模板設計

混合技術：外表貼裝/倒裝芯片(flip chip)的模板設計

膠的模板開孔設計

錫膏印刷機對質量至關重要：

SMT=Printer+Mounter+Reflow, 整線消費過程中有超60%以上的缺陷來自于錫膏印刷 ：

SMT不銹鋼激光模板制造外協程序及工藝央求

1. 模板厚度設計

模板印刷是接觸印刷，模板厚度是決議焊膏量的關鍵參數。

模板厚度應依據印制板組裝密度、元器件大小、引腳（或焊球）之間的間距中止肯定。

通常運用0.1mm～0.3mm厚度的鋼片。高密度組裝時，可選擇0.1mm以下厚度。

通常在同一塊PCB上既有1.27mm以上普通間距的元器件，也有窄間距元器件，1.27mm以上間距的元器件需求0.2mm厚，窄間距的元器件需求0.15～0.1mm厚，這種狀況下可依據PCB上多數元器件的的狀況決議不銹鋼板厚度，然后經過對個別元器件焊盤啟齒尺寸的擴展或減少中止調整焊膏的漏印量。

脠求焊膏量懸殊比擬大時，能夠對窄間距元器件處的模板中止部分減薄處置，

2. 模板啟齒設計

模板啟齒設計包含兩個內容：啟齒尺寸和啟齒外形

口尺寸和啟齒外形都會影響焊膏的填充、釋放（脫膜），Z終影響焊膏的漏印量。

模板啟齒是依據印制電路板焊盤圖形來設計的，有時需求恰當修正（放大、減少或修正外形），由于不同元器件引腳的構造、外形、尺寸，需求的焊膏量是不一樣。

同一塊PCB上元器件尺寸懸殊越大、組裝密度越高，模板設計的難度也越大。

⑴ 模板啟齒設計Z根本的央求

寬厚比＝啟齒寬度(W)/模板厚度(T)

戠積比＝啟齒面積/孔壁面積

矩形啟齒的寬厚比/面積比：

寬厚比：W/T＞1.5

面積比：L×W/2(L+W)×T＞0.66

研討證明：

戠積比＞0.66，焊膏釋放體積百分比＞80%

戠積比＜0.5，焊膏釋放體積百分比＜ 60%

影響焊膏脫膜才干的三個要素

面積比/寬厚比、開孔側壁的幾何外形、和孔壁的光亮度

呟尺寸[寬(W)和長(L)]與模板厚度(T)決議焊膏的體積

理想的狀況下，焊膏從孔壁釋放（脫膜）后，在焊盤上構成完好的錫磚（焊膏圖形）

各種外表貼裝元件的寬厚比/面積比舉例

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μBGA （CSP）的模板印刷舉薦帶有細微圓角的方形模板開孔。

這種外形的開孔比圓形開孔的焊膏釋放效果更好一些。

關于寬厚比/面積比沒有抵達規范央求,但接近 1.5和0.66的狀況(如例2)，應該思索如以下1~3個選擇：

–增加開孔寬度

增加寬度到 8 mil(0.2mm) 將寬厚比增加到 1.6

–減少厚度

減少模板厚度到 4.4 mil(0.11mm) 將寬厚比增加到 1.6

–選擇一種有十分光亮孔壁的模板技術

激光切割+電拋光或電鑄

普通印焊膏模板啟齒尺寸及厚度

印焊膏模板啟齒特殊修正計劃

Chip元件啟齒修正計劃

IC啟齒修正計劃

3. 模板加工辦法的選擇

模板加工辦法：

化學腐蝕(chem-etch)：遞加(substractive)工藝

激光切割(laser-cut)：機械加工

混合式(hybrid)：腐蝕+激光

電鑄(electroformed)：遞增的工藝

模板技術對焊膏釋放的百分比起很重要的作用，應依據組裝密度來選擇加工辦法。

通常，引腳間距為0.025 "(0.635mm)以上時，選擇化學腐蝕(chem-etched)模板；當引腳間距在0.020" (0.5mm)以下時，應該思索激光切割和電鑄成形的模板。

⑴化學蝕刻模板

是經過在金屬箔上涂抗蝕維護劑（感光膠）、在金屬箔兩面曝光、顯影（將啟齒圖形上的感光膠去除）、堅膜，然后運用雙面工藝同時從兩面腐蝕金屬箔。

化學蝕刻的模板是初期模板加工的主要辦法。其優點是本錢Z低，加工速度Z快。由于存在側腐蝕、縱橫比率、過腐蝕、欠腐蝕等問題，因而不適宜0.020" (0.5mm)以下間距的應用。

化學蝕刻模板

(a) 喇叭口向下的梯形截面啟齒

(b) 梯形“磚”外形的焊膏堆積圖形

⑵ 激光切割模板

激光切割可直接從原始Gerber數據產生，沒有攝影步驟。因而，消弭了位置不正的機遇

匠在同一塊PCB上元器件央求焊膏量懸殊比擬大時，能夠經過擴展、減少啟齒、修正啟齒外形來增加或減少焊膏量

加工精度高，適用于0.020" (0.5mm)以下間距的較高密度的模板。

主要缺陷是機器單個地切割出每一個孔，孔越多，花的時間越長，模板本錢越高。

⑶ 混合式模板

混合式(hybrid)模板工藝是指：先經過化學腐蝕規范間距的組件，然后激光切割密間距(fine-pitch)的組件。這種“混合”或分別的模板，得到兩種技術的優點，降低本錢和更快的加工周期。另外，整個模板能夠電拋光，以提供潤滑的孔壁和良好的焊膏釋放。

⑷ 電鑄成形

電鑄成形是一種遞增工藝

電鑄模板的精度高，啟齒壁潤滑，適用于超密間距產品，可抵達1:1的縱橫比

主要缺陷：由于觸及一個感光工具(固然單面)可能存在位置不正；對電解液的濃度、溫度、電流、時間等工藝參數央求十分嚴厲；假定電鍍工藝不平均，會失去密封效果，可能構成電鑄工藝的失敗；另外電鑄成形的速度很慢，因而本錢比擬高。

三種制造辦法的比擬

4. 臺階/釋放(step/release)模板設計

臺階/釋放模板工藝，俗稱減薄工藝

為了減少密間距QFP的焊膏量，經過事前對該區域的金屬板中止蝕刻減薄，制出一個向下臺階區域，然后中止激光切割。

脠求向下臺階應該總是在模板的刮刀面（凹面向上） ，在QFP與四周組件之間至少0.100“(0.254mm)的距離，并運用橡膠刮刀。

減薄模板還應用于有CBGA和通孔銜接器場所。例如一塊模板除了CBGA區域的模板厚度為 8-mil，其它一切位置都是 6-mil 的厚度；又例如，一塊模板除了一個邊緣通孔銜接器的厚度為 8-mil，其他部位都是 6-mil 厚度。

5. 臺階與陷凹臺階(relief step)的模板設計

臺階與陷凹臺階模板是指在模板底面（朝PCB這一面的陷凹臺階）

臺階與陷凹臺階模板的應用：

⑴ 用于PCB上外表有凸起或高點障礙模板印刷時

謠艏將有條形碼、測試通路孔和增加性的導線，以及有曾經完成COB工藝的位置，用陷凹臺階維護起來。

⑵ 用于通孔再流焊、或外表貼裝/倒裝芯片的混合工藝中

謠艏在通孔再流焊中，個模板用6mil厚度的模板印刷外表貼裝元件的焊膏。第二個模板印刷通孔元件的焊膏（通常 15～25-mil 厚），陷凹臺階通常 10mil深。凹面向下，這個臺階避免通孔印刷期間抹掉曾經印刷好的外表貼裝元件的焊膏。

6. 免清洗工藝模板開孔設計

SMT鋼網擦拭布運用自然木漿和聚脂纖維為原料，經共同的水刺法加工而成，構成特有的木漿/聚脂雙層構造，強韌耐用，具有高效吸水吸油性，柔軟，不掉塵，防靜電之性能。特別針對電子廠肅清印刷機鋼網、電路板上多余錫膏及紅膠，堅持線路板一干二凈，從而大大減少廢品率，極大地進步消費效率及產質量量。為進步客戶的工作效率，儉省開支，有效控制用量，我公司可依據客戶理論用處，選定產品的寬度和長度。

1、運用原木之長纖維木漿制造，外表毛屑接近于零，保證擦拭質量；

2、自然木漿面與滌綸面有機分別，超強的清潔才干及吸水、吸液性；

3、超強的抗拉力，柔韌性能佳；

4、可配合各種清潔溶液運用。

5、我公司特有10000級凈化室消費SMT鋼網擦拭布，防止雜質進入卷布中，減少消費過程中由于鋼網擦拭中夾藏有雜質而招致印刷缺陷的產生；

片狀包裝，尺寸有4”*4” （1200片/包）， 6”*6” （300片/包）， 9”*9” （300片/包），采用原資料有：美國杜邦、美國PGI、水刺無紡布等，適用于無自動擦拭功用的SMT印刷工藝，適用于各型號具有自動擦拭功用的SMT印刷工藝。

鋼網擦拭紙

免清洗工藝模板開孔設計時為了防止焊膏污染焊膏以外的局部、減少焊錫球；另外，免清洗焊膏中的助焊劑比例較普通焊膏少一些，因而，普通央求模板啟齒尺寸比焊盤減少5～10％。

7. 無鉛工藝的模板設計

IPC-7525A“Stencil Design Guidelines”規范為無鉛工藝提供相關倡議。作為通用的設計指南，絲網啟齒尺寸將與PCB焊盤的尺寸相當接近，這是為了保證在焊接后整個焊盤具有完好的焊錫。弧形的邊角設計也是能夠承受的一種，由于相關于直角的設計，弧形的邊角更容易處置焊膏粘連的問題。

無鉛工藝的模板設計應思索的要素

（無鉛焊膏和有鉛焊膏在物理特性上的區別）

無鉛焊膏的浸潤性遠遠低于有鉛焊膏；

無鉛焊膏的助焊劑含量通常要高于有鉛焊膏，無鉛合金的比重較低；

ㄠ蹵短少鉛的光滑作用，焊膏印刷時填充性和脫膜性較差。

無鉛模板啟齒設計

啟齒設計比有鉛大，焊膏盡可能完好掩蓋焊盤

①關于Pitch>0.5mm的器件

普通采取1:1.02 ~ 1:1.1的啟齒，并且恰當增大模板厚度。

②關于Pitch≤0.5mm的器件

通常采用1:1啟齒，準繩上至少不用減少

③關于0402的器件

通常采用1:1啟齒，為避免元件底部錫絲、墓碑、回流時旋轉等現象，可將焊盤啟齒內側修正成弓形或圓弧形；

無鉛模板寬厚比和面積比

由于無鉛焊膏填充和脫膜才干較差，對模板啟齒孔壁潤滑度和寬厚比/面積比央求更高，

無鉛央求：寬厚比＞1.6，面積比＞0.71

啟齒寬度(W)/模板厚度(T)＞1.5

啟齒面積(W×L)/孔壁面積[2×(L+W)×T] ＞0.66（IPC7525規范）

以上鋼板厚度選擇0.12mm-0.15mm

周圍導電焊盤的模板啟齒設計

周圍導電焊盤的模板啟齒設計與模板厚度的選取有直接的關系，依據PCB細致狀況可選擇100 ~ 150um

茠駿葓ⅶ罪可減少啟齒尺寸

茠蒏蒅其罿g口尺寸1：1

戠積比要契合IPC-7525規則。

舉薦運用激光加工并經過電拋光處置的模板。

PQFN散熱焊盤的模板啟齒設計

贠流焊時，由于熱過孔和大面積散熱焊盤中的氣體向外溢出時容易產生濺射、錫球和氣孔等各種缺陷，減小焊膏掩蓋面積能夠得到改善。

關于大面積散熱焊盤，模板啟齒應減少20~50%。

焊膏掩蓋面積50~80%較適合。

關于不同的熱過孔設計需求不同的焊膏量

8. 膠劑模板(Adhesive Stencil)

膠劑模板是指用于印刷貼片膠的模板。

倠CB焊盤Gerber文件也使計算機輔助設計(CAD)操作員可容易地決議一個焊盤外形的質心點。有這個功用能夠將設計文件中焊膏層可轉換成圓形和橢圓形。因而，可制造一塊模板來“印刷” 貼片膠，來替代滴膠。印刷比滴膠速度快、分歧性好。

紅膠鋼板厚度

般紅膠鋼板厚度在0.2mm 以上

紅膠開孔寬度小于8mil 時，鋼板厚度必需改為0.18mm

紅膠開孔寬度小于7mil 時，鋼板厚度必需改為0.15mm

保證開孔寬度≥鋼板厚度

9. 返工模板

返修(rework)工藝中“小型的”模板，特地設計用來返工或翻修單個組件。可置辦（或加工）單個組件的模板，如規范的QFP和球柵陣列(BGA)。

總結：

口寬度(W)/模板厚度(T)＞1.5（無鉛＞1.6）

口面積(W×L)/孔壁面積＞0.66（無鉛＞0.71）

設計模板開孔時，當長度大于寬度的五倍時思索寬厚比，對一切其它狀況思索面積比。

寬厚比和面積比接近1.5和0.66時，對模板孔壁的光亮度就央求更重要，以保證良好的焊膏釋放。

般規則，將模板開孔尺寸比焊盤尺寸減少 1～2mil

舠鱙焊盤啟齒是阻焊層定義的，當焊盤是銅箔界定時，與多數μBGA一樣，將模板開孔做得比焊盤大1～2-mil 可能是比擬有效的。這個辦法將增加面積比，有助于μBGA的焊膏釋放。

金屬模板加工普通央求

(1)模板外表平整

(2)模板厚度誤差＜±10％

(3)開孔與PCB焊盤逐一對準，錯位＜0.2mm，窄間距錯位＜0.1mm

(4)模板開孔切割面應垂直(或喇叭口向下)，中間凸出局部不可超越金屬板厚的15％

(5)開孔尺寸精度＜±0.01mm

(6)鋼網張力：普通35～50 N/cm，Z小應＞25 N/cm，各處張力之差不超越0.5N/cm