電子廠SMT錫膏印刷工藝和鋼網(wǎng)擦拭紙的正確運用

      SMT錫膏印刷模板(stencil)又稱SMT漏板、SMT網(wǎng)版、SMT鋼網(wǎng)，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(zhì)量的關(guān)鍵工裝。

      模板厚度與啟齒尺寸、啟齒外形、啟齒內(nèi)壁的狀態(tài)等就決議了焊膏的印刷量，因而模板的質(zhì)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(shè)計愈加顯得重要了。

模板設(shè)計屬于SMT可制造性設(shè)計的重要內(nèi)容之一！

模板設(shè)計內(nèi)容

模板厚度

模板啟齒設(shè)計

模板加工辦法的選擇

臺階/釋放(step/release)模板設(shè)計

混合技術(shù)：通孔/外表貼裝模板設(shè)計

免洗開孔設(shè)計

儠饘球柵陣列(PBGA)的模板設(shè)計

瘠瓷球柵陣列(CBGA)的模板設(shè)計

微型BGA/芯片級包裝(CSP)的模板設(shè)計

混合技術(shù)：外表貼裝/倒裝芯片(flip chip)的模板設(shè)計

膠的模板開孔設(shè)計

錫膏印刷機(jī)對質(zhì)量至關(guān)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(xié)程序及工藝央求

1. 模板厚度設(shè)計

模板印刷是接觸印刷，模板厚度是決議焊膏量的關(guān)鍵參數(shù)。

模板厚度應(yīng)依據(jù)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(jù)PCB上多數(shù)元器件的的狀況決議不銹鋼板厚度，然后經(jīng)過對個別元器件焊盤啟齒尺寸的擴(kuò)展或減少中止調(diào)整焊膏的漏印量。

脠求焊膏量懸殊比擬大時，能夠?qū)φg距元器件處的模板中止部分減薄處置，

2. 模板啟齒設(shè)計

模板啟齒設(shè)計包含兩個內(nèi)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(jù)印制電路板焊盤圖形來設(shè)計的，有時需求恰當(dāng)修正（放大、減少或修正外形），由于不同元器件引腳的構(gòu)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(shè)計的難度也越大。

⑴ 模板啟齒設(shè)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(cè)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(gòu)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(xì)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(guān)于寬厚比/面積比沒有抵達(dá)規(guī)范央求,但接近 1.5和0.66的狀況(如例2)，應(yīng)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(shù)

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(xué)腐蝕(chem-etch)：遞加(substractive)工藝

激光切割(laser-cut)：機(jī)械加工

混合式(hybrid)：腐蝕+激光

電鑄(electroformed)：遞增的工藝

模板技術(shù)對焊膏釋放的百分比起很重要的作用，應(yīng)依據(jù)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(xué)腐蝕(chem-etched)模板；當(dāng)引腳間距在0.020" (0.5mm)以下時，應(yīng)該思索激光切割和電鑄成形的模板。

⑴化學(xué)蝕刻模板

是經(jīng)過在金屬箔上涂抗蝕維護(hù)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(xué)蝕刻的模板是初期模板加工的主要辦法。其優(yōu)點是本錢Z低，加工速度Z快。由于存在側(cè)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(yīng)用。

化學(xué)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(shù)據(jù)產(chǎn)生，沒有攝影步驟。因而，消弭了位置不正的機(jī)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(jīng)過擴(kuò)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(jī)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(jīng)過化學(xué)腐蝕規(guī)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(shù)的優(yōu)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(chǎn)品，可抵達(dá)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(shù)央求十分嚴(yán)厲；假定電鍍工藝不平均，會失去密封效果，可能構(gòu)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(shè)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(jīng)過事前對該區(qū)域的金屬板中止蝕刻減薄，制出一個向下臺階區(qū)域，然后中止激光切割。

脠求向下臺階應(yīng)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(yīng)用于有CBGA和通孔銜接器場所。例如一塊模板除了CBGA區(qū)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(shè)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(yīng)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(dǎo)線，以及有曾經(jīng)完成COB工藝的位置，用陷凹臺階維護(hù)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(jīng)印刷好的外表貼裝元件的焊膏。

6. 免清洗工藝模板開孔設(shè)計

SMT鋼網(wǎng)擦拭布運用自然木漿和聚脂纖維為原料，經(jīng)共同的水刺法加工而成，構(gòu)成特有的木漿/聚脂雙層構(gòu)造，強(qiáng)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(jī)鋼網(wǎng)、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(jìn)步消費效率及產(chǎn)質(zhì)量量。為進(jìn)步客戶的工作效率，儉省開支，有效控制用量，我公司可依據(jù)客戶理論用處，選定產(chǎn)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(zhì)量；

2、自然木漿面與滌綸面有機(jī)分別，超強(qiáng)的清潔才干及吸水、吸液性；

3、超強(qiáng)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(wǎng)擦拭布，防止雜質(zhì)進(jìn)入卷布中，減少消費過程中由于鋼網(wǎng)擦拭中夾藏有雜質(zhì)而招致印刷缺陷的產(chǎn)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(wǎng)擦拭紙

免清洗工藝模板開孔設(shè)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(shè)計

IPC-7525A“Stencil Design Guidelines”規(guī)范為無鉛工藝提供相關(guān)倡議。作為通用的設(shè)計指南，絲網(wǎng)啟齒尺寸將與PCB焊盤的尺寸相當(dāng)接近，這是為了保證在焊接后整個焊盤具有完好的焊錫?；⌒蔚倪吔窃O(shè)計也是能夠承受的一種，由于相關(guān)于直角的設(shè)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(shè)計應(yīng)思索的要素

（無鉛焊膏和有鉛焊膏在物理特性上的區(qū)別）

無鉛焊膏的浸潤性遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(shè)計

啟齒設(shè)計比有鉛大，焊膏盡可能完好掩蓋焊盤

①關(guān)于Pitch>0.5mm的器件

普通采取1:1.02 ~ 1:1.1的啟齒，并且恰當(dāng)增大模板厚度。

②關(guān)于Pitch≤0.5mm的器件

通常采用1:1啟齒，準(zhǔn)繩上至少不用減少

③關(guān)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(zhuǎn)等現(xiàn)象，可將焊盤啟齒內(nèi)側(cè)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(guī)范）

以上鋼板厚度選擇0.12mm-0.15mm

周圍導(dǎo)電焊盤的模板啟齒設(shè)計

周圍導(dǎo)電焊盤的模板啟齒設(shè)計與模板厚度的選取有直接的關(guān)系，依據(jù)PCB細(xì)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(guī)則。

舉薦運用激光加工并經(jīng)過電拋光處置的模板。

PQFN散熱焊盤的模板啟齒設(shè)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(chǎn)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(guān)于大面積散熱焊盤，模板啟齒應(yīng)減少20~50%。

焊膏掩蓋面積50~80%較適合。

關(guān)于不同的熱過孔設(shè)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(jī)輔助設(shè)計(CAD)操作員可容易地決議一個焊盤外形的質(zhì)心點。有這個功用能夠?qū)⒃O(shè)計文件中焊膏層可轉(zhuǎn)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(shè)計用來返工或翻修單個組件?？芍棉k（或加工）單個組件的模板，如規(guī)范的QFP和球柵陣列(BGA)。

總結(jié)：

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(shè)計模板開孔時，當(dāng)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(guī)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(dāng)焊盤是銅箔界定時，與多數(shù)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(zhǔn)，錯位＜0.2mm，窄間距錯位＜0.1mm

(4)模板開孔切割面應(yīng)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(wǎng)張力：普通35～50 N/cm，Z小應(yīng)＞25 N/cm，各處張力之差不超越0.5N/cm