钢网工艺说明

　　钢网（stencils）也就是SMT模板（SMT Stencil）：它是一种SMT 专用模具;其主要功能是帮助锡膏的沉积;目的是将准确数量的锡膏转移到空PCB 上准确位置。

　　SMT工艺的发展，SMT钢网（SMT模板）还被应用于胶剂工艺。

钢网演变

　　钢网最初是由丝网制成的，因此那时叫网板 。开始是尼龙（聚脂）网，后来由于耐用性的关系，就有铁丝网、铜丝网的出现，最后是不锈钢丝网。但不论是什么材质的丝网，均有成型不好、精度不高的缺点。

　　随着SMT的发展，对网板要求的增高，钢网就随之产生。受材料成本及制作的难易程序影响，最初的钢网是由铁/铜板制成的，但也是因为易锈蚀，不锈钢钢网就取代了它们，也就是现在的钢网（SMT Stencil）。

钢网分类

　　按SMT钢网的制作工艺可分为：激光模板，电抛光模板，电铸模板，阶梯模板，邦定模板，镀镍模板，蚀刻模板。

　　激光模板（LaserStencil）

　　激光钢网模板是目前SMT钢网行业中最常用的模板，其特点是：

　　直接采用数据文件制作，减少了制作误差环节；

　　SMT模板开口位置精度极高：全程误差≤±4μm；

　　SMT模板的开口具有几何图形，有利于锡膏的印刷成型。

　　制作激光钢网需要以下资料：

　　1、PCB　2、菲林 　3、数据文件

　　资料必须：

　　PCB：版次正确，无变形、损坏、断裂;

　　菲林：是SMD 层及丝印层，注明正反面，确保未受冷受热，无折痕;

　　数据文件:

              GERBER、HPGL、*.JOB、*.PCB、*.GWK、*.CWK、*.PWK、*.DXF、*.PDF;

       以及下列软件设计的数据：

              PADS2000、POWERPCB、GCCAM4.14、PROTEL、AUTOCADR14(2000) 、CLIENT98、CAW350W、  V2001。

　　数据过大时应压缩后传送，可使用*.ZIP、*.ARJ、*.LZH等任何压缩格式;

　　数据须含SMT solder paste layer（含有MARK定位点 和外形），还须含有字符层数据，以便检查数据的正反面、元件类别等。

　　GERBER文件是美国GERBER公司提出的一种数据格式;它是将PCB信息转化成多种光绘机能识别的电子数据，亦称光绘文件。GERBER文件是一种有X、Y坐标和附加命令的软件结构，GERBER格式正式学名叫“RS274格式”。它已成为PCB行业的标准格式文件。

　　GERBER文件结合Aperture list（亦称D-Code）文件，定义了图形的起始点以及图形形状及大小。D-Code定义了电路中线路、孔、焊盘或别的图形的大小及形状。

　　GERBER文件有两种类型：RS274D及RS274X

　　RS274D含X、Y DATA，不含D-Code文件;

　　RS274X含X、Y DATA， D-Code文件也定义在该文件里。

 

电抛光模板（E.P.Stencil）

　　电抛光模板是在激光切割后，通过电化学的方法，对钢片进行后处理，以改善开口孔壁。

　　其特点是：

　　1、孔壁光滑，对超细间距的QFP/BGA/CSP尤其适合。

　　2、减少SMT模板的擦拭次数，大大提高工作效率。

 

电铸模板（E.F.Stencil）

　　为顺应电子产品短、小、轻、薄的要求，超细体积（如0201）和超密间距（如 ūBGA、 CSP ）被广泛应用，这样一来，SMT钢网行业对印刷模板也提出了更高的要求， 电铸模板应运而生。

　　我公司制作的电铸模板特点是： 在同一张模板上可做成不同厚度。

 

阶梯模板（StepStencil）

　　因同一PCB上各类元件焊接时对锡膏量要求的不同，就要求同一SMT模板部分区域厚度不同，这就产生了STEP-DOWN&STEP-UP工艺模板。

　　STEP-DOWN模板

　　对模板进行局部减薄，以减少特定元件焊接时的锡量。

 

邦定模板（BondingStencil）

　　PCB上已固定了COB 器件，但仍要进行印锡的贴片工艺，这就需要用到 Bonding 模板。

　　Bonding模板就是在模板所对应的PCB bonding位处加做一个小盖，以避开COB器件达到平整印刷的目的。

　　

镀镍模板（Ni.P.Stencil）

　　为了减少锡膏与孔壁之间的摩擦力，便于脱模，进一步改善锡膏的释放效果， 在2004年初，伟创新公司在传统减成工艺“电抛光”模板基础上，增加了特别的后 处理加成工艺——“镀镍”，并获得专利。镀镍模板结合了激光模板与电铸模板的优点。

　　

蚀刻模板

　　采用美国原装进口301型钢片制造，蚀刻钢网适用于角位及间距大于等于0.4MM的PCB板印刷，适合需抄板及菲林使用,可同时使用 CAD / CAM 及曝光方式,视不同的零件可进行缩放,不需根据零件位的多少计算价格.制作时间快捷。价格较激光模板便宜.便于客户的菲林存档。

钢网制作工艺

　　钢网的制作工艺有：化学蚀刻法（chemical etch）、激光切割法（laser cutting）、电铸成型法（electroform）。

 

　　1、化学蚀刻法（chemical etch）

　　工艺流程：数据文件PCB→菲林制作→曝光→显影→蚀刻→钢片清洗→张网

　　特点：一次成型，速度较快点；价格便宜。

　　缺点：易形成沙漏形状（蚀刻不够）或开口尺寸变大（过度蚀刻）；客观因素（经验、药剂、菲林）影响大，制作环节较多，累积误差较大，不适合fine pitch钢网制作法;制作过程有污染，不利于环保。

 

　　2、激光切割法（laser cutting）

　　工艺流程：PCB→取坐标→数据文件→数据处理→激光切割→打磨→张网

　　特点：数据制作精度高，客观因素影响小；梯形开口利于脱模；可做精密切割；价格适中。

　　缺点：逐个切割，制作速度较慢。

 

　　3、电铸成型法（electroform）

　　工艺流程：基板上涂感光膜→曝光→显影→电铸镍→成型→钢片清洗→张网

　　特点：孔壁光滑，特别适合超细间距钢网制作法。

　　缺点：工艺较难控制，制作过程有污染，不利于环保；制作周期长且价格太高。

钢网开口设计

　　钢网的开口设计应考虑锡膏 的脱模性，它由三个因素决定：

　　①开口的宽厚比/面积比；②开口侧壁的几何形状；③孔壁的光洁度。

　　三个因素中，后两个因素同钢网的制造技术决定的，前一个我们考虑的更多。

　　因为激光钢网很好的性价比，所以这里我们重点探讨激光钢网的开口设计。

　　首先，我们认识宽厚比和面积比：

　　宽厚比：开口宽与钢网厚度的比率。

　　面积比：开口面积与孔壁横截面积的比率，如下图示：

　　一般地说，要获得好的脱模效果，宽厚比应大于1.5，面积比应大于0.66。

　　什么时候考虑宽厚比，什么时候考虑面积比呢?通常，如果开口长度没有达到宽度的5倍时，应考虑用面积比来预测锡膏的脱模，其它情况考虑宽厚比。

　　以下是一些元件的开口范例：

　　

元件类型	PITCH	焊盘宽度	焊盘长度	开口宽度	开口长度	模板厚度	宽厚比	面积比
QFP	0.635mm	0.35mm	1.50mm	0.30-0.31mm	1.45mm	0.15-0.18mm	1.7-2.1	0.69-0.85
QFP	0.50mm	0.254mm	1.25mm	0.22-0.24mm	1.20mm	0.12-0.15mm	1.5-2.0	0.62-0.83
元件类型	PITCH	焊盘宽度	焊盘长度	开口宽度	开口长度	模板厚度	宽厚比	面积比
QFP	0.43mm	0.20mm	1.25mm	0.19-0.20mm	1.20mm	0.10-0.12mm	1.6-2.0	0.68-0.85
QFP	0.30mm	0.18mm	1.00mm	0.15mm	0.95mm	0.07-0.10mm	1.5-2.1	0.65-0.93
BGA	∮1.27mm	∮0. 8mm		∮0. 75mm		0.15-0.18mm		1.0-1.25
BGA	∮1.0mm	∮0.5mm		∮0. 48mm		0.12-0.15mm		0.80-1.0
uBGA	∮0.8mm	∮0.4mm		∮0. 40mm		0.12-0.15mm		0.67-0.83
uBGA	∮0.8mm	∮0.4mm		□0. 38mm	□0. 38mm	0.12-0.15mm		0.63-0.79
uBGA	∮0.5mm	∮0.25mm		□0. 28mm	□0. 28mm	0.08-0.10mm		0.70-0.86
0402		0.5mm	0.65mm	0.48mm	0.635mm	0.10-0.12mm		1.4-1.37
0201		0.25mm	0.40mm	0.235mm	0.38mm	0.08-0.10mm		0.73-0.91

　当然，对钢网进行开口设计时，不能一味地追求宽厚比或面积比而忽略了其它工艺问题，如连锡，多锡等。

　　另外，对于0603(1608)以上的片状元件，我们应该更多地去考虑怎样防锡珠。

　　以上主要讲了锡膏工艺钢网的开口设计，下面我们来简单介绍一下胶水工艺钢网(SMT模板)的开口设计：

　　胶水因其特性的缘故，开口设计经验值很重要。

　　印胶钢网开口一般开成长条形或圆孔；非MARK点定位时应开两个定位孔。

　　备注：1、长条形的宽度W应为：0.3mm≤W≤2.0mm

　　2、圆孔的直径为：

　　

元件	0603	0805	1206	3212
直径(d)mm	0.36	0.55	0.8	1.0

　3、印胶钢网的厚度一般选择0.15 mm～0.2mm

　　钢网（SMT模板）开口设计小技巧：

　　1、细间距 IC / QFP ，为防止应力集中，最好两头圆角;开方形孔的 BGA 及0402、0201件也一样子。

　　2、片状元件的防锡珠开法最好选择内凹开法，这样可以有效地预防元件墓碑。

　　3、钢网设计时，开口宽度应至少保证4颗最大锡球能顺畅通过。

钢网后处理

　　蚀刻及电铸钢网一般不做后处理，这里讲的钢网后处理主要针对激光钢网而言。

　　因激光切割后会产生金属熔渣附着于也壁及开口处，所以一般要进行表面打磨;当然，打磨也不仅仅是除去熔渣（毛刺），它同时也是对钢片表面进行粗化处理，增加表面摩擦力，以利锡膏滚动，达到良好的下锡效果。

　　有必要地话，还可以选择“电抛光”，对完全除熔渣（毛刺）改善孔壁。

钢网的清洗

　　SMT钢网在使用前、中、后、都要进行清洗（一般都是用 SMT钢网清洗机 清洗）：

　　在使用前应抹拭；

　　在使用过程中也要定期擦拭钢网底部，以保持钢网脱模顺畅；

　　使用后更要及时清洗钢网，以便下次还能得到同样好的脱模效果。

　　钢网清洗方式一般有擦拭和超声波清洗：

　　擦拭

　　用预先浸泡了清洁剂的不起毛抹布（或专用钢网擦拭纸）去擦拭钢网，以清除固化的锡膏或胶剂。

　　特点是方便、不受时间限制、成本低；

　　缺点是能不彻底地清浩钢网，尤其是密间距钢网。

　　另外，有些印刷机带有自动擦拭功能，可设定印了几次后自动擦拭钢网底部。这个过程也是用专用的钢网擦拭纸，而且动作前机器会先喷射清洁剂在纸上。

　　超声波清洗

　　超声波清洗主要有浸泡式和喷雾式两种，还有一些厂家用一种半自动式的超声波清洗机清洗钢网。

　　清洗剂的选择

　　理想的钢网清洗剂必须是实用的、有效的、以及对人和环境都安全的，同时它还必须能够很好地清除钢网上的锡膏(胶剂)。现在有专门的钢网清洗剂，但它可能会钢网洗脱，使用时应慎重。若无特别要求，可用酒精或去离子水代替钢网专用清洁剂。

钢网的使用

　　SMT钢网是一个“娇气”的精密模具，因此，使用时应注意：

　　1、轻拿轻放；

　　2、使用前应先清洗（抹拭）钢网，以去除运输过程携带的污物；

　　3、锡膏或红胶要搅拌均匀，以免堵塞开孔明；

　　4、印刷压力调到最佳：以刮刀刚好能刮尽钢网上的锡膏（ 红胶 ）时的压力最好；

　　5、印刷时最好使用贴板印刷；

　　6、刮刀行程走完后，可能地话，最好停2～3秒再脱模，且脱模速度不宜过快；

　　7、不可用硬物或锋利的刀具撞击钢网；

　　8、钢网用完后应及时清洗干净，并回包装箱，置于专用储藏架上。

影响钢网的品质因素　　

主要有以下几个因素会影响到钢网的品质：

　　1、制作工艺

　　前面我们有探讨钢网的制作工艺，可以知道，最好的工艺应当是激光切割后做电抛光处理。化学蚀刻及电铸都存在做菲林、曝光、显影等较易产生误差的工艺，而且电铸还受基板不平的影响。

　　2、使用的材料

　　包括网框、丝网、钢片、粘接胶等。网框必须能承受一定程序的接力且有很好地水平度;丝网最好用聚脂网，它能够长时间保持张力稳定；钢片最好用304号，且亚光的会比镜面的更加利于锡膏（胶剂）滚动;粘接胶必须强度足够且能耐一定的腐蚀。

　　3、开口设计

　　开口设计的好坏对钢网品质影响最大。前面探讨过，开口设计应考虑制作工艺，宽厚比、面积比、经验值等。

　　4、制作资料

　　制作资料的完整与否，也会影响到钢网品质。资料越全越好。同时，资料并存时应明确以哪个为准。还有，一般来讲以数据文件制作钢网可尽可能减少误差。

　　5、使用方法

　　正确地印刷方法能使钢网品质得到保持，反之，不正确地印刷方法如压力过大、印刷时钢网或PCB不水平等，均会使钢网受到损坏。

　　6、清洗

　　锡膏（胶剂）比较容易固化，若不及时清洗会堵塞钢网开口，下次印刷将产生困难。因此，钢网由机器上取下后或者在印刷机上1小时不印刷锡膏应及时清洗干净。

　　7、储存

　　钢网应用特定的储存场所，不能随意乱放，这样可以避免钢网受到意外伤害。同时，钢网不要叠放在一起，这样即不好拿又可能把网框压弯。