ME Trianing--Stencil Opening Skill

1、QUANTA COMPUTER REV:20050627A1SMT Manufacture Engineering Stencil Opening SkillPrepared by: Anne XiaoQSMC SMT Training CenterQUANTA COMPUTER REV:20050627A2Topics Introduction Stencil Fabrication Technologie How Stencil to Fill-in of Solder Paste Control Factors in Stencil Printing Stencil Opening De

2、sign GuidelinesQUANTA COMPUTER REV:20050627A3Stencil Introduction引言引言: 在在SMT装联工艺技术中，印刷工艺是第一环节，也是极装联工艺技术中，印刷工艺是第一环节，也是极其重要的一个环节。印刷质量的好坏会直接影响到其重要的一个环节。印刷质量的好坏会直接影响到SMT焊焊接直通率的高低，在实际生产过程中，我们发现接直通率的高低，在实际生产过程中，我们发现60%-70%的焊接缺陷与印刷质量有关。因此，有必要对印刷工艺的的焊接缺陷与印刷质量有关。因此，有必要对印刷工艺的各个方面进行研究。在影响印刷工艺的各个方面中，网板各个方面进行研究。

3、在影响印刷工艺的各个方面中，网板的设计起着举足轻重的作用。的设计起着举足轻重的作用。QUANTA COMPUTER REV:20050627A4Stencil Introduction模板设计指南模板设计指南 在在1998年中，成立了一个小组委员会，包括了来自模年中，成立了一个小组委员会，包括了来自模板制造商、锡膏制造商、表面贴装装配制造商、印刷机制板制造商、锡膏制造商、表面贴装装配制造商、印刷机制造商和装配设备制造商的代表。该小组委员会的目标是要造商和装配设备制造商的代表。该小组委员会的目标是要提供提供IPC：电子工业联合会模板设计指南文件。该文件将：电子工业联合会模板设计指南文件。该文件将

4、包括：名词与定义、参考资料、模板设计、模板制造、模包括：名词与定义、参考资料、模板设计、模板制造、模板安装、文件处理板安装、文件处理/编辑和模板订购、模板检查编辑和模板订购、模板检查/确认、模确认、模板清洗、和模板寿命。最终文件，板清洗、和模板寿命。最终文件，IPC 7525，现已发布，现已发布。QUANTA COMPUTER REV:20050627A5Stencil Fabrication Technologies1. Chemical Etch( (化学蚀刻化学蚀刻) ) 化学蚀刻制作钢板，是使用压力制在金属箔片双面光感像阻剂化学蚀刻制作钢板，是使用压力制在金属箔片双面光感像阻剂，来切割

5、成特定的框架尺寸。一方面光学工，来切割成特定的框架尺寸。一方面光学工具，通过定位具，通过定位pin保持精确的对准度，用于在保持精确的对准度，用于在resist上暴露钢板上会小上暴露钢板上会小于期望的网孔，蚀刻因子描述了发生于化学网孔上的于期望的网孔，蚀刻因子描述了发生于化学网孔上的image。暴露在。暴露在resist上的网孔上的网孔image在尺寸腐蚀剂穿透金属箔片时的侧面蚀刻。暴露在尺寸腐蚀剂穿透金属箔片时的侧面蚀刻。暴露的的resist头像头像，在期望的网孔处留下裸露的金属。金属箔，在期望的网孔处留下裸露的金属。金属箔片在化溶剂里从两面被蚀刻，按特定的规格创建网孔。于留的片在化溶剂里从两

6、面被蚀刻，按特定的规格创建网孔。于留的resist被落，钢板形成。被落，钢板形成。 化学药剂会向内及向两化学药剂会向内及向两侧侵蚀，所以侧侵蚀，所以化学蚀刻的孔化学蚀刻的孔要比原来设定的孔要大要比原来设定的孔要大。QUANTA COMPUTER REV:20050627A6Stencil Fabrication Technologies2. Laser Cut（激光切割）（激光切割） 激光切割钢板，是由通过运行于激光器设备的激光切割钢板，是由通过运行于激光器设备的Gerber数据來生数据來生产。不像化学蚀刻钢板，此制程不需求光学工具。因为钢板仅仅从一产。不像化学蚀刻钢板，此制程不需求光学工具。

7、因为钢板仅仅从一面切割，那麽锥形内壁就不可避免地出現在激光切割的钢板上。除非面切割，那麽锥形内壁就不可避免地出現在激光切割的钢板上。除非特定，一般特定，一般PCB面的网孔口仅会大于涂刷器面之口径。面的网孔口仅会大于涂刷器面之口径。 钢板开口大的那面对着钢板开口大的那面对着PCBPCB板，开口小的那面是印刷面板，开口小的那面是印刷面，如果方，如果方向反过来，在脱模时锡膏会被钢板带走。向反过来，在脱模时锡膏会被钢板带走。所需的尺寸所需的尺寸QUANTA COMPUTER REV:20050627A7Stencil Fabrication Technologies 注意事项注意事项: :使用蚀刻或激

8、光切割，开出的孔需在孔壁使用蚀刻或激光切割，开出的孔需在孔壁电镀镍或做电抛光，使孔壁更加光滑。电镀镍或做电抛光，使孔壁更加光滑。使用化学蚀刻和激光切割开孔的孔壁形状如图所示使用化学蚀刻和激光切割开孔的孔壁形状如图所示: :QUANTA COMPUTER REV:20050627A8Stencil Fabrication Technologies3. Hybrid 当精密的和标准的节距组件出现在同一当精密的和标准的节距组件出现在同一PCBPCB上，钢板制作制程应上，钢板制作制程应该是激光切割和化学蚀刻的结合。此钢板制作涉及到激光该是激光切割和化学蚀刻的结合。此钢板制作涉及到激光- -化学结合化学

9、结合或合成技术。或合成技术。在使用激光在使用激光-化学结合技术时化学结合技术时先用蚀刻，再做激光切割先用蚀刻，再做激光切割。目的是为了，开出光滑的孔和开出厚度不一样的孔。目的是为了，开出光滑的孔和开出厚度不一样的孔。Step down的的目的目的：在一块钢板上得到不同厚度的锡膏量。：在一块钢板上得到不同厚度的锡膏量。需要用到需要用到Step down制作方式的元件有：制作方式的元件有：MicroBGA/QFN。Step downQUANTA COMPUTER REV:20050627A9How Stencil to Fill-in of Solder Paste刮刀刮刀锡膏锡膏钢板钢板QUAN

10、TA COMPUTER REV:20050627A10Control Factors in Stencil Printing印刷参数及其影响：印刷参数及其影响：Squeegee Speed(刮刀速度刮刀速度）速度过快，下锡量会不足；速度过快，下锡量会不足；速度过慢，锡膏容易残留钢板孔眼。速度过慢，锡膏容易残留钢板孔眼。2. Squeegee Angle（刮刀角度刮刀角度）角度越大，对网孔的压力越小，下锡量越少；角度越大，对网孔的压力越小，下锡量越少；1.角度越小，锡膏滚动性越不好，锡膏容易干掉，易氧化。角度越小，锡膏滚动性越不好，锡膏容易干掉，易氧化。刮刀角度刮刀角度QUANTA COMPUT

11、ER REV:20050627A11Control Factors in Stencil Printing3. Snap-off Speed(脱模速度脱模速度） 脱模速度过快会造成锡膏拉尖或使锡膏残留开孔。脱模速度过快会造成锡膏拉尖或使锡膏残留开孔。4. Solder Paste Viscosity（锡膏黏度锡膏黏度） 黏度太低：印刷时锡膏滚动不好，印后易坍塌，贴片后元件易黏度太低：印刷时锡膏滚动不好，印后易坍塌，贴片后元件易脱落。脱落。 黏度太高：印刷时锡膏滚动不好，脱模不易。黏度太高：印刷时锡膏滚动不好，脱模不易。5. Printing Pressure（印刷压力印刷压力) 压力过大，会造

12、成刮刀磨损或刮伤钢板，也会使锡膏附着于钢压力过大，会造成刮刀磨损或刮伤钢板，也会使锡膏附着于钢板下方。板下方。 压力过小会造成锡膏塞孔或下锡量过多。压力过小会造成锡膏塞孔或下锡量过多。QUANTA COMPUTER REV:20050627A12Stencil Opening Design Guidelines1.1.开孔尺寸对印刷性能的影响开孔尺寸对印刷性能的影响: : 开孔尺寸开孔尺寸宽宽(W)和长和长(L)与模板金属箔厚度与模板金属箔厚度(T)决定锡膏印刷于决定锡膏印刷于PCB的体积。在印刷周期，随着刮刀在模板上走过，锡膏充满模板的的体积。在印刷周期，随着刮刀在模板上走过，锡膏充满模板的

13、开孔。然后，在电路板开孔。然后，在电路板/模板分开期间模板分开期间, ,锡膏释放到板的焊盘上。理想锡膏释放到板的焊盘上。理想地，所有充满开孔的锡膏从孔壁释放，并附着于板的焊盘上，形成完地，所有充满开孔的锡膏从孔壁释放，并附着于板的焊盘上，形成完整的锡砖整的锡砖。QUANTA COMPUTER REV:20050627A13Stencil Opening Design Guidelines2.2.印刷锡膏用钢板开孔应遵循以下准则：印刷锡膏用钢板开孔应遵循以下准则： 宽深比宽深比不小于不小于1.51.5 面积比面积比不小于不小于0.660.66宽深比宽深比= =开孔宽度开孔宽度/ /钢板厚度钢板厚

14、度，该指数会影响锡膏转移特性，该指数会影响锡膏转移特性; ;面积比面积比= =开孔面积开孔面积/ /孔壁面积总和孔壁面积总和，该指数会影响锡膏的脱模，该指数会影响锡膏的脱模; ;以上规则均针对激光开孔以上规则均针对激光开孔.(.(开孔侧壁的几何形状开孔侧壁的几何形状, ,孔壁的光洁度孔壁的光洁度也会影响锡膏的脱模也会影响锡膏的脱模).).QUANTA COMPUTER REV:20050627A14Stencil Opening Design Guidelines例如例如: :钢板开孔的厚度钢板开孔的厚度T=0.15mmT=0.15mm，长度长度L=1.5mmL=1.5mm，宽度，宽度W=0.

15、3mmW=0.3mm宽深比宽深比=W/T=0.3/0.15=2=W/T=0.3/0.15=2(=1.5)(=1.5)面积比面积比=1.5=1.50.3/20.3/2(1.5+0.3) (1.5+0.3) 0.15=0.83 0.15=0.83 (=0.66)(=0.66)QUANTA COMPUTER REV:20050627A15Stencil Opening Design Guidelines表一表一 各种表面贴装元件的宽度比各种表面贴装元件的宽度比/面积比举例面积比举例例子例子开孔设计开孔设计宽深比宽深比面积比面积比锡膏释放锡膏释放1QPF间距间距20 105052.00.83+2OPF

16、间距间距16 75051.40.61+3BGA间距间距50圆形圆形25厚度厚度64.21.04+4BGA间距间距40圆形圆形15厚度厚度53.00.75+5微型微型BGA间距间距30方行方行11厚度厚度52.20.55+6微型微型BGA间距间距30方行方行13厚度厚度52.60.65+表示难度表示难度QFP/BGA/MicroBGA的宽深比越小，面积比越小，锡膏越难释放的宽深比越小，面积比越小，锡膏越难释放。QUANTA COMPUTER REV:20050627A16Stencil Opening Design Guidelines广达模板要求广达模板要求:1.网框网框:框架尺寸根据框架尺寸

17、根据FUJI和松下印刷机的要求而定，框架尺寸为和松下印刷机的要求而定，框架尺寸为650680mm。采用铝合金型材采用铝合金型材3040、无螺孔，梯形边。、无螺孔，梯形边。2.张力张力:采用钢板特制胶材采用钢板特制胶材+铝胶带方式，在铝框与胶粘接处，须均匀刮铝胶带方式，在铝框与胶粘接处，须均匀刮上一层保护漆（上一层保护漆（S224）。同时，为保证网板有足够的张力）。同时，为保证网板有足够的张力(不小于不小于30牛顿牛顿/cm2)和良好的平整度，建议不锈钢板距网框内侧保留和良好的平整度，建议不锈钢板距网框内侧保留25mm-50mm间距。间距。3.基准点基准点(Fiducially mark):根据

18、根据PCB资料提供的大小及形状按资料提供的大小及形状按1:1方式方式开口，并在印刷反面刻半透（开口，并在印刷反面刻半透（1/3或1/2网板厚度），整块钢板共开网板厚度），整块钢板共开4个个基准点基准点（对角可各取一个（对角可各取一个)。Mark点为直径点为直径1mm的圆，涂黑色的胶的圆，涂黑色的胶。QUANTA COMPUTER REV:20050627A17Stencil Opening Design Guidelines4.制作方式制作方式:激光加电抛光激光加电抛光,当机种零件最小当机种零件最小pitch小于或等于小于或等于0.65mm时时使用激光以上先进方法制造钢板，若零件最小使用激光以

19、上先进方法制造钢板，若零件最小pitch在在0.4mm以下时必以下时必须激光加电抛光处理以利印刷下锡须激光加电抛光处理以利印刷下锡(注注:目前均使用激光制作方式目前均使用激光制作方式)。5.字符字符:在钢板的左下角刻上在钢板的左下角刻上MODEL、钢片厚度、制作日期、钢板序列、钢片厚度、制作日期、钢板序列号，在钢板的右下角刻上制作公司名称。号，在钢板的右下角刻上制作公司名称。6.开口开口:位置及尺寸须保证较高精度，严格按规定方式开口；独立开口位置及尺寸须保证较高精度，严格按规定方式开口；独立开口尺寸不能太大，焊盘尺寸超过尺寸不能太大，焊盘尺寸超过42.5mm时时,须用网格分割架须用网格分割架0

20、.8mm的井的井桥（桥（大的开口，在印刷时刮刀容易将孔内的锡刮走，因此通过架井桥大的开口，在印刷时刮刀容易将孔内的锡刮走，因此通过架井桥改善改善，井桥可架成田字或日字形，井桥要与刮刀垂直）。，井桥可架成田字或日字形，井桥要与刮刀垂直）。QUANTA COMPUTER REV:20050627A18Stencil Opening Design Guidelines7. PCB在钢板上的位置在钢板上的位置 距短边距短边160mm,长边居中长边居中,如下图所示如下图所示:QUANTA COMPUTER REV:20050627A19Stencil Opening Design Guidelines8

21、.钢板制作流程钢板制作流程准备准备Gerber和特和特殊要求殊要求与厂商谈注意事项与厂商谈注意事项退货退货钢板检验钢板检验编资料管控编资料管控合格合格不合格不合格 1. 1.测量钢板的长测量钢板的长, ,宽宽, ,厚厚; ; 2. 2.使用底片去核对开口情况使用底片去核对开口情况; ; 3. 3.量测钢板的张力量测钢板的张力; ; 4. .确认钢板确认钢板Mark,Mark,字符字符; ; 5. 5.试印看下锡和脱模情况试印看下锡和脱模情况; ; 6. 6.检验合格后填写检验记录检验合格后填写检验记录, ,拿去使用拿去使用; ; 不合格则退货给厂商不合格则退货给厂商, ,要求厂商重开要求厂商重

22、开. . 使用使用准备钢板开孔的修改资料准备钢板开孔的修改资料, ,厚度等厚度等. .与厂商谈钢板开口的修改资料及之前钢板的与厂商谈钢板开口的修改资料及之前钢板的使用等情况使用等情况. .QUANTA COMPUTER REV:20050627A20Stencil Opening Design Guidelines9.9.钢板张力钢板张力 a. a.钢板张力规格钢板张力规格 正常张力正常张力:3050NT/cm2，可使用的范围：，可使用的范围：2029NT/cm2 , 20NT/cm2 以下严禁使用以下严禁使用. b. b.钢板张力测量时机钢板张力测量时机 1 1.钢板验收时钢板验收时 2.每

23、次钢板清洗机清洗完毕之后每次钢板清洗机清洗完毕之后 3.成套工单结束或切换机种时成套工单结束或切换机种时QUANTA COMPUTER REV:20050627A21c.c.钢板钢板张力测试仪器及方法张力测试仪器及方法 1. 1.钢板测试仪钢板测试仪 內有张力测试表和平板玻璃各一块內有张力测试表和平板玻璃各一块 Stencil Opening Design GuidelinesQUANTA COMPUTER REV:20050627A22Stencil Opening Design Guidelines2.钢板张力测试钢板张力测试 测试位置：测试位置： 钢板张力测试需要钢板张力测试需要量测量测

24、5 5points，四个顶点和中心点，四个顶点和中心点（如图所示（如图所示)。 测测试试点点QUANTA COMPUTER REV:20050627A23Stencil Opening Design Guidelines测试方法测试方法： （1）将张力测试仪放在玻璃平台上归零；将张力测试仪放在玻璃平台上归零； （2 2）钢板须表面清洁水平放置（如图所示），）钢板须表面清洁水平放置（如图所示）， 从张力测试仪上读出测量点的张力，并从张力测试仪上读出测量点的张力，并 记录每次测试的结果。记录每次测试的结果。 钢板张力测试，确认无问题后钢板张力测试，确认无问题后，将资料填入将资料填入SHOPFLOO

25、R电脑，测电脑，测试完毕后，按钢板編号对应放至钢板架上；如果测试的结果不符和要求，试完毕后，按钢板編号对应放至钢板架上；如果测试的结果不符和要求，则钢板需退货或重新张网。则钢板需退货或重新张网。QUANTA COMPUTER REV:20050627A24Stencil Opening Design Guidelines10. 一些一些SMT元件网板开孔示例元件网板开孔示例A. 0402 CHIPa. 对于方形的对于方形的Pad沿长度方向从两端各减少沿长度方向从两端各减少0.05mm,并内切并内切D=0.2mm的半圆。的半圆。（这样可以防止短路）（这样可以防止短路）b. 对于圆形的对于圆形的P

26、ad开开D=0.6mm的圆孔。的圆孔。QUANTA COMPUTER REV:20050627A25Stencil Opening Design GuidelinesB. 0603 CHIPPCB PadStencil A perturea. 对于方形的对于方形的Pad如图所示作如图所示作1/3Y圆弧处理圆弧处理。b. 对于圆形的对于圆形的Pad按按1：1的比例开圆孔。的比例开圆孔。QUANTA COMPUTER REV:20050627A26Stencil Opening Design GuidelinesC. 0805 及以上的及以上的CHIPPCB PadStencil Aperture对于对于0805元件以及以上的元件如图所示作元件以及以上的元件如图所示作1/3