SMT 钢网、网板设计

钢网设计SMT工艺制程控制钢网设计印刷或滴注贴片回流印刷引起的工艺问题占：SMT过程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影响钢网设计的因素YGWHXTL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器件的重量焊盘间距器件的STANDOFF值的大小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★★★★★★★★★★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1.01.01.01.01.0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1.12.01.60.32.2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。stepstencil用单面最经济和常用的技术最适合stepstencil制作CADDATA↓Manufacturer-dependentCorrectionfactor↓Photo-landpattern↓EtchingProcess↓Framing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。钢网加工方法——激光切割工艺常用在不锈钢材料上从钢网的底部切割以获得梯性开孔孔壁投资大（有时价格较高）多开孔情况下制造速度较慢能处理微间距技术CADDATA↓Auto-data-conversion↓fedtomachine↓CuttingProcess↓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☆☆☆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CADDATA↓Manufacturer-dependentCorrectionfactor↓Photo-landpattern↓Etching&formingProcess↓Framing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LW开孔尺寸设计的基本原则Lmax＝W+0.3W/D2Wmin=5×solderpowdersize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钢网开口的一般原则LW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:Arearatio=L*W/(2*(L+W)*D)≥0.66D－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，0.2mm，0.25mm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*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=0.15采用如下图所示“V”形开口。XABYCR图五（具体的开口尺寸见下页）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的关系特殊说明：发光二极管器件外形封装AXBYA=X-0.1B=Y-0.1图六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：图七焊膏印刷钢网开口设计——小外形晶体类2、SOT89X1X2X3Y1Y2A1A2A3B1B2B3图八尺寸对应关系：A1=X1；A2=X2；A3=X3B1=Y1；B2=Y2；B3=1.6mm焊膏印刷钢网开口设计——小外形晶体类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）X1Y1Y2A1B1B2图十二尺寸对应关系：A1=2/3*X1B1=2/3*Y1；B2=Y2焊膏印刷钢网开口设计——表贴晶振AXBYA=X-0.3B=Y-0.3图十五2、对于两脚晶振焊盘设计如右图，按照1:1开口。图十六1、对于四脚晶振焊盘设计如右图所示。焊膏印刷钢网开口设计——阻排开口设计与焊盘为1：1的关系，如下图：焊膏印刷钢网开口设计——周边型引脚IC1、Pitch≤0.65mm的ICXYABX=A，B=0.9*YR圆弧倒角R=0.05图十七2、Pitch＞0.65mm的ICXYABX=A，B=YR圆弧倒角R=0.08图十八焊膏印刷钢网开口设计——BGA1、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图二十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。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0.15mm。BGA维修用植球小钢网的厚度统一为0.3mm特殊说明：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：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：WAYB图二十五（钢网开口尺寸见下页）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。印胶钢网开口设计——小外形晶体管XAYBCA=XB=1/2YC=0.4图二十六CDBC=3.8D=1.4B=1.5图二十七1、SOT232、SOT89印胶钢网开口设计——小外形晶体管3、SOT143WAXW=0.45A=1/2X图二十八BAWA=1/3*BW=1.0图二十九4、SOT2525、SOT223BACA=1/2*BC=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：WALBW=0.35*AL=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图三十一四.钢网制作指标——结构要求良好的平整度四面平衡的张力和良好的应力应变能力位处中央的印刷图形。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