SMT钢网(Stencil) 模板的设计.doc

SMT钢网(Stencil) 模板的设计 在SMT过程中，焊膏的印刷质量将直接影响表面贴装的加工质量，而在焊膏印刷印刷质量与钢网模板的质量直接相关，因此正确设计及理解SMT钢网模板的制作要求，选择恰当的模板厚度和设计开口尺寸等参数，将是确保焊膏的印刷质量的关键。 对钢网模板质量产生影响的关键因素有：模板材料与厚度、开孔的类型与尺寸及、模板与孔壁的平整度(加工方式)等，因此在钢网模板设计、加工、检验及生产过程中必须对它们重点关注。 钢网模板设计 1.资料准备 钢网模板设计前，必须要准备的一些资料： - 如果有PCB Layout，则需根据贴装计划提供： (1)含Mark的贴片元器件(SMD)所在的焊盘层(PADS)； (2)与贴片器元件的焊盘相对应的丝印层(SILK)； (3)含PCB边框的顶层(TOP)； (4)如果是拼板，需给出拼板图。 - 若没有PCB Layout,则需要有PCB样板或与PCB样板1:1的菲林胶片或扫描图片，具体包含： (1)Mark的设置，PCB外形数据及贴片元件的焊盘位置等信息，如果是拼板，需给出拼板样式； (2)必须注明印刷面。 2.钢网模板材料的选择 钢网模板材料的选择，必须要考虑材料本身的刚度，耐腐蚀性、延展性及热膨胀系数等因素，它们将直接影响到模板的使用寿命(模板的锈蚀，扭曲及网孔的变形)。常见的钢网模板材料有锡磷青铜、不锈钢及镍铬合金等，其中不锈钢最为常见。 3.厚度的选择与网孔(Aperture)的设计 SMT印刷过程中锡膏量的控制，是SMT制程品质控制的重要关键因素之一。锡膏量与钢网模板的厚度、网孔形状尺寸有直接关系（刮刀的速度及其施加的压力也有一定的影响）；其中模板的厚度决定了锡膏图形的厚度(两者基本相同)，因此选择模板厚度后，就可以通过适当修改开口尺寸来弥补不同元器件对焊膏量的不同需求。 模板厚度的选择，应根据印制板组装密度、元器件大小、引脚(或焊球)之间的间距进行确定。般来说，焊盘及其间距较大的元器件要求焊膏量多一些，对应的模板应厚一点；反之，焊盘较小及其间距较窄的元器件(如窄间距的QFP和CSP)要求焊膏量少一些，则对应的模板应薄一点。 根据经验，一般的SMT元器件焊盘上锡膏量应保证在0.8mg/mm2左右，对窄间距元器件则在0.5mg/mm2左右。太多则容易造成过度吃锡、连锡(Solder Bridge)等问题，太少则容易造成吃锡不够、焊接强度不够等问题。下面的表格针对不同的元器件提出了相应的网孔及钢网模板设计方案，可以作为设计参考： 一般常用的网孔的形状有正方形、长方形、椭圆形及圆形等(如下图所示)。网孔的形状设计根据PCB Layout中的焊盘(PAD)形状来决定，并根据焊盘的间距作适当调整。 网孔与模板的设计注意事项： a. 若PCB板上有各种不同间距的贴片元器件，此时需要根据实际的情况决定模板的厚度；模板的厚度应首先满足占多数的贴片元器件要求，再折中选择；然后通过调整网孔尺寸的大小(扩大或缩小)来满足其它贴片元器件对锡膏量的要求。例如，同一块PCB上有的元器件要求0.2mm厚，另一些元器件要求0.15-0.12mm厚，此时可选择不锈钢板厚度为0.18mm；那么，一般间距元器件的网孔可以设计为1：1，而对要求焊膏量多的大Chip元件以及PLCC，网孔的面积应扩大5-10，反之，对于引脚间距为0.65和0.5mm的QFP等器件，其网孔面积应缩小5-10； b. 如果调整网孔尺寸的大小无法实现 (如扩大会导致相邻PAD桥接，缩小导致吃锡量不够)时，则可以对窄间距元器件所在的模板区域进行局部减薄处理；但这会造成锡膏在模板上的残留量增加，而导致模板的清洗频率增加； c. 高密度、窄间距情况下网孔的长宽或面积一般要比焊盘的面积小5-10%左右，以减少焊盘上锡膏的面积，同时改善因焊盘的定位不准而引起的钢网与焊盘之间的框架的密封不良而导致的锡膏在钢网和PCB 之间的“炸开”情况，从而降低钢网底面的清洁频率； 高密度、窄间距情况下网孔的尺寸计算： 网孔的周长*钢网模板的厚度=0.66*网孔的面积， 网孔的宽度1.5*钢网模板的厚度； d. 不同的是，CBGA及TinyBGA封装的元器件、通孔直插式元件(PTH, PICC, DIP)及PCB板上的贯孔，需要适当增加网孔的面积以保证它们可以充分吃锡； e. 当使用免清洗焊膏，采用免清洗工艺时，为了提高印刷质量，模板的开口尺寸应缩小5； f. 网孔的设计应当为喇叭口型(沉孔设计)或梯形，其紧贴PCB板的一侧孔径应比刮刀(Squeegee)使用的另一侧略大，以保证脱模(Snap-off)时印刷的焊膏图形完整，边缘清晰，从而提高印刷质量； g. 当引脚间距为0.5mm以下时，需要采用电抛光工艺去除网壁的毛刺，以保证印刷质量； h. 锡膏印刷与贴片胶印刷，模板的加工略有不同； i. 模板需要标记适用的机种名称，PCB板的料号、版本，模板厚度、加工日期等信息，且不可擦除，不易磨损； j. 网框尺寸需根据印刷机的框架结构尺寸来确定,一般与印刷机网框尺寸相同；特殊情况下，可以配合SMT设备配备的网框适配器设计小尺寸网框； k. 钢网模板尺寸应比网孔区域大30mm以上，以满足刮刀放置及方便焊膏流动为原则； l. PCB Mark的图形不能刻透；若刻透，则必须封黑胶处理。另外，对半自动印刷，模板上不需要制作Mark图形。 4. 一般的网孔的加工方式有： * 电化学腐蚀(Etching): 网孔成形精度比较差，但成本较低且易加工；适合引脚宽度0.65mm以上的贴片元器件(如QFP封装器件)； * 激光切割(Laser cut): 网孔成形精度比较好，但成本稍高，有时因孔壁毛刺需二次加工；适合引脚宽度0.5mm以上的贴片元器件(如OFP封装器件)； * 电铸法(Electroformed): 网孔一次成形精度很高，但成本较高且制作周期长；适合引脚宽度0.3mm以上的贴片元器件(如QFP封装器件)； 5. 钢网模板的检查 (1)检查网框尺寸是否符合要求，绷网质量如何，绷网越紧印刷质量越好； (2)检查模板网孔的外观质量，有无明显的缺陷，如网孔的形状、高密度或窄间距的引脚相邻间离有无