电子厂SMT锡膏印刷工艺和钢网擦拭纸的正确运用
电子厂SMT锡膏印刷工艺和钢网擦拭纸的正确运用
SMT锡膏印刷模板(stencil)又称SMT漏板、SMT网版、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/贴片红胶质量的关键工装。
模板厚度与启齿尺寸、启齿外形、启齿内壁的状态等就决议了焊膏的印刷量，因而模板的质量又直接影响焊膏的印刷量。随着SMT向高密度和超高密度组装展开，模板设计愈加显得重要了。
模板设计属于SMT可制造性设计的重要内容之一！
模板设计内容
模板厚度
模板启齿设计
模板加工办法的选择
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
儠饘球栅阵列(PBGA)的模板设计
瘠瓷球栅阵列(CBGA)的模板设计
微型BGA/芯片级包装(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
锡膏印刷机对质量至关重要：
SMT=Printer+Mounter+Reflow, 整线消费过程中有超60%以上的缺陷来自于錫膏印刷 ：
SMT不锈钢激光模板制造外协程序及工艺央求
1. 模板厚度设计
模板印刷是接触印刷，模板厚度是决议焊膏量的关键参数。
模板厚度应依据印制板组装密度、元器件大小、引脚（或焊球）之间的间距中止肯定。
通常运用0.1mm～0.3mm厚度的钢片。高密度组装时，可选择0.1mm以下厚度。
通常在同一块PCB上既有1.27mm以上普通间距的元器件，也有窄间距元器件，1.27mm以上间距的元器件需求0.2mm厚，窄间距的元器件需求0.15～0.1mm厚，这种状况下可依据PCB上多数元器件的的状况决议不锈钢板厚度，然后经过对个别元器件焊盘启齿尺寸的扩展或减少中止调整焊膏的漏印量。
脠求焊膏量悬殊比拟大时，能够对窄间距元器件处的模板中止部分减薄处置，
2. 模板启齿设计
模板启齿设计包含两个内容：启齿尺寸和启齿外形
口尺寸和启齿外形都会影响焊膏的填充、释放（脱膜），Z终影响焊膏的漏印量。
模板启齿是依据印制电路板焊盘图形来设计的，有时需求恰当修正（放大、减少或修正外形），由于不同元器件引脚的构造、外形、尺寸，需求的焊膏量是不一样。
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。
⑴ 模板启齿设计Z根本的央求
宽厚比＝启齿宽度(W)/模板厚度(T)
戠积比＝启齿面积/孔壁面积
矩形启齿的宽厚比/面积比：
宽厚比：W/T＞1.5
面积比：L×W/2(L+W)×T＞0.66
研讨证明：
戠积比＞0.66，焊膏释放体积百分比＞80%
戠积比＜0.5，焊膏释放体积百分比＜ 60%
影响焊膏脱膜才干的三个要素
面积比/宽厚比、开孔侧壁的几何外形、和孔壁的光亮度
呟尺寸[宽(W)和长(L)]与模板厚度(T)决议焊膏的体积
理想的状况下，焊膏从孔壁释放（脱膜）后，在焊盘上构成完好的锡砖（焊膏图形）
各种外表贴装元件的宽厚比/面积比举例
20170508162375677567.jpg
μBGA （CSP）的模板印刷举荐带有细微圆角的方形模板开孔。
这种外形的开孔比圆形开孔的焊膏释放效果更好一些。
关于宽厚比/面积比没有抵达规范央求,但接近 1.5和0.66的状况(如例2)，应该思索如以下1~3个选择：
–增加开孔宽度
增加宽度到 8 mil(0.2mm) 将宽厚比增加到 1.6
–减少厚度
减少模板厚度到 4.4 mil(0.11mm) 将宽厚比增加到 1.6
–选择一种有十分光亮孔壁的模板技术
激光切割+电抛光或电铸
普通印焊膏模板启齿尺寸及厚度
印焊膏模板启齿特殊修正计划
Chip元件启齿修正计划
IC启齿修正计划
3. 模板加工办法的选择
模板加工办法：
化学腐蚀(chem-etch)：递加(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，应依据组装密度来选择加工办法。
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，应该思索激光切割和电铸成形的模板。
⑴化学蚀刻模板
是经过在金属箔上涂抗蚀维护剂（感光胶）、在金属箔两面曝光、显影（将启齿图形上的感光胶去除）、坚膜，然后运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办法。其优点是本钱Z低，加工速度Z快。由于存在侧腐蚀、纵横比率、过腐蚀、欠腐蚀等问题，因而不适宜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启齿
(b) 梯形“砖”外形的焊膏堆积图形
⑵ 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。因而，消弭了位置不正的机遇
匠在同一块PCB上元器件央求焊膏量悬殊比拟大时，能够经过扩展、减少启齿、修正启齿外形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。
主要缺陷是机器单个地切割出每一个孔，孔越多，花的时间越长，模板本钱越高。
⑶ 混合式模板
混合式(hybrid)模板工艺是指：先经过化学腐蚀规范间距的组件，然后激光切割密间距(fine-pitch)的组件。这种“混合”或分别的模板，得到两种技术的优点，降低本钱和更快的加工周期。另外，整个模板能够电抛光，以提供润滑的孔壁和良好的焊膏释放。
⑷ 电铸成形
电铸成形是一种递增工艺
电铸模板的精度高，启齿壁润滑，适用于超密间距产品，可抵达1:1的纵横比
主要缺陷：由于触及一个感光工具(固然单面)可能存在位置不正；对电解液的浓度、温度、电流、时间等工艺参数央求十分严厉；假定电镀工艺不平均，会失去密封效果，可能构成电铸工艺的失败；另外电铸成形的速度很慢，因而本钱比拟高。
三种制造办法的比拟
4. 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，经过事前对该区域的金属板中止蚀刻减薄，制出一个向下台阶区域，然后中止激光切割。
脠求向下台阶应该总是在模板的刮刀面（凹面向上） ，在QFP与四周组件之间至少0.100“(0.254mm)的距离，并运用橡胶刮刀。
减薄模板还应用于有CBGA和通孔衔接器场所。例如一块模板除了CBGA区域的模板厚度为 8-mil，其它一切位置都是 6-mil 的厚度；又例如，一块模板除了一个边缘通孔衔接器的厚度为 8-mil，其他部位都是 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PCB这一面的陷凹台阶）
台阶与陷凹台阶模板的应用：
⑴ 用于PCB上外表有凸起或高点障碍模板印刷时
謠艏将有条形码、测试通路孔和增加性的导线，以及有曾经完成COB工艺的位置，用陷凹台阶维护起来。
⑵ 用于通孔再流焊、或外表贴装/倒装芯片的混合工艺中
謠艏在通孔再流焊中，个模板用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 15～25-mil 厚），陷凹台阶通常 10mil深。凹面向下，这个台阶避免通孔印刷期间抹掉曾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
SMT钢网擦拭布运用自然木浆和聚脂纤维为原料，经共同的水刺法加工而成，构成特有的木浆/聚脂双层构造，强韧耐用，具有高效吸水吸油性，柔软，不掉尘，防静电之性能。特别针对电子厂肃清印刷机钢网、电路板上多余锡膏及红胶，坚持线路板一干二净，从而大大减少废品率，极大地进步消费效率及产质量量。为进步客户的工作效率，俭省开支，有效控制用量，我公司可依据客户理论用处，选定产品的宽度和长度。
1、运用原木之长纤维木浆制造，外表毛屑接近于零，保证擦拭质量；
2、自然木浆面与涤纶面有机分别，超强的清洁才干及吸水、吸液性；
3、超强的抗拉力，柔韧性能佳；
4、可配合各种清洁溶液运用。
5、我公司特有10000级净化室消费SMT钢网擦拭布，防止杂质进入卷布中，减少消费过程中由于钢网擦拭中夹藏有杂质而招致印刷缺陷的产生；
片状包装，尺寸有4”*4” （1200片/包）， 6”*6” （300片/包）， 9”*9” （300片/包），采用原资料有：美国杜邦、美国PGI、水刺无纺布等，适用于无自动擦拭功用的SMT印刷工艺，适用于各型号具有自动擦拭功用的SMT印刷工艺。
钢网擦拭纸
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局部、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，因而，普通央求模板启齿尺寸比焊盘减少5～10％。
7. 无铅工艺的模板设计
IPC-7525A“Stencil Design Guidelines”规范为无铅工艺提供相关倡议。作为通用的设计指南，丝网启齿尺寸将与PCB焊盘的尺寸相当接近，这是为了保证在焊接后整个焊盘具有完好的焊锡。弧形的边角设计也是能够承受的一种，由于相关于直角的设计，弧形的边角更容易处置焊膏粘连的问题。
无铅工艺的模板设计应思索的要素
（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；
ㄠ蹵短少铅的光滑作用，焊膏印刷时填充性和脱膜性较差。
无铅模板启齿设计
启齿设计比有铅大，焊膏尽可能完好掩盖焊盘
①关于Pitch>0.5mm的器件
普通采取1:1.02 ~ 1:1.1的启齿，并且恰当增大模板厚度。
②关于Pitch≤0.5mm的器件
通常采用1:1启齿，准绳上至少不用减少
③关于0402的器件
通常采用1:1启齿，为避免元件底部锡丝、墓碑、回流时旋转等现象，可将焊盘启齿内侧修正成弓形或圆弧形；
无铅模板宽厚比和面积比
由于无铅焊膏填充和脱膜才干较差，对模板启齿孔壁润滑度和宽厚比/面积比央求更高，
无铅央求：宽厚比＞1.6，面积比＞0.71
启齿宽度(W)/模板厚度(T)＞1.5
启齿面积(W×L)/孔壁面积[2×(L+W)×T] ＞0.66（IPC7525规范）
以上钢板厚度选择0.12mm-0.15mm
周围导电焊盘的模板启齿设计
周围导电焊盘的模板启齿设计与模板厚度的选取有直接的关系，依据PCB细致状况可选择100 ~ 150um
茠骏葓ⅶ罪可减少启齿尺寸
茠蒏蒅其罿g口尺寸1：1
戠积比要契合IPC-7525规则。
举荐运用激光加工并经过电抛光处置的模板。
PQFN散热焊盘的模板启齿设计
贠流焊时，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，减小焊膏掩盖面积能够得到改善。
关于大面积散热焊盘，模板启齿应减少20~50%。
焊膏掩盖面积50~80%较适合。
关于不同的热过孔设计需求不同的焊膏量
8. 胶剂模板(Adhesive Stencil)
胶剂模板是指用于印刷贴片胶的模板。
倠CB焊盘Gerber文件也使计算机辅助设计(CAD)操作员可容易地决议一个焊盘外形的质心点。有这个功用能够将设计文件中焊膏层可转换成圆形和椭圆形。因而，可制造一块模板来“印刷” 贴片胶，来替代滴胶。印刷比滴胶速度快、分歧性好。
红胶钢板厚度
般红胶钢板厚度在0.2mm 以上
红胶开孔宽度小于8mil 时，钢板厚度必需改为0.18mm
红胶开孔宽度小于7mil 时，钢板厚度必需改为0.15mm
保证开孔宽度≥钢板厚度
9. 返工模板
返修(rework)工艺中“小型的”模板，特地设计用来返工或翻修单个组件。可置办（或加工）单个组件的模板，如规范的QFP和球栅阵列(BGA)。
总结：
口宽度(W)/模板厚度(T)＞1.5（无铅＞1.6）
口面积(W×L)/孔壁面积＞0.66（无铅＞0.71）
设计模板开孔时，当长度大于宽度的五倍时思索宽厚比，对一切其它状况思索面积比。
宽厚比和面积比接近1.5和0.66时，对模板孔壁的光亮度就央求更重要，以保证良好的焊膏释放。
般规则，将模板开孔尺寸比焊盘尺寸减少 1～2mil
舠鱙焊盘启齿是阻焊层定义的，当焊盘是铜箔界定时，与多数μBGA一样，将模板开孔做得比焊盘大1～2-mil 可能是比拟有效的。这个办法将增加面积比，有助于μBGA的焊膏释放。
金属模板加工普通央求
(1)模板外表平整
(2)模板厚度误差＜±10％
(3)开孔与PCB焊盘逐一对准，错位＜0.2mm，窄间距错位＜0.1mm
(4)模板开孔切割面应垂直(或喇叭口向下)，中间凸出局部不可超越金属板厚的15％
(5)开孔尺寸精度＜±0.01mm
(6)钢网张力：普通35～50 N/cm，Z小应＞25 N/cm，各处张力之差不超越0.5N/cm