1、QUANTA COMPUTER REV:20050627A1SMT Manufacture Engineering Stencil Opening SkillPrepared by: Anne XiaoQSMC SMT Training CenterQUANTA COMPUTER REV:20050627A2Topics Introduction Stencil Fabrication Technologie How Stencil to Fill-in of Solder Paste Control Factors in Stencil Printing Stencil Opening De

2、sign GuidelinesQUANTA COMPUTER REV:20050627A3Stencil Introduction引言引言: 在在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環(huán)節(jié)。印刷質(zhì)量的好壞會直接影響到其重要的一個環(huán)節(jié)。印刷質(zhì)量的好壞會直接影響到SMT焊焊接直通率的高低，在實際生產(chǎn)過程中，我們發(fā)現(xiàn)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(jìn)行研究。在影響印刷工藝的各個方面中，網(wǎng)板各個方面進(jìn)行研究。

3、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。的設(shè)計起著舉足輕重的作用。QUANTA COMPUTER REV:20050627A4Stencil Introduction模板設(shè)計指南模板設(shè)計指南 在在1998年中，成立了一個小組委員會，包括了來自模年中，成立了一個小組委員會，包括了來自模板制造商、錫膏制造商、表面貼裝裝配制造商、印刷機(jī)制板制造商、錫膏制造商、表面貼裝裝配制造商、印刷機(jī)制造商和裝配設(shè)備制造商的代表。該小組委員會的目標(biāo)是要造商和裝配設(shè)備制造商的代表。該小組委員會的目標(biāo)是要提供提供IPC：電子工業(yè)聯(lián)合會模板設(shè)計指南文件。該文件將：電子工業(yè)聯(lián)合會模板設(shè)計指南文件。該文件將

4、包括：名詞與定義、參考資料、模板設(shè)計、模板制造、模包括：名詞與定義、參考資料、模板設(shè)計、模板制造、模板安裝、文件處理板安裝、文件處理/編輯和模板訂購、模板檢查編輯和模板訂購、模板檢查/確認(rèn)、模確認(rèn)、模板清洗、和模板壽命。最終文件，板清洗、和模板壽命。最終文件，IPC 7525，現(xiàn)已發(fā)布，現(xiàn)已發(fā)布。QUANTA COMPUTER REV:20050627A5Stencil Fabrication Technologies1. Chemical Etch( (化學(xué)蝕刻化學(xué)蝕刻) ) 化學(xué)蝕刻制作鋼板，是使用壓力制在金屬箔片雙面光感像阻劑化學(xué)蝕刻制作鋼板，是使用壓力制在金屬箔片雙面光感像阻劑，來切割

5、成特定的框架尺寸。一方面光學(xué)工，來切割成特定的框架尺寸。一方面光學(xué)工具，通過定位具，通過定位pin保持精確的對準(zhǔn)度，用于在保持精確的對準(zhǔn)度，用于在resist上暴露鋼板上會小上暴露鋼板上會小于期望的網(wǎng)孔，蝕刻因子描述了發(fā)生于化學(xué)網(wǎng)孔上的于期望的網(wǎng)孔，蝕刻因子描述了發(fā)生于化學(xué)網(wǎng)孔上的image。暴露在。暴露在resist上的網(wǎng)孔上的網(wǎng)孔image在尺寸腐蝕劑穿透金屬箔片時的側(cè)面蝕刻。暴露在尺寸腐蝕劑穿透金屬箔片時的側(cè)面蝕刻。暴露的的resist頭像頭像，在期望的網(wǎng)孔處留下裸露的金屬。金屬箔，在期望的網(wǎng)孔處留下裸露的金屬。金屬箔片在化溶劑里從兩面被蝕刻，按特定的規(guī)格創(chuàng)建網(wǎng)孔。于留的片在化溶劑里從兩

6、面被蝕刻，按特定的規(guī)格創(chuàng)建網(wǎng)孔。于留的resist被落，鋼板形成。被落，鋼板形成。 化學(xué)藥劑會向內(nèi)及向兩化學(xué)藥劑會向內(nèi)及向兩側(cè)侵蝕，所以側(cè)侵蝕，所以化學(xué)蝕刻的孔化學(xué)蝕刻的孔要比原來設(shè)定的孔要大要比原來設(shè)定的孔要大。QUANTA COMPUTER REV:20050627A6Stencil Fabrication Technologies2. Laser Cut（激光切割）（激光切割） 激光切割鋼板，是由通過運(yùn)行于激光器設(shè)備的激光切割鋼板，是由通過運(yùn)行于激光器設(shè)備的Gerber數(shù)據(jù)來生數(shù)據(jù)來生產(chǎn)。不像化學(xué)蝕刻鋼板，此制程不需求光學(xué)工具。因為鋼板僅僅從一產(chǎn)。不像化學(xué)蝕刻鋼板，此制程不需求光學(xué)工具。

7、因為鋼板僅僅從一面切割，那麼錐形內(nèi)壁就不可避免地出現(xiàn)在激光切割的鋼板上。除非面切割，那麼錐形內(nèi)壁就不可避免地出現(xiàn)在激光切割的鋼板上。除非特定，一般特定，一般PCB面的網(wǎng)孔口僅會大于涂刷器面之口徑。面的網(wǎng)孔口僅會大于涂刷器面之口徑。 鋼板開口大的那面對著鋼板開口大的那面對著PCBPCB板，開口小的那面是印刷面板，開口小的那面是印刷面，如果方，如果方向反過來，在脫模時錫膏會被鋼板帶走。向反過來，在脫模時錫膏會被鋼板帶走。所需的尺寸所需的尺寸QUANTA COMPUTER REV:20050627A7Stencil Fabrication Technologies 注意事項注意事項: :使用蝕刻或激

8、光切割，開出的孔需在孔壁使用蝕刻或激光切割，開出的孔需在孔壁電鍍鎳或做電拋光，使孔壁更加光滑。電鍍鎳或做電拋光，使孔壁更加光滑。使用化學(xué)蝕刻和激光切割開孔的孔壁形狀如圖所示使用化學(xué)蝕刻和激光切割開孔的孔壁形狀如圖所示: :QUANTA COMPUTER REV:20050627A8Stencil Fabrication Technologies3. Hybrid 當(dāng)精密的和標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)距組件出現(xiàn)在同一當(dāng)精密的和標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)距組件出現(xiàn)在同一PCBPCB上，鋼板制作制程應(yīng)上，鋼板制作制程應(yīng)該是激光切割和化學(xué)蝕刻的結(jié)合。此鋼板制作涉及到激光該是激光切割和化學(xué)蝕刻的結(jié)合。此鋼板制作涉及到激光- -化學(xué)結(jié)合化學(xué)

9、結(jié)合或合成技術(shù)。或合成技術(shù)。在使用激光在使用激光-化學(xué)結(jié)合技術(shù)時化學(xué)結(jié)合技術(shù)時先用蝕刻，再做激光切割先用蝕刻，再做激光切割。目的是為了，開出光滑的孔和開出厚度不一樣的孔。目的是為了，開出光滑的孔和開出厚度不一樣的孔。Step down的的目的目的：在一塊鋼板上得到不同厚度的錫膏量。：在一塊鋼板上得到不同厚度的錫膏量。需要用到需要用到Step down制作方式的元件有：制作方式的元件有：MicroBGA/QFN。Step downQUANTA COMPUTER REV:20050627A9How Stencil to Fill-in of Solder Paste刮刀刮刀錫膏錫膏鋼板鋼板QUAN

10、TA COMPUTER REV:20050627A10Control Factors in Stencil Printing印刷參數(shù)及其影響：印刷參數(shù)及其影響：Squeegee Speed(刮刀速度刮刀速度）速度過快，下錫量會不足；速度過快，下錫量會不足；速度過慢，錫膏容易殘留鋼板孔眼。速度過慢，錫膏容易殘留鋼板孔眼。2. Squeegee Angle（刮刀角度刮刀角度）角度越大，對網(wǎng)孔的壓力越小，下錫量越少；角度越大，對網(wǎng)孔的壓力越小，下錫量越少；1.角度越小，錫膏滾動性越不好，錫膏容易干掉，易氧化。角度越小，錫膏滾動性越不好，錫膏容易干掉，易氧化。刮刀角度刮刀角度QUANTA COMPUT

11、ER REV:20050627A11Control Factors in Stencil Printing3. Snap-off Speed(脫模速度脫模速度） 脫模速度過快會造成錫膏拉尖或使錫膏殘留開孔。脫模速度過快會造成錫膏拉尖或使錫膏殘留開孔。4. Solder Paste Viscosity（錫膏黏度錫膏黏度） 黏度太低：印刷時錫膏滾動不好，印后易坍塌，貼片后元件易黏度太低：印刷時錫膏滾動不好，印后易坍塌，貼片后元件易脫落。脫落。 黏度太高：印刷時錫膏滾動不好，脫模不易。黏度太高：印刷時錫膏滾動不好，脫模不易。5. Printing Pressure（印刷壓力印刷壓力) 壓力過大，會造

12、成刮刀磨損或刮傷鋼板，也會使錫膏附著于鋼壓力過大，會造成刮刀磨損或刮傷鋼板，也會使錫膏附著于鋼板下方。板下方。 壓力過小會造成錫膏塞孔或下錫量過多。壓力過小會造成錫膏塞孔或下錫量過多。QUANTA COMPUTER REV:20050627A12Stencil Opening Design Guidelines1.1.開孔尺寸對印刷性能的影響開孔尺寸對印刷性能的影響: : 開孔尺寸開孔尺寸寬寬(W)和長和長(L)與模板金屬箔厚度與模板金屬箔厚度(T)決定錫膏印刷于決定錫膏印刷于PCB的體積。在印刷周期，隨著刮刀在模板上走過，錫膏充滿模板的的體積。在印刷周期，隨著刮刀在模板上走過，錫膏充滿模板的

13、開孔。然后，在電路板開孔。然后，在電路板/模板分開期間模板分開期間, ,錫膏釋放到板的焊盤上。理想錫膏釋放到板的焊盤上。理想地，所有充滿開孔的錫膏從孔壁釋放，并附著于板的焊盤上，形成完地，所有充滿開孔的錫膏從孔壁釋放，并附著于板的焊盤上，形成完整的錫磚整的錫磚。QUANTA COMPUTER REV:20050627A13Stencil Opening Design Guidelines2.2.印刷錫膏用鋼板開孔應(yīng)遵循以下準(zhǔn)則：印刷錫膏用鋼板開孔應(yīng)遵循以下準(zhǔn)則： 寬深比寬深比不小于不小于1.51.5 面積比面積比不小于不小于0.660.66寬深比寬深比= =開孔寬度開孔寬度/ /鋼板厚度鋼板厚

14、度，該指數(shù)會影響錫膏轉(zhuǎn)移特性，該指數(shù)會影響錫膏轉(zhuǎn)移特性; ;面積比面積比= =開孔面積開孔面積/ /孔壁面積總和孔壁面積總和，該指數(shù)會影響錫膏的脫模，該指數(shù)會影響錫膏的脫模; ;以上規(guī)則均針對激光開孔以上規(guī)則均針對激光開孔.(.(開孔側(cè)壁的幾何形狀開孔側(cè)壁的幾何形狀, ,孔壁的光潔度孔壁的光潔度也會影響錫膏的脫模也會影響錫膏的脫模).).QUANTA COMPUTER REV:20050627A14Stencil Opening Design Guidelines例如例如: :鋼板開孔的厚度鋼板開孔的厚度T=0.15mmT=0.15mm，長度長度L=1.5mmL=1.5mm，寬度，寬度W=0.

15、3mmW=0.3mm寬深比寬深比=W/T=0.3/0.15=2=W/T=0.3/0.15=2(=1.5)(=1.5)面積比面積比=1.5=1.50.3/20.3/2(1.5+0.3) (1.5+0.3) 0.15=0.83 0.15=0.83 (=0.66)(=0.66)QUANTA COMPUTER REV:20050627A15Stencil Opening Design Guidelines表一表一 各種表面貼裝元件的寬度比各種表面貼裝元件的寬度比/面積比舉例面積比舉例例子例子開孔設(shè)計開孔設(shè)計寬深比寬深比面積比面積比錫膏釋放錫膏釋放1QPF間距間距20 105052.00.83+2OPF

16、間距間距16 75051.40.61+3BGA間距間距50圓形圓形25厚度厚度64.21.04+4BGA間距間距40圓形圓形15厚度厚度53.00.75+5微型微型BGA間距間距30方行方行11厚度厚度52.20.55+6微型微型BGA間距間距30方行方行13厚度厚度52.60.65+表示難度表示難度QFP/BGA/MicroBGA的寬深比越小，面積比越小，錫膏越難釋放的寬深比越小，面積比越小，錫膏越難釋放。QUANTA COMPUTER REV:20050627A16Stencil Opening Design Guidelines廣達(dá)模板要求廣達(dá)模板要求:1.網(wǎng)框網(wǎng)框:框架尺寸根據(jù)框架尺寸

17、根據(jù)FUJI和松下印刷機(jī)的要求而定，框架尺寸為和松下印刷機(jī)的要求而定，框架尺寸為650680mm。采用鋁合金型材采用鋁合金型材3040、無螺孔，梯形邊。、無螺孔，梯形邊。2.張力張力:采用鋼板特制膠材采用鋼板特制膠材+鋁膠帶方式，在鋁框與膠粘接處，須均勻刮鋁膠帶方式，在鋁框與膠粘接處，須均勻刮上一層保護(hù)漆（上一層保護(hù)漆（S224）。同時，為保證網(wǎng)板有足夠的張力）。同時，為保證網(wǎng)板有足夠的張力(不小于不小于30牛頓牛頓/cm2)和良好的平整度，建議不銹鋼板距網(wǎng)框內(nèi)側(cè)保留和良好的平整度，建議不銹鋼板距網(wǎng)框內(nèi)側(cè)保留25mm-50mm間距。間距。3.基準(zhǔn)點基準(zhǔn)點(Fiducially mark):根據(jù)

18、根據(jù)PCB資料提供的大小及形狀按資料提供的大小及形狀按1:1方式方式開口，并在印刷反面刻半透（開口，并在印刷反面刻半透（1/3或1/2網(wǎng)板厚度），整塊鋼板共開網(wǎng)板厚度），整塊鋼板共開4個個基準(zhǔn)點基準(zhǔn)點（對角可各取一個（對角可各取一個)。Mark點為直徑點為直徑1mm的圓，涂黑色的膠的圓，涂黑色的膠。QUANTA COMPUTER REV:20050627A17Stencil Opening Design Guidelines4.制作方式制作方式:激光加電拋光激光加電拋光,當(dāng)機(jī)種零件最小當(dāng)機(jī)種零件最小pitch小于或等于小于或等于0.65mm時時使用激光以上先進(jìn)方法制造鋼板，若零件最小使用激光以

19、上先進(jìn)方法制造鋼板，若零件最小pitch在在0.4mm以下時必以下時必須激光加電拋光處理以利印刷下錫須激光加電拋光處理以利印刷下錫(注注:目前均使用激光制作方式目前均使用激光制作方式)。5.字符字符:在鋼板的左下角刻上在鋼板的左下角刻上MODEL、鋼片厚度、制作日期、鋼板序列、鋼片厚度、制作日期、鋼板序列號，在鋼板的右下角刻上制作公司名稱。號，在鋼板的右下角刻上制作公司名稱。6.開口開口:位置及尺寸須保證較高精度，嚴(yán)格按規(guī)定方式開口；獨(dú)立開口位置及尺寸須保證較高精度，嚴(yán)格按規(guī)定方式開口；獨(dú)立開口尺寸不能太大，焊盤尺寸超過尺寸不能太大，焊盤尺寸超過42.5mm時時,須用網(wǎng)格分割架須用網(wǎng)格分割架0

20、.8mm的井的井橋（橋（大的開口，在印刷時刮刀容易將孔內(nèi)的錫刮走，因此通過架井橋大的開口，在印刷時刮刀容易將孔內(nèi)的錫刮走，因此通過架井橋改善改善，井橋可架成田字或日字形，井橋要與刮刀垂直）。，井橋可架成田字或日字形，井橋要與刮刀垂直）。QUANTA COMPUTER REV:20050627A18Stencil Opening Design Guidelines7. PCB在鋼板上的位置在鋼板上的位置 距短邊距短邊160mm,長邊居中長邊居中,如下圖所示如下圖所示:QUANTA COMPUTER REV:20050627A19Stencil Opening Design Guidelines8

21、.鋼板制作流程鋼板制作流程準(zhǔn)備準(zhǔn)備Gerber和特和特殊要求殊要求與廠商談注意事項與廠商談注意事項退貨退貨鋼板檢驗鋼板檢驗編資料管控編資料管控合格合格不合格不合格 1. 1.測量鋼板的長測量鋼板的長, ,寬寬, ,厚厚; ; 2. 2.使用底片去核對開口情況使用底片去核對開口情況; ; 3. 3.量測鋼板的張力量測鋼板的張力; ; 4. .確認(rèn)鋼板確認(rèn)鋼板Mark,Mark,字符字符; ; 5. 5.試印看下錫和脫模情況試印看下錫和脫模情況; ; 6. 6.檢驗合格后填寫檢驗記錄檢驗合格后填寫檢驗記錄, ,拿去使用拿去使用; ; 不合格則退貨給廠商不合格則退貨給廠商, ,要求廠商重開要求廠商重

22、開. . 使用使用準(zhǔn)備鋼板開孔的修改資料準(zhǔn)備鋼板開孔的修改資料, ,厚度等厚度等. .與廠商談鋼板開口的修改資料及之前鋼板的與廠商談鋼板開口的修改資料及之前鋼板的使用等情況使用等情況. .QUANTA COMPUTER REV:20050627A20Stencil Opening Design Guidelines9.9.鋼板張力鋼板張力 a. a.鋼板張力規(guī)格鋼板張力規(guī)格 正常張力正常張力:3050NT/cm2，可使用的范圍：，可使用的范圍：2029NT/cm2 , 20NT/cm2 以下嚴(yán)禁使用以下嚴(yán)禁使用. b. b.鋼板張力測量時機(jī)鋼板張力測量時機(jī) 1 1.鋼板驗收時鋼板驗收時 2.每

23、次鋼板清洗機(jī)清洗完畢之后每次鋼板清洗機(jī)清洗完畢之后 3.成套工單結(jié)束或切換機(jī)種時成套工單結(jié)束或切換機(jī)種時QUANTA COMPUTER REV:20050627A21c.c.鋼板鋼板張力測試儀器及方法張力測試儀器及方法 1. 1.鋼板測試儀鋼板測試儀 內(nèi)有張力測試表和平板玻璃各一塊內(nèi)有張力測試表和平板玻璃各一塊 Stencil Opening Design GuidelinesQUANTA COMPUTER REV:20050627A22Stencil Opening Design Guidelines2.鋼板張力測試鋼板張力測試 測試位置：測試位置： 鋼板張力測試需要鋼板張力測試需要量測量測

24、5 5points，四個頂點和中心點，四個頂點和中心點（如圖所示（如圖所示)。 測測試試點點QUANTA COMPUTER REV:20050627A23Stencil Opening Design Guidelines測試方法測試方法： （1）將張力測試儀放在玻璃平臺上歸零；將張力測試儀放在玻璃平臺上歸零； （2 2）鋼板須表面清潔水平放置（如圖所示），）鋼板須表面清潔水平放置（如圖所示）， 從張力測試儀上讀出測量點的張力，并從張力測試儀上讀出測量點的張力，并 記錄每次測試的結(jié)果。記錄每次測試的結(jié)果。 鋼板張力測試，確認(rèn)無問題后鋼板張力測試，確認(rèn)無問題后，將資料填入將資料填入SHOPFLOO

25、R電腦，測電腦，測試完畢后，按鋼板編號對應(yīng)放至鋼板架上；如果測試的結(jié)果不符和要求，試完畢后，按鋼板編號對應(yīng)放至鋼板架上；如果測試的結(jié)果不符和要求，則鋼板需退貨或重新張網(wǎng)。則鋼板需退貨或重新張網(wǎng)。QUANTA COMPUTER REV:20050627A24Stencil Opening Design Guidelines10. 一些一些SMT元件網(wǎng)板開孔示例元件網(wǎng)板開孔示例A. 0402 CHIPa. 對于方形的對于方形的Pad沿長度方向從兩端各減少沿長度方向從兩端各減少0.05mm,并內(nèi)切并內(nèi)切D=0.2mm的半圓。的半圓。（這樣可以防止短路）（這樣可以防止短路）b. 對于圓形的對于圓形的P

26、ad開開D=0.6mm的圓孔。的圓孔。QUANTA COMPUTER REV:20050627A25Stencil Opening Design GuidelinesB. 0603 CHIPPCB PadStencil A perturea. 對于方形的對于方形的Pad如圖所示作如圖所示作1/3Y圓弧處理圓弧處理。b. 對于圓形的對于圓形的Pad按按1：1的比例開圓孔。的比例開圓孔。QUANTA COMPUTER REV:20050627A26Stencil Opening Design GuidelinesC. 0805 及以上的及以上的CHIPPCB PadStencil Aperture對于對于0805元件以及以上的元件如圖所示作元件以及以上的元件如圖所示作1/3