SMT 钢网、网板设计.ppt

钢网设计钢网设计SMT工艺制程控制2021/7/11钢网设计印刷或滴注印刷或滴注贴贴 片片回回 流流印刷引起的工艺问题占：印刷引起的工艺问题占：SMT过程过程70％↑2021/7/12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2021/7/13一一. 钢网的设计要求钢网的设计要求正确的锡膏量或胶量正确的锡膏量或胶量 →可靠的焊点或粘结强度可靠的焊点或粘结强度良好的释放后外形良好的释放后外形 →可靠稳定的接触可靠稳定的接触容易定位和印刷容易定位和印刷 →良好的工艺管制能力良好的工艺管制能力2021/7/14影响钢网设计的因素影响钢网设计的因素2021/7/15胶量的需求胶量的需求考虑因素l器件的重量l焊盘间距l器件的STAND OFF值的大小l器件在贴片过程中不至于使胶污染焊盘和焊端2021/7/16二二. 钢网材料与制造工艺钢网材料与制造工艺——常用钢网材料的比较常用钢网材料的比较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★ ★ ★★ ★★ ★★ 细间距开口的能力★ Note★ ★Note★ ★Note：需要电抛光工艺2021/7/17常用钢网材料的比较常用钢网材料的比较（（ 以以 黄黄 铜铜 为为 基基 准准 ））Material密度抗拉强度杨氏模量CTE价格黄铜1.01.01.01.01.0不锈钢0.971.81.70.61.4镍1.10.71.90.72.9钼1.52.13.00.32.042号合金1.12.01.60.32.22021/7/18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2021/7/19钼和不锈钢钢网的比较不锈钢钼钼材网板的孔壁更光滑2021/7/110钢网加工方法——化学腐蚀工艺§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CAD DATA↓Manufacturer-dependent Correction factor↓Photo-land pattern↓Etching Process↓Framing2021/7/111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¯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2021/7/112钢网加工方法——激光切割工艺Ø常用在不锈钢材料上Ø从钢网的底部切割以获得梯性开孔孔壁Ø投资大（有时价格较高）Ø多开孔情况下制造速度较慢Ø能处理微间距技术CAD DATA↓Auto-data-conversion↓fed to machine↓Cutting Process↓Framing 缺点►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成本和质量的改进使这门技术更加受到欢迎☆☆☆☆ ☆☆2021/7/113钢网加工方法——电铸工艺§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，不利于锡膏滚动CAD DATA↓Manufacturer-dependent Correction factor↓Photo-land pattern↓Etching & forming Process↓Framing2021/7/114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光前抛光后抛光的效果腐蚀工艺激光工艺2021/7/115不同工艺孔壁的比较2021/7/116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2021/7/117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 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2021/7/118三. 钢网的开孔设计开孔尺寸设计的基本原则Lmax＝W+0.3W/D2Wmin = 5 × solder powder size2021/7/119印刷不良造成的焊接缺陷少锡少锡锡珠锡珠立碑立碑连锡连锡红胶上焊盘红胶上焊盘掉件掉件2021/7/120钢网开口的一般原则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)≥0.66D－钢片厚度2021/7/121钢片厚度的选择钢片厚度的选择钢片厚度的选择原则：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，0.2mm，0.25mm2021/7/122钢片厚度的选择——按开口(不锈钢材料)钢网厚度0.12mm（电抛光）0.12mm0.15mm0.18~0.2mm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*0.3mm且长*宽≤3mm*3mm长*宽≥0.44mm*0.44mm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*3mm2021/7/123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2021/7/124焊膏印刷钢网开口设计——chip元件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=0.1②0805以上（含0805）封装（电感元件、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=0.15③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=0.152021/7/125焊膏印刷钢网开口设计——chip元件§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2021/7/126焊膏印刷钢网开口设计——小外形晶体类2021/7/127焊膏印刷钢网开口设计——小外形晶体类2021/7/128焊膏印刷钢网开口设计——小外形晶体类2021/7/129焊膏印刷钢网开口设计——小外形晶体类2021/7/130焊膏印刷钢网开口设计——小外形晶体类2021/7/131焊膏印刷钢网开口设计—— 表贴晶振2021/7/132焊膏印刷钢网开口设计—— 阻排2021/7/133焊膏印刷钢网开口设计—— 周边型引脚IC2021/7/134焊膏印刷钢网开口设计—— BGA2021/7/135焊膏印刷钢网开口设计—— BGA2、CBGA，CCGA①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2021/7/136焊膏印刷钢网开口设计—— BGA维修用植球小钢网开口设计为圆形，其直径比BGA上小锡球的直径大0.15mmBGA维修用植球小钢网的厚度统一为0.3mm2021/7/137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×(0.2234R1＋r)；R1－脚焊缝的半径； 注：在实际的工程运算中，V可以忽略掉：2021/7/138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2021/7/139焊膏印刷钢网开口设计——大焊盘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2021/7/140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：（钢网开口尺寸见下页）2021/7/141印胶钢网开口设计——Chip件器件封装开口宽度W开口长度B06030.4＝Y08050.45＝Y12060.55＝Y12100.55＝Y18080.6＝Y18120.6＝Y18250.7＝Y20100.9＝Y22200.9＝Y22250.9＝Y25121＝Y32181.2＝Y47321.2＝YSTC32160.51.6STC35280.62.8STC60320.83.2STC734314.3*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。

2021/7/142印胶钢网开口设计—— 小外形晶体管2021/7/143印胶钢网开口设计—— 小外形晶体管2021/7/144印胶钢网开口设计—— SOIC§钢网开口设计如下图所示：2021/7/145四. 钢网制作指标——结构要求P良好的平整度P四面平衡的张力和良好的应力应变能力P位处中央的印刷图形P足够的钢网面积对印刷图形比2021/7/146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！！2021/7/147其他设计和考虑§孔壁粗糙度：例如小于3um.§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.§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.2021/7/148制造方法：Laser Cutting□Laser Cutting + Electro-polish□Electro-forming□Chemical Etching检验项目检验内容检验结果要求测量结果ACCUAIREJ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√铝框垂直度≤1/150mmOK√铝框平整度＜1.5mm＜0.7mm√四角及中间张力(N/CM)＞3012345√3837393739Power Stencil 模板检验报告模板检验报告Model: CR01E8FB REV.0 TOP P/C: SN01112531 , T: 0.15mm Date: 2002-11-11 表格编号：PG-4-27-B2021/7/149参考资料1.IPC-7525 Stencil Design Guidelines2.IPC-SM-782A*Surface Mount Design and Land Pattern Standard (includes amendment 1)2021/7/150讲课结束谢谢大家2021/7/151 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！。