最新版SMT钢网开孔设计指南(参照IPC-7525A)

1、模板设计指南顾霭云?模板(stencil) 又称smt漏板、SMT钢网，它是用来定量分配焊膏或贴片胶的，是保证印刷 焊膏/贴片胶质量的关键工装。?模板厚度与开口尺寸、开口形状、开口内壁的状态等就决定了焊膏的印刷量，因此模板的 质量又直接影响焊膏的印刷量。？随着 SM加高密度和超高密度组装发展，模板设计更加显 得重要了。?模板设方t属于SMTW制造性设计的重要内容之一?1998年IPC为模板设计制订了 IPC 7525模板设计指南，2004年修订为A版。IPC 7525A 标准主要包含名词与定义、参考资料、模板设方t、模板制造、模板安装、文件处理/编辑和模板订购、模板检查/确认、模板清洗、和模板

2、寿命等内容。模板设计内容?模板厚度?模板开口设计?模板加工方法的选择?台阶/释放(step/release)模板设计?混合技术：通孔/外表贴装模板设计?免洗开孔设计?塑料球栅阵列(PBGA)的模板设计?陶瓷球栅阵列(CBGA)的模板设计?微型BGA小片级包装(CSP)的模板设计?混合技术：外表贴装/倒装芯片(flip chip)的模板设计?胶的模板开孔设计?SM坏锈钢激光模板制作外协程序及工艺要求1 .模板厚度设计?模板印刷是接触印刷，模板厚度是决定焊膏量的关键参数。?模板厚度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。?通常使用0.1mm0.3mm厚度的钢片。高密度组装时

3、，可选择0.1mm以下厚度。?通常在同一块 PCB上既有1.27mm以上一般间距的元器件，也有窄间距元器件，1.27mm以上间距的元器件需要 0.2mm厚，窄间距的元器件需要 0.150.1mm厚，这种情况下可根据 PCB上多数元器件的的情况决定不锈钢板厚度，然后通过对个别元器件焊盘开口尺寸的扩大或缩小进行调整焊膏的漏印量。?要求焊膏量悬殊比较大时，可以对窄间距元器件处的模板进行局部减薄处理，2 .模板开口设计?模板开口设计包含两个内容：开口尺寸和开口形状?开口尺寸和开口形状都会影响焊膏的填充、释放脱膜，最终影响焊膏的漏印量。?模板开口是根据印制电路板焊盘图形来设计的，有时需要适当修改放大、缩

4、小或修改形 状，因为不同元器件引脚的结构、形状、尺寸，需要的焊膏量是不一样。?同一块PCB上元器件尺寸悬殊越大、组装密度越高，模板设计的难度也越大。模板开口设计最基本的要求?宽厚比=开口宽度 ?面积比=开口面积 矩形开口的宽厚比(W)/模板厚度(T)/孔壁面积/面积比：研究证明：?面积比0.66 ,焊膏释放体积百分比 80%?面积比V 0.5 ,焊膏释放体积百分比V60%影响焊膏脱膜能力的三个因素面积比/宽厚比、开孔侧壁的几何形状、和孔壁的光洁度?开孔尺寸宽(W)和长(L)与模板厚度(T)决定焊膏的体积?理想的情况下，焊膏从孔壁释放脱膜后，在焊盘上形成完整的锡砖焊膏图形1专升孔尺寸舵膜后形成完

5、整的福转开孔设计mil各种外表贴装元件的宽厚比/面积比举例例子mil宽X长X模板厚度宽厚比面积比焊膏释放1: QFP 间距 2010X50X5+2: QFP 间距 167X 50X5+3: BGA 间距 50圆形25厚度6+4: BGA 间距 40圆形15厚度5+5: gBGA 间距 30方形11厚度5+6: a BGA 间距 30方形13厚度5+注：+表示难度?dBGACSE的模板印刷推荐带有轻微圆角的方形模板开孔。?这种形状的开孔比圆形开孔的焊膏释放效果更好一些。?对于宽厚比/面积比没有到达标准要求，但接近1.5和0.66的情况（如例2）,应该考虑如以 下13个选择：-增加开孔宽度-减少厚

6、度-选择一种有非常光洁孔壁的模板技术激光切割+电抛光或电铸一般印焊膏模板开口尺寸及厚度元件类型PITCH焊盘宽度焊盘长度开口宽度开口长度模板厚度宽度比PLCC(50mil)(25.6mil)(78.7mil)(23.6mil)(76.8mil) (5.91-9.84mil)QFP(25mil)(13.8mil)(59.1mil)(11.8mil)(57.1mil) (5.91-7.5mil)QFP(20mil)(10-13mil)(49.2mil)(9-10mil)(47.2mil) (4.92-5.91mil)QFP(15.7mil) (9.84mil)(49.2mil)(7.87mil)(

7、47.2mil) (3.94-4.92mil)QFP(11.8mil) (7.87mil)(39.4mil)(5.91mil)(37.4mil) (2.95-3.94mil)0402(19.7mil)(25.6mil)(17.7mil)(23.6mil) (4.92-5.91mil)0201(9.84mil)(15.7mil)(9.06mil)(13.8mil) (2.95-3.94mil)BGA(50mil)(31.5mil)(29.5mil)(5.91-7.87mil)U BGA(39.4mil) (15.0mm)(13.8mil)(13.8mil) (4.53-5.31mil)U BGA

8、(19.7mil) (11.8mm)(11.0mil)(11.0mil) (2.95-3.94mil)FlipChip(10mil)(5mil)(5mil)(5mil)(5mil)(3-4mil)面积比FlipChip (8mil)(4mil)(4mil) (4mil)(4mil)(2-4mil)FlipChip(6mil)(3mil)(3mil)(3mil)(3mil)印焊膏模板开口特殊修改方案Chip元件开口修改方案福式里.1门案度E S中仁！Hi29n霭序：Elimil手门百”不钝一左里 犬网毁？'陌片一一 OSnmV *POWER BY 5味"TEfKRKNIC开口修

9、改方案lOFPp!E4 SrtLin:开口宜0处mm)(III =O.lS-O.innHI；iK |融开口尺寸可检尺寸.函配腰瑞林受；|福松盘尺寸大于3幅的宇闻巡前3>0 5E的椅；TPO)同SCT23. 5OT224. SQT的洋船胃管按11亓口.POWER BY SMTSTENCILXN3 .模板加工方法的选择模板加工方法：?化学腐蚀(chem-etch):递减(substractive) 工艺?激光切割(laser-cut):机械加工?混合式(hybrid):腐蚀+激光?电铸(electroformed):递增的工艺?模板技术对焊膏释放的百分比起很重要的作用，应根据组装密度来选择加

10、工方法。?通常，引脚间距为 0.025 "(0.635mm)以上时，选择化学腐蚀(chem-etched)模板；当引脚间距在0.020" (0.5mm)以下时，应该考虑激光切割和电铸成形的模板。化学蚀刻模板?是通过在金属箔上涂抗蚀保护剂感光胶、在金属箔两面曝光、显影将开口图形上的 感光胶去除、坚膜，然后使用双面工艺同时从两面腐蚀金属箔。?化学蚀刻的模板是初期模板加工的主要方法。其优点是成本最低，加工速度最快。由于存在侧腐蚀、纵横比率、过腐蚀、欠腐蚀等问题，因此不适合 0.020" (0.5mm)以下间距的应 用。化学蚀刻模板(a)喇叭口向下的梯形截面开口(b)梯形

11、“砖”形状的焊膏沉积图形7WPOll吆欧阳催% CILX N激光切割模板?激光切割可直接从原始Gerber数据产生，没有摄影步骤。因此，消除了位置不正的时机?当在同一块PCB上元器件要求焊膏量悬殊比较大时，可以通过扩大、缩小开口、修改开口 形状来增加或减少焊膏量?加工精度高，适用于 0.020" (0.5mm)以下间距的较高密度的模板。?主要缺点是机器单个地切割出每一个孔，孔越多，花的时间越长，模板成本越高。混合式模板?混合式(hybrid)模板工艺是指：先通过化学腐蚀标准间距的组件，然后激光切割密间距(fine-pitch)的组件。这种“混合”或结合的模板，得到两种技术的优点，降低

12、成本和更快的加工周期。另外，整个模板可以电抛光，以提供光滑的孔壁和良好的焊膏释放。(4)电铸成形?电铸成形是一种递增工艺?电铸模板的精度高，开口壁光滑，适用于超密间距产品，可到达 1:1的纵横比?主要缺点：因为涉及一个感光工具(虽然单面)可能存在位置不正；对电解液的浓度、温度、 电流、时间等工艺参数要求非常严格；如果电镀工艺不均匀，会失去密封效果，可能造成电铸工艺的失败；另外电铸成形的速度很慢，因此成本比较高。三种制造方法的比较方法基材优点缺点适用对象化学腐蚀 法锡磷青铜 不锈钢价廉锡磷青铜易加工1,窗口图形不够好2.孔壁不光渭3 ,模板尺寸不宜过 大0.65mmQFP 以上的器件激光法不锈钢

13、 高分子聚脂1 ,尺寸精度局2 .窗口形状好3 ,孔壁较光洁L价格较高2 .孔壁有时会有毛 刺，需化学抛光加I(kSmniQFP.BGA. CSP等 器件电铸法银1 ,尺寸精度同2 窗口形状好3 .孔壁光滑1 .价格昂贵2 .制作周期长0201、0.3mmQEP.CSP等器件14 .台阶/释放(step/release)模板设计?台阶/释放模板工艺，俗称减薄工艺?为了减少密间距 QFP的焊膏量，通过事先对该区域的金属板进行蚀刻减薄，制出一个向下 台阶区域，然后进行激光切割。?要求向下台阶应该总是在模板的刮刀面凹面向上，在QFP与周围组件之间至少 0.100“(0.254mm)的间隔，并使用橡胶

14、刮刀。?减薄模板还应用于有 CBGAF口通孔连接器场合。仞0口一块模板除了CBGAK域的模板厚度为8-mil ,其它所有位置都是 6-mil的厚度；又例如，一块模板除了一个边缘通孔连接器的厚 度为8-mil ,其余部位都是 6-mil 厚度。5 .台阶与陷凹台阶(relief step)的模板设计?台阶与陷凹台阶模板是指在模板底面朝PC琼一面的陷凹台阶?台阶与陷凹台阶模板的应用：用于PCB上外表有凸起或高点阻碍模板印刷时?例如将有条形码、测试通路孔和增加性的导线，以及有已经完成COBT艺的位置，用陷凹台阶保护起来。用于通孔再流焊、或外表贴装 /倒装芯片的混合工艺中?例如在通孔再流焊中，第一个模

15、板用6mil厚度的模板印刷外表贴装元件的焊膏。第二个模板印刷通孔元件的焊膏通常1525-mil厚，陷凹台阶通常 10mil深。凹面向下，这个台阶防止通孔印刷期间抹掉已经印刷好的外表贴装元件的焊膏。6 .免清洗工艺模板开孔设计免清洗工艺模板开孔设计时为了防止焊膏污染焊膏以外的部分、减少焊锡球；另外，免清洗焊膏中的助焊剂比例较普通焊膏少一些， 因此，一般要求模板开口尺寸比焊盘缩小 510%。7 .无铅工艺的模板设计?IPC-7525A "Stencil Design Guidelines"标准为无铅工艺提供相关建议。作为通用的设计指南，丝网开口尺寸将与 PCB焊盘的尺寸相当接近

16、，这是为了保证在焊接后整个焊盘拥有 完整的焊锡。弧形的边角设计也是可以接受的一种，因为相对于直角的设计，弧形的边角更容易解决焊膏粘连的问题。无铅工艺的模板设计应考虑的因素无铅焊膏和有铅焊膏在物理特性上的区别?无铅焊膏的浸润性远远低于有铅焊膏；?无铅焊膏的助焊剂含量通常要高于有铅焊膏，无铅合金的比重较低；?由于缺少铅的润滑作用，焊膏印刷时填充性和脱膜性较差。无铅模板开口设计开口设计比有铅大，焊膏尽可能完全覆盖焊盘一般采取1:1.02 1:1.1 的开口，并且适当增大模板厚度。通常采用1:1开口，原则上至少不用缩小 对于0402的器件通常采用1:1开口，为防止元件底部锡丝、墓碑、回流时旋转等现象，

17、可将焊盘开 口内侧修改成弓形或圆弧形；无铅模板宽厚比和面积比由于无铅焊膏填充和脱膜能力较差，对模板开口孔壁光滑度和宽厚比/面积比要求更高,IPC7525 标准(1) 0201 CHIP C、R、L设计值各边外加Iniil这lOmil 做lOmil做1:19mil (0.23mm)备注U!角倒2mil (0. 05nnn) 0402 CHIP C、 R、 L 0603-1206 CHIP C、R> L 1206 以上CHIP C、R、L7计值 元件、设计值XYGH倒角06031:1260.4L4 mil0805400.4L6 mil1206各外移2mil0.4L8 mil1206以上不变0

18、.4L10 mil备注1206以上元件:当L大于120mil(3mm)时，中间架桥10血1k- YD二极管、F保险丝、Q三脚电晶体1:1开设倒圆角小型功率晶体管1X1 ： 1Y1 ： 1引脚做椭圆XI、Y1 约200miL二道架桥 1012mil小型功率晶体管X1 ： 1Y1 ： 1引脚做椭圆KI、Y1 约40021,开口三道架桥功率晶体管MM ® 汽 W 1 Sfl SB*1 1/2不开 七长度大于120nliI1/2I> 架桥 12milA四边躺角（6） IC、QFP、排阻等器件PitchXY0.4mm7.5 mil外侧放大4mil（0.1mm）0.5mm9.5mil外侧放

19、大4mil（0.1mm）0.65mm12mil外侧放大4mil（0.1mm）0.8mm18mil1 ： 1 开口1.0mm22mil1 ： 11.27mm30mil1 ： 1备注所有IC, QFP均做椭圆形IC中间接地开孔做面积70%,十字架桥12milQFP中间接地开孔做面积60 %宗翡松总皿Le（7） CN元件(连接器)E3Jr h3aPitchXY固定脚0.5mm9.5mil1:1 外移 4mil1:1 外移 4mil0.65mm12mil1:1 外移 4mil1:1 外移 4mil0.8mm18mil1:1 外移 4mil1:1 外移 4mil1.0mm22mil1:1 外移 4mil

20、1:1 夕、移 4mil1.27mm30mil1:1 外移 4mil1:1 外移 4mil备注引脚为辅圆BGAPitch1. 27mm1. Omm0. 8nun外二国17瞋1,其余15mil直径外三国28而1,其余2411dl外三国22ndi，其余20mil0. 5mm外二圆lL5mil,其余1121Socket BGA （BGA插座）Pitch直径1. 27mm1. Onun外五点32mil,其余24mil外五点24瞋1,其余20mil四角外圈五点的球大于内侧PQFN的模板设计示意图IDDDDODPCB散秋焊盘导电焊盘DDDOO匚匕模板开口口散和炸盘模板开口吕模板厚度=0.1-0.15111

21、1四周导电焊盘的模板开口设计?四周导电焊盘的模板开口设计与模板厚度的选取有直接的关系，根据PCB具体情况可选择100 150um?较厚的模板可缩小开口尺寸?较薄的网板开口尺寸 1: 1?面积比要符合IPC-7525规定。?推荐使用激光加工并经过电抛光处理的模板。PQFNt热焊盘的模板开口设计?再流焊时，由于热过孔和大面积散热焊盘中的气体向外溢出时容易产生溅射、锡球和气孔 等各种缺陷，减小焊膏覆盖面积可以得到改善。?对于大面积散热焊盘，模板开口应缩小2050%?焊膏覆盖面积5080烦合适。对于不同的热过孔设计需要不同的焊膏量模板开口应缩小5020%。焊膏覆盖面积5g80%较合适8.胶剂模板(Adhesive Stencil)?胶剂模板是指用于印刷贴片胶的模板。?PCB焊盘Gerber文件也使电脑辅助设计(CAD)操作员可容易地决定一个焊盘形状的质心点。有这个功能可以将设计文件中焊膏层可转换成圆形和椭圆形。因此，可制作一块模板来“印刷”贴片胶，来替代滴胶。印刷比滴胶速度快、一