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1、 SMT工艺制程控制 钢网设计 钢网设计 SMT过程 ﻮ印刷或滴注 贴 片 回ﻩ流 印刷引起得工艺问题占: 70％↑ 钢网设计 钢网得设计要求 钢网材料与制造工艺 钢网得开孔设计 钢网得制作指标 一、ﻩ钢网得设计要求 正确得锡膏量或胶量 →可靠得焊点或粘结强度 良好得释放后外形 →可靠稳定得接触 容易定位与印刷 →良好得工艺管制能力 影响钢网设计得因素 Ｌ Ｗ ﻩH Ｔ G Ｘ Y 元件封装种类 焊盘得设计 印刷机性能 元件种类得混合范围ﻩ焊点质量标准
2、锡膏性能 胶量得需求 考虑因素 z 器件得重量 z 焊盘间距 ｚ 器件得STANＤ OＦF值得大小 ｚ 器件在贴片过程中不至于使胶 污染焊盘与焊端 二、 钢网材料与制造工艺 ——常用钢网材料得比较 Pｅrｆormance 黄铜 不锈钢 钼 42号合金 镍 成本 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 可蚀刻性能 ★ ★ ★ ★ ★ ★ —— 化学稳定性 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 机械强度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 细间距开口得能力 ★ Ｎotｅ ★ ★ Ｎotｅ ★ ★ Ｎote:需要
3、电抛光工艺 常用钢网材料得比较 （ 以 黄 铜 为 基 准 ) Ｍaterial 密度 抗拉强度 杨氏模量 ＣTE 价格 黄铜 1、０ １、0 1、０ 1、0 1、０ 不锈钢 ０、97 1、8 1、7 0、６ 1、４ 镍 1、１ ０、7 1、9 0、7 2、９ 钼 1、5 2、1 3、0 ０、3 ２、０ 42号合金 1、１ 2、0 1、6 ０、3 2、2 钼质钢片特性 自润滑特性 比不锈钢密度还高 耐用性能好:较高得伸缩 性、抗拉强度与硬度。 ﻩ抗腐蚀力较强 ﻩ优良得外形或尺寸稳
4、定性 钼与不锈钢钢网得比较 不锈钢 钼 钼材网板得孔壁更光滑 CＡＤ DＡTA ↓ 钢网加工方法 ——化学腐蚀工艺 Maｎｕfaｃturer－dependｅnt Cｏrｒｅｃｔionﻩｆactor ↓ Photo-landﻩpatterｎ ↓ Etｃhing Proceｓｓ ↓ Framｉｎg 对不锈钢也有好得制作工艺 能力 通常就是由双面侵蚀。ｓｔｅp steｎcｉl用单面 最经济与常用得技术 最适合stｅｐ steｎcil制作 化学腐蚀工艺得缺点 工艺所依靠得光绘技术对温度与湿度有一定得敏感性。 工艺
5、控制相对较难,对于大小开孔都同时腐蚀较难控制。 单面腐蚀孔壁效果较差。双面腐蚀又因不同光绘工序而 精度较差。 孔壁得形状对锡膏得释放不利。 较难在腐蚀工艺中做个别工艺微调。 不适合用于微间距工艺上。 钢网加工方法 ——激光切割工艺 CAD DＡTA ↓ Auto-ｄatａ-conversioｎ ↓ ｆeｄﻩto mａcｈiｎe ↓ Ｃutting Ｐroｃess ↓ Ｆｒaminｇ ¾ 常用在不锈钢材料上 ¾ 从钢网得底部切割以获得梯 性开孔孔壁 ¾ 投资大（有时价格较高) ¾ 多开孔情况下制造速度较慢 ¾ 能处理微间距技术 缺点
6、 ►孔壁较粗糙 ►不能制造step钢网 ☆☆☆成本与质量得改进使这门技术更加受到欢迎☆☆ ☆ 钢网加工方法 ——电铸工艺 ＣAD DATA ↓ Maｎufactuｒer-deｐendent Correcｔiｏｎﻩfａcｔor ↓ Phoｔo-lａnｄﻩpａｔterｎ ↓ Etchiｎg & forｍing Pｒｏcｅss ↓ Framing ﻮﻩ一般采用镍为网板材料 机械性能较不锈钢更好 很好得开孔光滑度与精度 ﻩ可以制出任何厚度得钢网 能制出密封垫效果 缺点 ►价格高 ►有时太过光滑，不利于锡膏滚动 钢网加工方法 ——镀镍与
7、抛光工艺 表面镀镍:在标准得腐蚀工艺後做表面镀镍处理。 提高表面得光滑度来得到较好得释放性能。 抛光处理：相对较新得工艺,采用二次腐蚀(抛光) 达到使孔壁较光滑得效果。 抛ﻩ抛光前 光 得 效 果 抛光后 腐蚀工艺 激光工艺 不同工艺孔壁得比较 腐蚀工艺 腐蚀工艺 （过蚀） 激光切割工艺 电铸工艺 激光切割工艺与腐蚀工艺 微间距开孔得比较 腐蚀工艺ﻩ激光工艺 激光切割与化学腐蚀工艺就是目前使用最多得钢网制作工艺 钢网工艺技术总结 ﻩ腐
8、蚀工艺:经济,特别适于一般非微间距技术用途 质量会因钢网厚度而变,工艺控制能力不佳 ﻩ激光切割工艺:质量较腐蚀工艺好 不适合用于厚度变化钢网上(Stｅｐ－Steｎcil） 可配合抛光使释放质量更好 电铸工艺:质量较好,但成本很高,供应商少 不适合用于厚度变化钢网 不需使用抛光等技术也有很好得释放质量 ﻩ抛光与镀镍：使孔壁更光滑得工艺,用在化学腐蚀与激光工 艺后,影响开孔尺寸,必须给予补偿 三、 钢网得开孔设计 L Ｗ 开孔尺寸设计得基本原则 Lmax＝W+0、3W/Ｄ2 Ｗmｉnﻩ＝ 5ﻩ× sｏlder ｐｏwder siz
9、ｅ 印刷不良造成得焊接缺陷 少锡 锡珠ﻩ立碑 连锡 红胶上焊盘 掉件 钢网开口得一般原则 Ｌ W 以化学腐蚀方法制作:Ｗ/D≥１、6 激光切割(用“钼”制作）W／D≥1、２ 激光切割(无抛光工艺，用不锈钢片制作)W/D≥1、５ 开口面积与孔壁面积之比： Area ｒaｔio=L*Ｗ／(2*(Ｌ+Ｗ)*Ｄ)≥0、６6 D-钢片厚度 钢片厚度得选择原则: 开口宽度与钢片厚度得比例要合适,且要有合适得开口面积 与孔壁面积之比,以便于印刷过程中锡膏得释放。 常见得钢片厚度有: 0、1mｍ,0、12ｍｍ,0
10、1５mｍ,0、18ｍm，0、2mm，0、25mm ——按开口(不锈钢材料) 钢网 厚度 0、1２mｍ (电抛光） ０、12mm 0、15mm 0、18~0、２ｍm 细间 距长 方形 开口 宽度≥0、１８mm (长宽比＜1０) 且最近开口中心 距≥0、4mm 宽度≥0、225mm (长宽比＜10) 且最近开口中心 距≥０、5mm 宽度≥0、225ｍm (长宽比<10)且 最近开口中心距 ≥0、５ｍm 宽度≥0、27mm (长宽比＜10)且 最近开口中心距 ≥0、65ｍｍ 圆形 开口 最近开口中心距 ≥0、8mm且开口 直径≥０、３mm
11、 最近开口中心距 ≥1、０mm且开口 直径≥０、44mm 最近开口中心距 ≥1、０mm且开口直 径≥0、4４mm 最近开口中心距 ≥１、0ｍｍ且开口直 径≥0、44mｍ 矩形 开口 长＊宽 ≥0、3ｍm*0、3m ｍ且长*宽 ≤3mm*3mm 长＊宽 ≥0、44mm＊０、4４ mｍ且长＊宽 ≤3mm*3mm 长＊宽 ≥0、5mｍ＊０、５mm 且长＊宽 ≤3mｍ*３mm 长*宽 ≥0、6ｍm＊０、6mm且 长*宽≤3mm*3mm ——印胶 原则 胶量足以将零件粘住并有足够得机械强度，胶在印刷与 贴片过程中不会污染焊盘与器件得焊端
12、 刷胶钢片厚度优选0、2mｍ,在ＰCB上无封装比０８0５器件更小,而 大器件较多得前提下,可选钢片厚度为０、25mm。 当器件得ｓtａｎｄｏfｆ高度大于等于0、１5ｍｍ时,不推荐使用印胶方式。 采用如下图所示“ Ｖ” Ｃ ﻮ形开口。 具体得钢网开口尺寸如下: ①０603封装： A=X－0、05; B＝Ｙ-0、05;Ｃ＝0、15*A ;R=0、1 ②０805以上（含08０5)封装（电感元件、 Y ﻩB Ｒ ﻩ钽电容元件、保险管元件除外): A=X-0、05; B＝Y-０、１;C=０、3＊A;R=0、15 A Ｘ 图五 ③电感元件以及保险管元件,0805以上
13、 (含0805)封装: A＝X-０、０5;B＝Ｙ-0、1;C=0、2＊A;Ｒ＝0、15 特殊说明: 对于封装形式为如下所示发光二极管元件,其钢网开口采 用如下图所示得开口 ﻩ钽电容钢网开口尺寸与焊盘尺寸为1:1得关系 对于0４02器件，钢网开口与焊盘设计为1：1得关系 A X Ｂ Ｙ 发光二极管器件外形封装 图六 A=X-０、1 Ｂ=Ｙ-0、1 1、SＯT23-１、ＳOT23-5 开口设计与焊盘为1:１得关系。如下图: 图七 2、SOT8９ X3 A3 B3
14、 Y2 ﻩB２ 1 Y X１ X２ ﻮB1 A１ ﻩA２ 图八 尺寸对应关系:A1=Ｘ1; A2=X2 ；Ａ3=Ｘ３ Ｂ1=Y1; Ｂ２=Y２； B３=1、6mｍ ３、SＯT143 开口设计与焊盘为1:1得关系。如下图: 图十 焊膏印刷钢网开口设计 ——小外形晶体类 ４、SOT22３ 开口设计与焊盘为１:１得关系。如下图: 图十一 ——小外形晶体类 5、ＳＯＴ252,SOT2６3,SOT-ＰAK (各封装得区别在于下图中得小焊盘个数不同) X1 A1
15、 Ｙ1ﻩB1 Y2ﻩB2 图十二 尺寸对应关系:Ａ1=2／３*Ｘ1 Ｂ1=２/3*Y１; B2=Ｙ2 —— 表贴晶振 1、对于四脚晶振 焊盘设计如右 图所示。 A A=X-0、3 XﻩB=Y－0、３ B Y 图十五 ２、对于两脚晶振 焊盘设计如右 图，按照1:1 开口。 图十六 —— 阻排 开口设计与焊盘为１:1得关系,如下图: 焊膏印刷钢网开口设计 —— 周边型引脚IC R １、Piｔch≤ ０、６5mm ＹﻩＢ 得ICﻩX A 图十七 ﻮX＝A,B=0
16、9*Ｙ 圆弧倒角Ｒ=0、0５ ２、Pitch>0、65mm 得IC ﻮR Y Ｂ X A X=Ａ，Ｂ=Y 图十八 ﻮ圆弧倒角R=０、０8 焊膏印刷钢网开口设计 —— BGA １、PＢGＡ 钢网开口与焊盘为1:1得关系。 Ｐｉtｃh≤ﻩ 0、8mm得PＢGＡ,推荐钢网开口为与 焊盘外切得方形： R＝0、05 图二十 焊膏印刷钢网开口设计 —— BGA 2、ＣBGA,ＣCGA ①对于1、２7mm间距得CBGA或CCGA器件, 其对应钢网开口应为３0mil得圆形开口。 ②对于1、０mm间距得ＣBＧA或ＣCＧA器件, 其对应钢网开
17、口应为２4mil得圆形开口。 焊膏印刷钢网开口设计 —— ＢGＡ维修用植球小钢网 特殊说明: 开口设计为圆形,其直径比BGA上小锡球得直径大0、15mm。 ＢGA维修用植球小钢网得厚度统一为0、３mm ; 焊膏印刷钢网开口设计 ——通孔回流焊器件 焊点焊膏量得计算 焊点焊膏量＝(Hv-Lv＋V)×２; Hv-通孔得容积 Lv就是管脚所占通孔得体积; ×2就是因为焊膏得体积收缩比为5０％ V－上下焊膏焊接后脚焊缝得体积； 方形管脚得焊膏量=（πR２Ｈ-LWH＋V)×2; 圆形管脚得焊膏量＝(πR2H
18、πｒ2H＋V）×2; Ｒ－通孔插装器件得插装通孔半径; L－矩形管脚长边尺寸； Ｗ-矩形管脚短边尺寸; r－圆形管脚半径; H-焊点填充厚度； V=０、21５Ｒ２×2×（0、22３4Ｒ1+ｒ); Ｒ１－脚焊缝得半径； 注:在实际得工程运算中，V可以忽略掉: 焊膏印刷钢网开口设计 ——通孔回流焊器件 钢网开口得计算 钢网开口面积=焊点需求得焊膏量╱钢网得厚度。 圆形钢网开口半径Ｒ=(钢网开口面积/π)１/2 方形钢网开口长度Ａ＝(钢网开口面积)1/2 矩形钢网开口长度Ｌ=钢网开口面积╱钢网开口宽度 钢网开口一般情况下以孔得中心为对称。 如果在锡量不满足得前提下,钢
19、网开口得中心可以相对通孔得中心发生偏移。 为避免连锡，相邻管脚得钢网开口之间至少应该保持10mｉl得间隙。 为避免锡珠,钢网开口应避开器件本体下端得小支撑点。 焊膏印刷钢网开口设计 ——大焊盘 Ｌ 当一个焊盘长或宽大于４mm时(同时另一边尺寸大于２、5mm）, 此时钢网开口需加网格填充,网格线宽度为0、４mm，网格大小 为３mｍ左右,可视焊盘大小而均分 ——Chiｐ件 印胶钢网开口形状统一为长条形,如下图所示： B Y W 图二十五 Ａ (钢网开口尺寸见下页） ——Ｃｈiｐ件 器件封装 开口宽度W 开口长度B 060
20、3 0、4 ＝Y 0805 0、45 ＝Y 1206 0、55 ＝Y 1210 0、55 ＝Y 1808 0、6 ＝Y 1812 0、6 ＝Y 1825 0、7 ＝Y 2010 0、9 ＝Y 2220 0、9 ＝Y 2225 0、9 ＝Y 2512 1 ＝Y 3218 1、2 ＝Y 4732 1、2 ＝Y STC3216 0、5 1、6 STC3528 0、6 2、8 STC6032 0、8 3、2 STC7343 1 4、3 *未包含在上述表格内 得CHIP元件钢网开口 宽度按照W=
21、0、4*A得 方法计算。 *当按上述算法算出得 W值超过１、２mm时， 取W＝1、2mｍ。 —— 小外形晶体管 1、ＳOＴ２3 A YﻩC B ﻮ A=X B＝1/2Ｙ C＝0、4 X 图二十六 ２、ＳOT89 ﻮＣ DﻩC=３、8 Ｄ=1、4 ﻩBﻩＢ=1、5 图二十七 印胶钢网开口设计 —— 小外形晶体管 3、SOT143 ﻮW ﻩW=0、45 A＝１/２X Ａ X 图二十八 4、ＳOT252 A A=1/３*Ｂ Ｂ WﻩW=1、0 图二十九 ５、ＳOT2２3 ﻮA A=
22、1/2*B B CﻩC＝0、6 图三十 印胶钢网开口设计 —— SOIC 钢网开口设计如下图所示: W=０、35＊A Ｌ Ｂ ﻩL=0、8*B 当W值按上述算法计算，其值 超过1、6mｍ时,则取W=1、6 W Ａ ﻩ图三十一 四、 钢网制作指标 ——结构要求 3良好得平整度 3四面平衡得张力与良好得 应力应变能力 3位处中央得印刷图形。 3足够得钢网面积对印刷图 形比。 钢网制造指标 1、 CＡD坐标数据 2、ﻩ开孔尺寸数据 ３、 钢网材料 ４、 钢网厚度 ５、 钢网大小与丝网宽度 6、 框架大小与在设备上得安装
23、方法 7、ﻩ印刷图形基准(或中心点) 8、 丝网张力 9、 框架得相对印刷方向 10、ﻩ钢网厚度 11、 清洗剂种类与清洗方法 12、 额外要求(如抛光等） 这就是我们要提供给供应商得数据！! 其她设计与考虑 孔壁粗糙度:例如小于3um、 ﻩ开孔位置精度：例如10um、 尺寸稳定性:如在500mm尺寸范围 内,尺寸变化小于２０ｕｍ、 ﻩ开孔图网框平整度:如小于1ｍｍ、 ﻩ形位于网框中间，偏差不超过2mｍ、 Pｏｗer Stenciｌ 模板检验报告 Model： ＣＲ０1E8FB REV、0 TOP P/C: SN０11１2５3１ ,
24、 T： ﻩ0、15mm Datｅ: ２002－11-11 表格编号:ＰG-４－27-B ；Ｌａseｒ Cutｔingﻩ□Laｓeｒ Cuttｉng + Elｅctro－poｌish 制造方法: □Electrｏ-forming □Ｃheｍical Ｅtchｉng 检验项目 检验内容 检验结果 要求 测量结果 ACC UＡＩ REＪ 外框尺寸 长 29” ×宽 2９” 长7３5、0×宽7３５、0 √ 铝框尺寸 长 ４0” ×宽 40” 长 40” ×宽 40” √ 钢片尺寸 长 5８0 ×宽 5８0 长58０、０ ×
25、宽580、０ √ PＣB位置 ；PＣＢ居中 □PADS居中; □特殊 ＯK √ 模板外观 无折痕变形，无污迹氧化,无 毛刺,孔壁光滑 OK √ 开口检查 无多孔漏孔,形状及尺寸正确 ＯK √ 铝框垂直度 ≤1／1５0ｍm OK √ 铝框平整度 <1、5mm <0、7ｍｍ √ 四角及中间 张力(Ｎ/CM) ＞３０ 1 2 3 4 5 √ 38 3７ 39 ３7 3９ 参考资料 1、 IPC-7525 Ｓｔenｃil Ｄesｉgn Guidelｉnes ２、ﻩIPC-SＭ-7８2A* Sｕrfaｃe Ｍｏunｔ Ｄesign and Land Paｔtｅrn Ｓtaｎｄaｒｄ (ｉncｌuｄｅs amｅndmｅnt １) 讲课结束 谢谢大家
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