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1、 SMT工艺制程控制 钢网设计 钢网设计 SMT过程 印刷或滴注 贴 片 回 流 印刷引起的工艺问题占： 70％↑ 钢网设计 钢网的设计要求 钢网材料和制造工艺 钢网的开孔设计 钢网的制作指标 一. 钢网的设计要求 正确的锡膏量或胶量 →可靠的焊点或粘结强度 良好的释放后外形 →可靠稳定的接触 容易定位和印刷 →良好的工艺管制能力
2、 影响钢网设计的因素 L W H T G X Y 元件封装种类 焊盘的设计 印刷机性能 元件种类的混合范围 焊点质量标准 锡膏性能 胶量的需求 考虑因素 z 器件的重量 z 焊盘间距 z 器件的STAND OFF值的大小 z 器件在贴片过程中不至于使胶 污染焊盘和焊端 二. 钢网材料与制造工艺 ——常用钢网材料的比较 Performance 黄铜 不锈钢 钼 42号合金 镍 成本 ★ ★ ★
3、★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 可蚀刻性能 ★ ★ ★ ★ ★ ★ —— 化学稳定性 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 机械强度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 细间距开口的能力 ★ Note ★ ★ Note ★ ★ Note：需要电抛光工艺 常用钢网材料的比较 （ 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
4、 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：较高的伸缩 性、抗拉强度和硬度。 抗腐蚀力较强 优良的外形或尺寸稳定性 钼和不锈钢钢网的比较 不锈钢 钼 钼材网板的孔壁更光滑 CAD DATA ↓
5、 钢网加工方法 ——化学腐蚀工艺 Manufacturer-dependent Correction factor ↓ Photo-land pattern ↓ Etching Process ↓ Framing 对不锈钢也有好的制作工艺 能力 通常是由双面侵蚀。step stencil用单面 最经济和常用的技术 最适合step stencil制作 化学腐蚀工艺的缺点 工艺所依靠的光绘技术对温度和湿度有一定的敏感性。 工艺控制相对较难，对于大小开孔都同时腐蚀较难控制。
6、 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。 孔壁的形状对锡膏的释放不利。 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 ↓ fed to machine ↓ Cutting Process ↓ Framing ¾ 常用在不锈钢材料上 ¾ 从钢网的底部切割以获得梯 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
7、►孔壁较粗糙 ►不能制造step钢网 ☆☆☆成本和质量的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 Correction factor ↓ Photo-land pattern ↓ Etching & forming Process ↓ Framing 一般采用镍为网板材料 机械性能较不锈钢更好 很好的开孔光滑度和精度 可以制出任何厚度的钢网 能制出密封垫效果 缺点 ►价格高 ►有时太过光滑，不利于
8、锡膏滚动 钢网加工方法 ——镀镍和抛光工艺 表面镀镍：在标准的腐蚀工艺後做表面镀镍处理。 提高表面的光滑度来得到较好的释放性能。 抛光处理：相对较新的工艺，采用二次腐蚀（抛光） 达到使孔壁较光滑的效果。 抛 抛光前 光 的 效 果 抛光后 腐蚀工艺 激光工艺 不同工艺孔壁的比较 腐蚀工艺 腐蚀工艺 （过蚀） 激光切割工艺
9、 电铸工艺 激光切割工艺与腐蚀工艺 微间距开孔的比较 腐蚀工艺 激光工艺 激光切割与化学腐蚀工艺是目前使用最多的钢网制作工艺 钢网工艺技术总结 腐蚀工艺：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 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
10、不需使用抛光等技术也有很好的释放质量 抛光和镀镍：使孔壁更光滑的工艺，用在化学腐蚀和激光工 艺后，影响开孔尺寸，必须给予补偿 三. 钢网的开孔设计 L W 开孔尺寸设计的基本原则 Lmax＝W+0.3W/D2 Wmin = 5 × solder powder size 印刷不良造成的焊接缺陷 少锡 锡珠 立碑 连锡 红胶上焊盘 掉件
11、 钢网开口的一般原则 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 钢片厚度的选择 钢片厚度的选择原则： 开口宽度和钢片厚度的比例要合适，且要有合适的开口面积 与孔壁面积之比，以便于印刷过程中锡膏的释放。 常见的钢片厚度有： 0.1mm，0.12mm，0.15mm，0.18mm，0.
12、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 最近开口中
13、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 钢片厚度的选择 ——印胶 原则 胶量足以将零件粘住并有足够的机械强度，胶在印刷和 贴片过
14、程中不会污染焊盘和器件的焊端。 刷胶钢片厚度优选0.2mm，在PCB上无封装比0805器件更小，而 大器件较多的前提下，可选钢片厚度为0.25mm。 当器件的standoff高度大于等于0.15mm时，不推荐使用印胶方式。 焊膏印刷钢网开口设计 ——chip元件 采用如下图所示“ V” C 形开口。 具体的钢网开口尺寸如下： 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 B R 钽电容元件、保险管元件除外）： A=X-0.05
15、 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 （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 用如下图所示的开口 钽电容钢网开口尺寸与焊盘尺寸为1:1的关系 对于0402器件，钢网开口与焊盘设计为1：1的关系 A X B Y 发光二极管器件外形封装
16、 图六 A=X-0.1 B=Y-0.1 焊膏印刷钢网开口设计 ——小外形晶体类 1、SOT23-1、SOT23-5 开口设计与焊盘为1：1的关系。如下图： 图七 2、SOT89 X3 A3 B3 Y2 B2 1 Y X1 X2 B1 A1 A2 图八 尺寸对应关系：A1=X1； A2=X2 ；A3=X3 B1=
17、Y1； B2=Y2； B3=1.6mm 3、SOT143 开口设计与焊盘为1：1的关系。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的关系。如下图： 图十一 焊膏印刷钢网开口设计 ——小外形晶体类 5、SOT252，SOT263，SOT-PAK （各封装的区别在于下图中的小焊盘个数不同） X1 A
18、1 Y1 B1 Y2 B2 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 X B=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的关系，如下图：
19、 焊膏印刷钢网开口设计 —— 周边型引脚IC R 1、Pitch≤ 0.65mm Y B 的IC X A 图十七 X=A，B=0.9*Y 圆弧倒角R=0.05 2、Pitch＞0.65mm 的IC R Y B X A X=A，B=Y 图十八 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的关系。 Pitch≤ 0.8mm的PBGA，推荐钢网开口为与 焊盘外切的方形： R＝0.05
20、 图二十 焊膏印刷钢网开口设计 —— BGA 2、CBGA，CCGA ①对于1.27mm间距的CBGA或CCGA器件， 其对应钢网开口应为30mil的圆形开口。 ②对于1.0mm间距的CBGA或CCGA器件， 其对应钢网开口应为24mil的圆形开口。 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上小锡球的直径大0.15mm。 BGA维修用植球小钢
21、网的厚度统一为0.3mm ； 焊膏印刷钢网开口设计 ——通孔回流焊器件 焊点焊膏量的计算 焊点焊膏量＝(Hv－Lv＋V)×2； Hv－通孔的容积 Lv是管脚所占通孔的体积； ×2是因为焊膏的体积收缩比为50％ V－上下焊膏焊接后脚焊缝的体积； 方形管脚的焊膏量＝(πR2H－LWH＋V)×2； 圆形管脚的焊膏量＝(πR2H －πr2H＋V)×2； R－通孔插装器件的插装通孔半径； 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×(0.2
22、234R1＋r)； R1－脚焊缝的半径； 注：在实际的工程运算中，V可以忽略掉： 焊膏印刷钢网开口设计 ——通孔回流焊器件 钢网开口的计算 钢网开口面积＝焊点需求的焊膏量╱钢网的厚度。 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的中心为对称。 如果在锡量不满足的前提下，钢网开口的中心可以相对通孔的中心发生偏移。 为避免连锡，相邻管脚的钢网开口之间至少应该保持10mil的间隙。 为避免锡珠，钢网开口应避开器件本体下端的小支撑点。 焊膏印刷
23、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 印胶钢网开口设计 ——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 0603 0.
24、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 的CHIP元件钢网开口 宽度按照W=0.4*A
25、的 方法计算。 *当按上述算法算出的 W值超过1.2mm时， 取W=1.2mm。 —— 小外形晶体管 1、SOT23 A Y C B A=X B=1/2Y C=0.4 X 图二十六 2、SOT89 C D C=3.8 D=1.4 B B=1.5 图二十七 印胶钢网开口设计 —— 小外形晶体管 3、SOT143 W W=0.45 A=1/2X A X 图二十八
26、 4、SOT252 A A=1/3*B B W W=1.0 图二十九 5、SOT223 A A=1/2*B B C C=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 L=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 图三十一 四. 钢网制作指标 ——结构要求 3良好的平整度 3四面平衡的张力和良好的 应
27、力应变能力 3位处中央的印刷图形。 3足够的钢网面积对印刷图 形比。 钢网制造指标 1. CAD坐标数据 2. 开孔尺寸数据 3. 钢网材料 4. 钢网厚度 5. 钢网大小和丝网宽度 6. 框架大小和在设备上的安装 方法 7. 印刷图形基准（或中心点） 8. 丝网张力 9. 框架的相对印刷方向 10. 钢网厚度 11. 清洗剂种类和清洗方法 12. 额外要求（如抛光等） 这是我们要提供给供应商的数据！！ 其他设计和考虑 孔壁粗糙度：例如小于3um. 开
28、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. 开孔图网框平整度：如小于1mm. 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 , T: 0.15mm Date: 2002-11-11 表格编号：PG-4-27-B ;Laser Cutting □Laser Cutting + Electro-polish 制造方法： □Electro-forming □
29、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 ×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
30、 √ 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. IPC-SM-782A* Surface Mount Design and Land Pattern Standard (includes amendment 1) 讲课结束 谢谢大家 专业文档供参考，如有帮助请下载。
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