技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)_鋼網(wǎng)開口設(shè)計技術(shù)規(guī)范

SMTSTENCIL 交流重點 旨在加強(qiáng)我們的技術(shù)交流與技術(shù)服務(wù) 促進(jìn)彼此的溝通和了解重點介紹STENCIL工藝和設(shè)計錯漏之處 在所難免 懇請各位批評指正 SMT模板的重要 好的模板得到好的印刷結(jié)果 然后自動化幫助使其結(jié)果可以重復(fù) 模板的采購不僅是裝配工藝的第一步 它也是最重要的一步 模板的主要功能是幫助錫膏的沉積 deposition 目的是將準(zhǔn)確數(shù)量的材料轉(zhuǎn)移到光板 barePCB 上準(zhǔn)確的位置 錫膏阻塞在模板上越少 沉積在電路板上就越多 因此 當(dāng)在印刷過程中某個東西出錯的時候 第一個反應(yīng)是去想到模板 應(yīng)該記住 還有比模板更重要的參數(shù) 可影響其性能 這些變量包括印刷機(jī) 錫膏的顆粒大小和黏度 刮刀的類型 材料 硬度 速度和壓力 模板從PCB的分離 密封效果 阻焊層的平面度 和元件的平面性 一 SMT模板類型 化學(xué)蝕刻激光切割電鑄成型 當(dāng)用于最緊密的間距為0 025 0 635mm 以上的應(yīng)用時 化學(xué)腐蝕 chem etched 模板和其它技術(shù)同樣有效 相反 當(dāng)處理0 020 0 5mm 以下的間距時 應(yīng)該考慮激光切割和電鑄成形的模板 雖然后面類型的模板對0 025 以上的間距也很好 但對其價格和周期時間可能就難說了 1 1化學(xué)蝕刻 化學(xué)蝕刻的不銹鋼模板的制作是通過在金屬箔上涂抗蝕保護(hù)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 由于工藝是雙面的 腐蝕劑穿過金屬所產(chǎn)生的孔 即開口 不僅從頂面和底面 而且也水平地腐蝕 該技術(shù)的固有特性是形成刀鋒 或沙漏形狀 當(dāng)在0 020 0 5mm 以下間距時 這種形狀產(chǎn)生一個阻礙錫膏的機(jī)會 1 1化學(xué)蝕刻 關(guān)鍵工藝控制要素STENCIL開孔設(shè)計FILM制作精度曝光量控制側(cè)腐蝕控制和補(bǔ)償腐蝕液控制 1 2激光切割 直接從客戶的原始Gerber數(shù)據(jù)產(chǎn)生 激光切割不銹鋼模板的特點是沒有攝影步驟 因此 消除了位置不正的機(jī)會 模板制作有良好的位置精度和可再生產(chǎn)性 Gerber文件 在作必要修改后 傳送到 和直接驅(qū)動 激光機(jī) 物理干涉少 意味著出錯機(jī)會少 雖然有激光光束產(chǎn)生的金屬熔渣 蒸發(fā)的熔化金屬 的主要問題 但現(xiàn)在的激光切割器產(chǎn)生很少容易清除的熔渣 1 2激光切割 關(guān)鍵工藝控制要素STENCIL開孔設(shè)計激光切割參數(shù)調(diào)校激光燈管能量衰減控制 1 3電鑄成型 一種遞增而不是遞減的工藝 制作出一個鎳金屬模板 具有獨特的密封特性 減少錫橋和對模板底面清潔的需要 該工藝提供近乎完美的定位 沒有幾何形狀的限制 具有內(nèi)在梯形的光滑孔壁和低表面張力 改進(jìn)錫膏釋放 鎳沉積在銅質(zhì)的陰極心上以形成開孔 一種光敏干膠片疊層在銅箔上 大約0 25 厚度 膠片用紫外光通過有模板圖案的遮光膜進(jìn)行聚合 經(jīng)過顯影后 在銅質(zhì)心上產(chǎn)生陰極圖案 只有模板開孔保持用光刻膠 photoresist 覆蓋 然后在光刻膠的周圍通過鍍鎳形成了模板 在達(dá)到所希望的模板厚度后 把光刻膠從開孔除掉 電鑄成型的鎳箔通過彎曲從銅心上分開 一個關(guān)鍵的工藝步驟 1 3電鑄成型 關(guān)鍵工藝控制要素STENCIL開孔設(shè)計基板圖形制作精度電沉積藥液控制厚度均勻性控制基板剝離 1 4工藝比較 參數(shù)比較 1 4工藝比較 應(yīng)用比較 1 5混合工藝 腐蝕與激光STEP DOWNSTEP UP電拋光 1 5混合工藝 局部減薄模板用較厚模板印刷FP或 FP元件錫膏時應(yīng)用如用0 13 0 15厚模板 0 5 BGA處需減薄到0 1減薄量一般不超過0 05 L 至少應(yīng)大于0 1 用電鑄或腐蝕實現(xiàn)一般常用B工藝 A 減薄在PCB接觸面B 減薄在印刷面 電拋光 在激光光束熔斷金屬的同時 金屬熔渣 蒸發(fā)的熔化金屬 造成孔壁粗糙 增加開口孔壁磨擦力 影響錫膏的脫模性 但是 電拋光技術(shù)的出現(xiàn) 可以提供光滑的孔壁和良好的錫膏釋放 二 模板設(shè)計 設(shè)計依據(jù)設(shè)計要素數(shù)據(jù)形式工藝方法選擇材料厚度選擇外框選擇印刷格式設(shè)計開孔設(shè)計常見SMT工藝缺陷分析常見SMT錫膏印刷缺陷分析 2 1設(shè)計依據(jù) 1 理論依據(jù)總原則 在保證足夠錫量的情況下應(yīng)使錫膏有效釋放三球定律 至少有三個最大直徑的錫珠能排在模板的厚度方向和最小開孔的寬度方向?qū)捄癖?AspectRatio W T 1 5面積比 AreaRatio L W 2 L W T 0 66 2 1設(shè)計依據(jù) 2 實際應(yīng)用印刷機(jī) 印刷機(jī)要求STENCIL外框 MARK點在哪面 印刷格式等PCB 待裝配PCB要求哪些需開孔 哪些不需要工藝 印刷膠水還是錫膏 有何種工藝缺陷 是否通孔元件使用SMT工藝 測試點是否開孔 裝配密度 裝配密度越高對STENCIL要求越高產(chǎn)品類別 產(chǎn)品裝配質(zhì)量要求越高對STENCIL要求越高 2 2設(shè)計要素 數(shù)據(jù)形式工藝方法要求材料要求材料厚度要求框架要求印刷格式要求開孔要求其他工藝需求 2 2設(shè)計要素 1 數(shù)據(jù)形式GERBER文件格式 RS 274D或RS 274X常用CAD軟件一般可由生產(chǎn)商進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換 如ALEGRO EAGLE ECAM PADS PROTEL ACAD PCCAM PCGERBERetc 2 3數(shù)據(jù)形式 GERBER格式 GERBER文件是美國GERBER公司提出的一種數(shù)據(jù)格式 GERBER文件分為普通GERBERRS 274D文件和加強(qiáng)GERBERRS 274X文件 普通GERBERRS 274D格式的文件中不包含D CODE文件 它結(jié)合D CODE文件 定義了圖形的起始點以及圖形形狀及大小 加強(qiáng)GERBERRS 274X格式的文件已包含D CODE文件 它自身定義了圖形的起始點以及圖形形狀及大小 D CODE文件定義了電路中線路 孔 焊盤等圖形的形狀及大小 2 3數(shù)據(jù)形式 2 3數(shù)據(jù)形式 此數(shù)據(jù)中不包含D CODE 此數(shù)據(jù)中不包含D CODE 2 3數(shù)據(jù)形式 此段告訴我們GERBER文件是英制2 3格式 小數(shù)點前有兩位數(shù) 小數(shù)點后有三位數(shù) D10是0 05X0 07inch的橢圓 D20是0 1inch的圓 D191是0 062X0 062inch的長方形 2 4工藝方法選擇 2 5材料厚度選擇 根據(jù)不同的元件選擇相應(yīng)的鋼片厚度 主要依據(jù)最小開孔和最小間距為考慮 重點兼顧其它 詳見下表或可根據(jù)公式進(jìn)行計算得出 若焊盤尺寸L 5W時 則按寬厚比計算鋼片的厚度 T W 1 5若焊盤呈正方形或圓形 則按面積比計算鋼片的厚度 T L W 1 32X L W 2 5材料厚度選擇 上表羅例出對一些典型貼裝器件的開孔設(shè)計中的寬厚比 面積比 0 5mm間距的QFP 在0 12厚的模板上開口為0 25 1 27mm 得到2 0的寬厚比 0 4mm間距的QFP 在0 12的模板上開口0 15 1 27mm 得到的1 4的寬厚比 很明顯錫膏釋放將較為困難 怎么辦 幾種可選擇的方式 a 增加開口寬度 增加到0 2mm將寬厚比增加到1 6 b 減少厚度 選擇鋼片厚度變?yōu)? 1mm 寬厚比也增加到1 6 c 選擇在pitch0 4mmQFP上做stepdown d 選擇一種非常光滑的孔壁質(zhì)量的模板 電拋光模板 電鑄模板 2 5材料厚度選擇 元件開口設(shè)計及對應(yīng)鋼片厚度表 2 6外框選擇 根據(jù)客戶使用的印刷機(jī)對應(yīng)相應(yīng)規(guī)格型材的網(wǎng)框 常見印刷機(jī)對STENCIL要求一覽表 2 7印刷格式設(shè)計 印刷格式 印刷區(qū)域在整個STENCIL中的位置及方向位置要求決定于印刷機(jī)的要求方向要求決定于用戶自動生產(chǎn)線之工藝要求四周絲網(wǎng)區(qū)域至少應(yīng)有20mm以保證足夠的張力和彈性最邊緣開孔到內(nèi)粘接邊應(yīng)有50mm以保證刮刀行程請參見 常見印刷機(jī)對STENCIL要求一覽表 2 8開孔設(shè)計 必須符合設(shè)計理論依據(jù)設(shè)計最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是尺寸 形狀兩要素必須保證 有利于錫膏釋放和脫模 有利于改善工藝缺陷影響錫膏釋放的三大要素是 寬厚比和面積比 孔壁幾何形狀 孔壁粗糙度開孔設(shè)計須遵循一般通用規(guī)則 但須以現(xiàn)場工藝環(huán)境作為基礎(chǔ) 2 8開孔設(shè)計 若要了解Stencil的開口規(guī)范的話 那么我們必須先了解器件的焊盤形狀及焊盤尺寸 當(dāng)然最另外一個重要的還有不能忽略器件本身的爬錫要求 器件的分類不外乎有表面組裝元件 SurfaceMountedComponents 表面組裝器件 SurfaceMountedDevices SMC器件主要有矩形片式元件 圓柱形片式元件 復(fù)合片式元件 異形片式元件 SMD器件主要有片式晶體管和集成電路 集成電路又包括SOP SOJ PLCC QFP BGA CSP等 焊盤寬度 焊盤長度 焊盤的中心間距 焊盤間空格寬度 2 8開孔設(shè)計 焊膏印刷是表面貼裝工藝中第一個關(guān)鍵工藝 特別是對于細(xì)間距的組裝件 由于器件引線尺寸和引線線間隔很小 焊膏過程中印刷需要精細(xì)的工藝控制 而印刷焊膏用的Stencil模板是關(guān)鍵的工藝條件之一 為了控制焊接過程中出現(xiàn)焊球或橋接等質(zhì)量問題 模板開口的尺寸通常情況下比焊盤圖形尺寸略小 特別是對于0 5mm以下細(xì)間距器件來說 開口寬度應(yīng)比相應(yīng)焊盤寬度縮減15 20 由此引起的焊料量缺少可以通過適當(dāng)加長焊盤長度方向設(shè)計尺寸來彌補(bǔ) 當(dāng)設(shè)計已經(jīng)定型或由于電路要求器件改型 如器件電極高度增加 而無法改變焊盤尺寸時 如發(fā)現(xiàn)回流焊后焊料量不足 爬升不夠時 可以在制作模板時將開口尺寸在焊盤的長度方向上適當(dāng)向外加大 但這樣做由于焊膏已經(jīng)超出焊盤印延伸到了印制板 PCB 的阻焊層 S M 上 會導(dǎo)致在器件端頭周圍出現(xiàn)焊球 SolderBeading 此法在一般的情況下基本可以滿足器件爬錫高度的要求 但是我們還是要應(yīng)慎重使用 對于Chip器件的開口而言 主要一點就是防錫珠 SolderBeading 處理 2 8開孔設(shè)計 CHIP件開孔設(shè)計 0201的開口方式 0201器件的Stencil的開口建議 在焊盤 Pad 的兩側(cè)邊放大 在焊盤的兩頭縮小約5 焊盤間距必須保證大於0 009 0 009 0 015 0 018 0 012 Spacing ComponentPCBPad AttachmentPad 2 8開孔設(shè)計 CHIP件開孔設(shè)計 0402元件 面積加大10 當(dāng)間隙小于0 4mm時需外移至0 4mm 當(dāng)間隙大于0 4mm時需內(nèi)擴(kuò)至0 4mm 2 8開孔設(shè)計 CHIP件開孔設(shè)計 0603元件 面積加大5 保證間距0 6 當(dāng)間距小于0 6時外移至0 6mm 大于0 72mm時內(nèi)擴(kuò)至0 72mm 0603元件開孔 2 8開孔設(shè)計 CHIP件開孔設(shè)計 0805以上 含0805 元件開孔 L W L 3 W 3 2 8開孔設(shè)計 SOT開孔設(shè)計 SOT252開孔方式 W L W1 L1 L2 W1 90 WL1 2 3LL2 1 2L1中間架橋 橋?qū)? 3mm 2 8開孔設(shè)計 SOIC PLCC QFP開孔設(shè)計 PITCH 0 8 1 27mm W L為1 1 并兩端倒圓角 寬一般取值在45 60 之間 PITCH 0 635 0 65mm W 0 32mm L為1 1并兩端倒圓角 PITCH 0 5mm W 0 24mm L為1 1并兩端倒圓角 PITCH 0 4mm W 0 19mm L外移0 1mm后 再向外加長0 05mm并兩端倒圓角 PITCH 0 3mm W 0 16MM L外移0 1mm 并兩端倒圓角 若長度 0 8mm時 長向外加長0 15mm 以上如若L 1mm時 其L需向外擴(kuò)0 1mm 2 8開孔設(shè)計 QFN元件開孔設(shè)計 2 8開孔設(shè)計 BGA BGA開孔設(shè)計 BGA開孔可按以下參考進(jìn)行制作 原則上其開孔的CIR取值為PITCH的55 如開成SQ狀其取值為PITCH的45 并倒R 0 02mm的圓角 PITCH 0 5mm的除外 PITCH 0 5mm CIR 0 30mm或SQ 0 28mm 倒R 0 02mm的圓角 大BGA開孔分外三圈 內(nèi)圈和中心部分 大BGA區(qū)分條件 Pitch 1 27mm 腳數(shù) 256 外三圈CIR 0 55 Pitch 內(nèi)圈CIR 0 5 Pitch 中心部分1 1開孔 2 8開孔設(shè)計 膠水模板開孔設(shè)計 開口要求如下 0402元件寬開0 26mm 長加長5 0603元件寬開0 28mm 長加長10 0805元件寬開0 32mm 長加長10 1206元件寬開0 42mm 長加長10 1206以上元件寬開38 長加長10 當(dāng)0603元件間隙大于0 7mm時 寬開0 32mm當(dāng)0805元件間隙大于0 9mm時 寬開0 35mm當(dāng)1206元件間隙大于1 2mm時 按38 開孔 2 9常見SMT工藝缺陷分析 錫珠 SOLDERBALL 橋連 BRIDGE 共面 COMPLANATION 移位 OFFSET 墓碑 TOMBSTONE 潤濕不良 UNDESIRABLEWETTING 焊點缺陷 SOLDERPOINTDEFECT 焊錫太多或太少 SOLDERVOLUMEFAULT 元件錯 COMPONENTSFAULT 1 錫珠 SOLDERBALLS PCB 元件可焊性差焊膏移位或量過多STENCIL臟焊膏質(zhì)量缺陷過大的貼片力溫度曲線設(shè)定不合理環(huán)境 操作 傳輸?shù)?2 9常見SMT工藝缺陷分析 2 橋連 BRIDGE 焊錫在導(dǎo)體間的非正常連接焊膏質(zhì)量缺陷如過稀等焊膏移位或量過多不合理溫度曲線 2 9常見SMT工藝缺陷分析 3 共面 COMPLANATION 元件腳不能與焊盤正常接觸元件腳損壞或變形 2 9常見SMT工藝缺陷分析 4 移位 OFFSET 元件焊腳偏離相應(yīng)焊盤的現(xiàn)象PCB焊盤不規(guī)則元件腳不規(guī)則印刷焊膏移位貼片移位回流工藝操作 傳輸?shù)?2 9常見SMT工藝缺陷分析 末端偏移 側(cè)面偏移 側(cè)面偏移 5 墓碑 TOMBSTONE 元件一頭上翹 或元件立起PCB焊盤設(shè)計不合理元件腳不規(guī)則印刷焊膏移位回流焊設(shè)備故障其他原因如操作 傳輸?shù)?2 9常見SMT工藝缺陷分析 6 潤濕不良 UNDESIRABLEWETTING 焊錫潤濕不充分 焊錫紊亂等現(xiàn)象錫膏質(zhì)量 印刷位置和回流工藝影響 2 9常見SMT工藝缺陷分析 回流不完全 不潤濕 半潤濕 焊錫紊亂 7 焊點缺陷 SOLDERPOINTDEFECT 焊點處有裂紋 針孔 吹孔等現(xiàn)象錫膏質(zhì)量缺陷環(huán)境惡劣回流缺陷 2 9常見SMT工藝缺陷分析 裂紋 吹孔 針孔 8 焊錫太多或太少 SOLDERVOLUMEFAULT 焊錫量太多或太少印刷錫膏量回流工藝可焊性 2 9常見SMT工藝缺陷分析 焊錫太多 焊錫太少 9 元件錯 COMPONENTFAULT 元件少放 放錯 極性錯等現(xiàn)象貼片程序貼片機(jī) 2 9常見SMT工藝缺陷分析 元件面方向錯 元件放錯 定位對齊 REGISTRATION 塌落 SLUMP 厚度 THICKNESS 挖空 SCOOP 圓頂 DOME 斜度 SLOPE 錫橋 PASTEBRIDGE 邊緣模糊 NOTCLEAREDGES 2 10常見SMT錫膏印刷缺陷分析 1 定位對齊 REGISTRATION 錫膏與PAD的對位最大允許誤差應(yīng)小于PAD尺寸10 2 10常見SMT錫膏印刷缺陷分析 STENCILPCBPRINTER 2 塌落 SLUMP 錫膏的塌陷最大不應(yīng)超過PAD長或?qū)?0 2 10常見SMT錫膏印刷缺陷分析 錫膏粘度太低環(huán)境過熱印刷 脫模速度太快過大振動或沖擊 3 厚度 THICKNESS 錫膏厚度不均勻最多允許 15 2 10常見SMT錫膏印刷缺陷分析 STENCIL厚度STENCIL變形STENCIL安裝印刷速度太快脫模速度太快 4 挖空 SCOOP 錫膏中間挖空挖空量不應(yīng)超過最高到最低點的15 2 10常見SMT錫膏印刷缺陷分析 刮刀壓力過大刮刀刀片太軟開孔太大 5 圓頂 DOME 錫膏頂部呈圓形突起狀最大不應(yīng)超過印刷厚度的15 2 10常見SMT錫膏印刷缺陷分析 刮刀高度不當(dāng)刮刀壓力不足 6 斜度 SLOPE 錫膏上表面呈斜面狀最大應(yīng)小于最高到最低點的15 2 10常見SMT錫膏印刷缺陷分析 刮刀壓力過大錫膏粘度過大 7 錫橋 PASTEBRIDGE 非連接PAD之間錫膏的搭接現(xiàn)象 2 10常見SMT錫膏印刷缺陷分析 錫量過多STENCIL太厚或開孔太大STENCIL臟錫膏粘度過低 8 邊緣模糊 NOTCLEAREDGES 錫膏邊緣模糊 輪廓不清晰 2 10常見SMT錫膏印刷缺陷分析 STENCIL孔粗糙STENCIL開孔形狀不好STENCIL臟 三 STENCIL對SMT工藝缺陷的影響 SMT工藝缺陷 1 SMT工藝缺陷原因魚骨圖 焊膏 模板 參數(shù) 操作員 環(huán)境 PCB 元件 機(jī)器 刮刀 其他 三 STENCIL對SMT工藝缺陷的影響 2 STENCIL可能引起的SMT工藝缺陷STENCIL厚度多孔或少孔開孔位置開孔尺寸孔壁形狀孔壁粗糙度 錫珠橋連移位墓碑潤濕不良焊錫太多或太少元件錯 三 STENCIL對SMT工藝缺陷的影響 3 STENCIL引起缺陷的比重印刷引起的SMT缺陷超過60 僅由STENCIL引起的缺陷超過35 機(jī)器一旦調(diào)試具有相對穩(wěn)定性錫膏一經(jīng)選定具有相對穩(wěn)定性PROFILE一旦設(shè)定不需經(jīng)常變化參數(shù)和程序易于調(diào)節(jié)和控制STENCIL具有單一性 多變性 針對性和模具特性 三 STENCIL對SMT工藝缺陷的影響 4 STENCIL對SMT工藝改善的作用避免STENCIL自身不良帶來的工藝缺陷適應(yīng)免清洗工藝的需要改善PCB焊盤工藝設(shè)計不合理引起的工藝問題改善錫膏潤濕