SMT鋼網(wǎng)技術(shù)實用教案

1、 表面表面(biomin)貼裝（貼裝（SMT） 一種無需對焊盤進行鉆插裝孔，直接將表面貼裝元器件平貼并焊接于印制板的焊盤表面上與導(dǎo)電(dodin)圖形進行電連接的電子裝聯(lián)技術(shù). 特點(tdin)：元件腳不穿過PCB，元件與焊點共面。第1頁/共52頁第一頁，共53頁。表面表面(biomin)貼裝貼裝電子產(chǎn)品的特點電子產(chǎn)品的特點 1.組裝密度高、電子產(chǎn)品體積小、重量輕，貼片元件的體積和重量只有傳統(tǒng)插裝元件的1/10左右，一般采用SMT之后，電子產(chǎn)品體積縮小(suxio)40%60%，重量減輕60%80%。 2. 可靠性高、抗振能力(nngl)強。焊點缺陷率低。3. 高頻特性好。減少了電磁和射頻干擾

2、。4. 易于實現(xiàn)自動化，提高生產(chǎn)效率。 5. 降低成本達(dá)30% - 50%。節(jié)省材料、能源、設(shè)備、人力、時間等第2頁/共52頁第二頁，共53頁。SMTSMT是電子是電子(dinz)(dinz)裝聯(lián)技術(shù)裝聯(lián)技術(shù)的發(fā)展趨勢的發(fā)展趨勢 其 表 現(xiàn) 在 ： 1 . 電 子 產(chǎn) 品 追 求 小 型 化 ， 使 得 以 前 使 用 的 穿 孔 插 件 元 件 已 無 法 適 應(yīng) 其 要 求 。 2 . 電 子 產(chǎn) 品 功 能 更 完 整 ， 所 采 用 的 集 成 電 路 ( I C ) 因 功 能 強 大 使 引 腳 眾 多 ， 已 無 法 做 成 傳 統(tǒng) 的 穿 孔 元 件 ， 特 別 是 大 規(guī) 模

3、 、 高 集 成 I C ， 不 得 不 采 用 表 面 貼 片 元 件 的 封 裝 。 3 . 產(chǎn) 品 批 量 化 ， 生 產(chǎn) 自 動 化 ， 廠 方 要 以 低 成 本 高 產(chǎn) 量 ， 出 產(chǎn) 優(yōu) 質(zhì) 產(chǎn) 品 以 迎 合 顧 客 ( g k ) 需 求 及 加 強 市 場 競 爭 力 。 4 . 電 子 元 件 的 發(fā) 展 ， 集 成 電 路 ( I C ) 的 開 發(fā) ， 半 導(dǎo) 體 材 料 的 多 元 應(yīng) 用 。 5 . 電 子 產(chǎn) 品 的 高 性 能 及 更 高 裝 聯(lián) 精 度 要 求 。 6 . 電 子 科 技 革 命 勢 在 必 行 ， 追 逐 國 際 潮 流 。 第3頁/共52

4、頁第三頁，共53頁。 SMT是從70年代發(fā)展起來(q li)，到90年代廣泛應(yīng)用的電子裝聯(lián)技術(shù)。由于其涉及多學(xué)科領(lǐng)域，使其在發(fā)展初其較為緩慢，隨著各學(xué)科領(lǐng)域的協(xié)調(diào)發(fā)展，SMT在90年代得到迅速發(fā)展和普及，21世紀(jì)SMT已成為電子裝聯(lián)技術(shù)的主流。 1963年第一只貼裝元件誕生。 2010年是中國引進SMT設(shè)備25年。 現(xiàn)在中國已能生產(chǎn)所有SMT設(shè)備第4頁/共52頁第四頁，共53頁。Screen PrinterMountReflowAOISMT流程(lichng)第5頁/共52頁第五頁，共53頁。Solder pasteSqueegeeStencil印刷(ynshu)Screen PrinterS

5、TENCIL PRINTINGScreen Printer 內(nèi)部(nib)工作圖第6頁/共52頁第六頁，共53頁。 在SMT裝聯(lián)工藝技術(shù)中，印刷工藝是第一環(huán)節(jié)，也是極其重要的一個(y )環(huán)節(jié)。印刷質(zhì)量的好壞會直接影響到SMT焊接直通率的高低，在實際生產(chǎn)過程中，我們發(fā)現(xiàn)60%-70%的焊接缺陷與印刷質(zhì)量有關(guān)。因此，有必要對印刷工藝的各個方面進行研究。在影響印刷工藝的各個方面中，網(wǎng)板的設(shè)計起著舉足輕重的作用 第7頁/共52頁第七頁，共53頁。第8頁/共52頁第八頁，共53頁。模板印刷(ynshu)的實現(xiàn)過程通過刮刀移動將錫膏/紅膠在鋼網(wǎng)開孔位填充后涂布到PCB焊盤上。第9頁/共52頁第九頁，共53

6、頁。一、模板的演變 模板最初是由絲網(wǎng)制成的，因此那時叫網(wǎng)板（mask）。開始是尼龍（聚酯）網(wǎng)，后來由于耐用性的關(guān)系，就有鐵絲網(wǎng)、銅絲網(wǎng)的出現(xiàn)，最后是不銹鋼絲網(wǎng)。但不論是什么材質(zhì)的絲網(wǎng)，均有成型(chngxng)不好、精度不高的缺點。第10頁/共52頁第十頁，共53頁。二、模板(mbn)的構(gòu)成模板由網(wǎng)框、網(wǎng)布、薄片和膠水構(gòu)成(guchng)。1、 網(wǎng)框 網(wǎng)框分活動網(wǎng)框和固定網(wǎng)框，活動網(wǎng)框直接將鋼片安裝在框上，一個網(wǎng)框可以反復(fù)使用；固定網(wǎng)框是用膠水將絲網(wǎng)布粘覆在網(wǎng)框上，后者又通過膠水與鋼片相聯(lián)。固定網(wǎng)框較易獲得均勻的鋼片張力，張力大小一般為352Ncm2。第11頁/共52頁第十一頁，共53頁。 第

7、12頁/共52頁第十二頁，共53頁。2、網(wǎng)布 網(wǎng)布用于固定鋼片和網(wǎng)框，可分為不銹鋼絲網(wǎng)和高分子聚脂網(wǎng)。不銹鋼絲網(wǎng)常用100目左右，可提供(tgng)較穩(wěn)定足夠的張力，只是使用時間過長后， 不銹鋼絲易變形失去張力；聚脂網(wǎng)是有機物，常采有100目，它不易變形，使用壽命長久。第13頁/共52頁第十三頁，共53頁。3、薄片 即用來(yn li)開孔的銅片、不銹鋼片、鎳合金片、聚脂物等。激光模板常采用不銹鋼片。第14頁/共52頁第十四頁，共53頁。4、膠水 用來粘貼網(wǎng)框和鋼片的膠水在模板中作用較大，針對不同的客戶的使用情況，專門采用日本(r bn)雙組份AB膠水及美國3M保護膠水，此膠水可保持牢固的粘著

8、力。并且可抵抗各種模板清洗劑的復(fù)雜清洗。第15頁/共52頁第十五頁，共53頁。 三、模板的制作(zhzu)工藝第16頁/共52頁第十六頁，共53頁。 1、化學(xué)蝕刻法：通過(tnggu)在金屬箔上涂抗蝕保護劑、用銷釘定位感光工具將圖形曝光在金屬箔兩面、然后使用雙面工藝同時從兩面腐蝕金屬箔， 在鋼片上形成開孔。 工藝流程：數(shù)據(jù)文件PCB菲林(fi ln)制作曝光(bo gung)顯影蝕刻鋼 片清 洗張 網(wǎng)第17頁/共52頁第十七頁，共53頁。 化學(xué)蝕刻法特點：一次成型，速度較快，價格較便宜。缺點：易形成沙漏形狀（蝕刻不夠）；或開 口尺寸變大（過度蝕刻）；客觀因素（經(jīng)驗、藥劑、菲林）影響(yngxi

9、ng)大，制作環(huán)節(jié)較多，累積誤差較大，不適合fine pitch模板制作；制作過程有污染，不利于環(huán)保。 第18頁/共52頁第十八頁，共53頁。 2、激光切割法：直接從客戶的原始Gerber數(shù)據(jù)產(chǎn)生，模板制作有良好的位置精度和可再生產(chǎn)性。激光技術(shù)是唯一允許現(xiàn)有的模板進行返工(fn gng)的工藝。 工藝流程：菲 林PCB取坐標(biāo)(zubio)數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)處理激光(jgung)切割打磨張 網(wǎng)第19頁/共52頁第十九頁，共53頁。 激光切割法特點：數(shù)據(jù)制作精度高，客觀因素影響小；梯 形開口利于脫模；可做精密切割；價格適中。缺點：逐個(zhg)切割，制作速度較慢。 第20頁/共52頁第二十頁，共53頁。

10、3、電鑄成型法：通過在一個要形成開孔的基板(或芯模)上顯影光刻膠，然后(rnhu)逐個原子、逐層地在光刻膠周圍電鍍出模板，一種遞增而不是遞減的工藝基板上涂感光(gn gung)膜曝 光顯 影電鑄(din zh)鎳成 型鋼 片清 洗張 網(wǎng)第21頁/共52頁第二十一頁，共53頁。電鑄成型法特點：孔壁光滑，特別適合超細(xì)間距模板(mbn)的制作缺點：工藝較難控制，制作過程有污染，不利于環(huán)保；制作周期長且價格太高。第22頁/共52頁第二十二頁，共53頁。 蝕刻(shk)模板第23頁/共52頁第二十三頁，共53頁。 激光(jgung)模板第24頁/共52頁第二十四頁，共53頁。 電鑄(din zh)模板第

11、25頁/共52頁第二十五頁，共53頁。四、模板(mbn)的后處理 蝕刻及電鑄模板一般不做后處理，這里講的模板后處理主要是針對激光模板而言。 因激光切割后會產(chǎn)生金屬熔渣(rn zh)附著于孔壁及開口處，所以一般要進行表面打磨；當(dāng)然，打磨也不僅僅是出去熔渣(rn zh)（毛刺），它同時也是對鋼片表面進行粗化處理，增加表面摩擦力，以利于錫膏滾動，達(dá)到良好的下錫效果；第26頁/共52頁第二十六頁，共53頁。 有必要地話，還可以選擇“電拋光”，以完全出去(ch q)熔渣（毛刺），改善孔壁。與電鑄(din zh)媲美的電拋光模板第27頁/共52頁第二十七頁，共53頁。五、激光模板制作(zhzu)所需的資料

12、制作激光模板需要以下資料：1、PCB 2、菲林 3、數(shù)據(jù)文件制作模板的資料要求：PCB：版本正確，無變形、損壞(snhui)、斷裂；菲林：包括SMD層及絲印層，并注明正反 面，確保未受冷受熱，無折痕； 第28頁/共52頁第二十八頁，共53頁。數(shù)據(jù)文件： 數(shù)據(jù)文件有多種格式：GERBER、*.PCB、*.PDF、HPGL、*.JOB、*.GWK、*.CWK、*.PWK、*.DXF等； 以及(yj)下列軟件設(shè)計的數(shù)據(jù)：PROTEL、CAM350、PADS2000、POWERPCB、AUTOCADR14(2000)、CLENT98、V2001等。第29頁/共52頁第二十九頁，共53頁。 數(shù)據(jù)過大時應(yīng)

13、壓縮后傳送，可使用*.ZIP、*.ARJ、*.LZH等任何壓縮格式。 數(shù)據(jù)必須(bx)含有SMT solder paste layer（含有Fiducial Mark數(shù)據(jù)和PCB外形數(shù)據(jù)），還必須(bx)含有字符層數(shù)據(jù)，以便檢查數(shù)據(jù)的正反面、元件類別等。第30頁/共52頁第三十頁，共53頁。 下面我們對GERBER文件進行一下簡單的了解： GERBER文件是美國GERBER公司提出的一種數(shù)據(jù)格式；它是將PCB信息轉(zhuǎn)化成多種光繪機能( jnng)識別的電子數(shù)據(jù)，亦稱光繪文件。GERBER文件是一種有X、Y坐標(biāo)和附加命令的軟件結(jié)構(gòu)，GERBER格式正式學(xué)名叫“RS274格式”。它已經(jīng)成為PCB行業(yè)

14、的標(biāo)準(zhǔn)格式文件。第31頁/共52頁第三十一頁，共53頁。六、SMT模板(mbn)制作技術(shù)要求 錫膏網(wǎng)制作(zhzu)： 一、網(wǎng)框 二、繃網(wǎng)方式 三、鋼片厚度 四、MARK點刻法 五、字符 六、開口通用規(guī)則 七、模板設(shè)計 八、補充裸銅板及無鉛鋼網(wǎng)一般開孔原則第32頁/共52頁第三十二頁，共53頁。 一、網(wǎng)框：框架(kun ji)尺寸根據(jù)印刷機的要求而定，以DEK265和MPM UP2000機型為例，框架(kun ji)尺寸為736*736mm（29*29inch), 采用鋁合金, 框架(kun ji)型材規(guī)格為40*40mm （1.5*1.5inch) 第33頁/共52頁第三十三頁，共53頁。

15、二、 繃網(wǎng)方式 若須電解拋光先將鋼片電拋光處理,保證鋼片光亮,無刺,然后選擇合適的繃網(wǎng)方式。 常用繃網(wǎng)方式： 1） 黃膠+DP100(或DP100里面全封膠)+背面貼鋁膠 帶; 2） 黃膠+里面、背面貼鋁膠帶; 超聲波清洗繃網(wǎng)方式： 1） 黃膠+日本AB膠，兩面(lingmin)全封膠，留絲網(wǎng); 2） 黃膠+日本AB膠，兩面(lingmin)全封膠，不留絲網(wǎng); 3） DP420兩面(lingmin)全封膠，留絲網(wǎng).第34頁/共52頁第三十四頁，共53頁。 三、 鋼片 1. 鋼片厚度的選擇 1）常用鋼片厚度可選擇。 2）為保證足夠的錫漿/膠水量及保證焊接(hnji)質(zhì)量，常用推薦鋼片厚度為：印膠

16、網(wǎng)為0.18mm-0.2mm, 印錫網(wǎng)為0.1mm-0.15mm; 3）如有重要器件（如QFP 、0201、0402、BGA等元件），為保證印錫量和焊接(hnji)質(zhì)量，印錫網(wǎng)鋼片厚度 請參照附表(一). 2. 鋼片尺寸 為保證鋼網(wǎng)有足夠的張力和良好的平整度，通常建議鋼片邊緣距網(wǎng)框內(nèi)側(cè)保留有2030mm.第35頁/共52頁第三十五頁，共53頁。 四、 MARK點刻法 視客戶的印刷(ynshu)機而定，有印刷(ynshu)面半刻，非印刷(ynshu)面半刻，兩面半刻，全刻透封黑膠和全刻透不封黑膠。第36頁/共52頁第三十六頁，共53頁。 五、字符 為能方便區(qū)分鋼網(wǎng)適合生產(chǎn)的機型、使用狀況以及與客

17、戶之間的溝通，通常建議在鋼網(wǎng)上刻以下字符： K.W.E EP STENCIL 客戶型號（MODEL） 本廠編號(bin ho)（P/C） 鋼片厚度（T） 生產(chǎn)日期（DATE）如果為電拋光模板,則刻上 EP STENCIL字樣;如果為電鑄(din zh)模板,則刻上EF STENCIL字樣;如果不需要電拋光,則不刻 EP STENCIL字樣.第37頁/共52頁第三十七頁，共53頁。 六、有鉛錫膏開口通用規(guī)則(guz) 1、測試點,單獨焊盤、螺絲孔,插裝焊盤，若客戶無特殊說明則不開口；如果開孔，則插裝焊盤、螺絲孔在客戶無特殊要求情況下，要求避通孔處理。 2、焊盤邊緣有通孔且孔徑時，客戶如無特殊要求

18、則需要避通孔處理；對于焊盤中間有通孔時，不需要避孔處理，但要適當(dāng)加大焊盤開口，以增加焊錫量。第38頁/共52頁第三十八頁，共53頁。七、模板設(shè)計 1、開口尺寸 開口尺寸和鋼片厚度決定了印到PCB上的錫膏或膠水的量。完成一個印刷過程后，錫膏或膠水應(yīng)填滿模板的開口，PCB與模板分離時，焊錫膏或膠水應(yīng)非常容易地承印到PCB的焊盤上。影響焊錫膏或膠水從模板開口釋放到PCB焊盤效果的三個主要因素(yn s)為: A：面積比/寬厚比 B:孔壁形狀 C:孔壁光滑度 設(shè)計依據(jù)： 三球定律 至少有三個最大直徑的錫珠能垂直排在模板的厚度方向上 至少有三個最大直徑的錫珠能水平排在模板的最小孔的寬 度方向上 模板開口

19、一般設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為：面積比，寬厚比第39頁/共52頁第三十九頁，共53頁。2 2、印錫模板開孔設(shè)計 1). 1). 常見元件(yunjin)(yunjin)焊盤的修改A A 帶引腳SMDSMD元件(yunjin)(yunjin)修改（如等）一般是寬度方向減少1.2-3.1mil(1.2-3.1mil(一般為pithpith的一半),),長度方向減少2.0-5.1mil.2.0-5.1mil.對于小pithpith的元件(yunjin)(yunjin)可四周倒圓角, ,有利于模板清洗及下錫。B B 塑封BGABGA（PBGAPBGA） 模板開口直徑減小0.05 mm2.0 mil0.05 mm2.

20、0 mil。 C C 陶瓷封裝BGABGA（C BGAC BGA） 模板開口直徑一般增大0.05-0.08 mm2.0-3.1 mil0.05-0.08 mm2.0-3.1 mil；或者模板用0.2 mm(7.9 mil)0.2 mm(7.9 mil)厚度的鋼片。D D 小BGABGA和CSPCSP 一般開口為正方形，四角倒圓角。第40頁/共52頁第四十頁，共53頁。2).Chip元件的修改(xigi)A 二極管通常采用1：1開口B 阻容件 改變開口的幾何形狀有利于減少回流焊后的錫球。所有這些設(shè)計的目的在于減少過多焊錫膏擠壓到元件下面。最主要開口形式如下圖(0402 ,0201等1：1開口，0

21、603以上防錫珠）第41頁/共52頁第四十一頁，共53頁。3 3、印膠模板開孔設(shè)計 膠水網(wǎng)鋼片常采用厚度(hud)(hud)，開口位置在元件兩焊盤中心，開口形狀一般為長條形或圓孔, ,如下圖所示：第42頁/共52頁第四十二頁，共53頁。IC、QFP、SOT等其他(qt)器件常也可用圓形或長條形開孔第43頁/共52頁第四十三頁，共53頁。八. 對于無鉛工藝制程或裸銅板，SMT模板開口原則： 印錫后不能露焊盤 1) CHIP類型元件外三邊按面積共加大1015%,保持內(nèi)距不變，再按有鉛要求修改. 2) IC類元件（包括排插）長度向外加，寬度(kund)按有鉛要求修改，可適當(dāng)加 寬一點。 3) 排阻排

22、容類元件，長度向外加，寬度(kund)可按有鉛要求修改。 4) 其他元件同上述要求不變（開孔可適當(dāng)加大一些避免漏銅）.第44頁/共52頁第四十四頁，共53頁。模板開口設(shè)計(shj)小貼士：1、細(xì)間距IC/QFP，為防止應(yīng)力集中，最好兩頭圓角；開方形孔的uBGA及0402、0201件也一樣；2、片狀元件的防錫珠開法最好選擇內(nèi)凹開法，這樣可以有效地預(yù)防元件墓碑；3、模板設(shè)計(shj)時，開口寬度應(yīng)至少保證4顆最大錫球能順暢通過。第45頁/共52頁第四十五頁，共53頁。七、模板(mbn)的使用SMT模板是一個“嬌氣”的精密模具，因此，使用時應(yīng)注意：1、輕拿輕放；2、使用前應(yīng)清洗（抹拭）模板，以去除運

23、輸過程攜帶的污物；3、錫膏或紅膠要攪拌均勻，以免(ymin)堵塞開孔；4、印刷壓力調(diào)到最佳，以刮刀剛好刮盡模板上的錫膏（紅膠）時的壓力最好。5、印刷時最好使用貼板印刷；6、刮刀行程走完后，可能地話，最好停2-3秒再脫模，且脫模速度不宜過快；7、不可用硬物或鋒利的刀具撞擊模板；8、模板使用完后應(yīng)及時清洗干凈，并回包裝箱，置于專用儲藏架上。第46頁/共52頁第四十六頁，共53頁。八、模板的清洗 SMT模板在使用的前、中、后都要進行清洗，在使用前應(yīng)抹拭；在使用過程中也要定期擦拭模板底部，以保持模板脫模順暢；使用后更要及時清洗模板，以便下次還能得到同樣好的脫模效果。 模板的清洗方式一般有擦拭和超聲波清

24、洗：擦拭：用預(yù)先浸泡了清潔劑的不起毛抹布（或?qū)Ｓ媚０宀潦眉垼┤ゲ潦媚０?，以清除未固化的錫膏或膠劑。特點是方便、不受時間限制、成本低；缺點是不能徹底地清潔模板，尤其是密間距模板。 另外，有些印刷機帶有自動擦拭功能(gngnng)，可設(shè)定印了幾次后自動擦拭模板底部。這個過程也是用專用的模板擦拭紙，而且動作前機器會先噴射清潔劑在紙上。第47頁/共52頁第四十七頁，共53頁。 超聲波清洗：超聲波清洗主要有浸泡式和噴霧式兩種，還有一些廠家用一種半自動式的超聲波清洗機清洗模板； 清洗劑的選擇 理想的模板清洗劑必須是實用的，有效的，以及對人和環(huán)境都安全的，同時(tngsh)它還必須能夠很好地清除模板上的錫膏（膠劑）?，F(xiàn)在有專門的模板清潔劑，但它可能會把模板洗掉，使用時應(yīng)慎重。若無特別要求，可用酒精或去離子水代替模板專用清潔劑。第48頁/共52頁第四十八頁，共53頁。九、影響模板(mbn)品質(zhì)的因素以下幾個因素會影響到模板的品質(zhì)：1、制作工藝 前面我們有探討模板的制作工藝，可以知道，最好的工藝應(yīng)當(dāng)是激光( jgung)切割后做電拋光處理。化學(xué)蝕刻機電鑄都存在做菲林、曝光、顯影等較易產(chǎn)生誤差的工藝，而且