作为一名硬件研发工程师,有必要了解一些关于PCBA焊接的常识,小编今天为你准备了有史以来最全面的钢网干货。
所谓的钢网(Stencil)就是一片很薄的钢片,钢网的尺寸大小通常是固定的以配合锡膏印刷机,但钢网的厚度从0.08mm,0.10mm,0.12mm,0.15mm,0.18mm等视需要都有人使用。
钢网的目的是在SMT贴片加工制程中,为了让锡膏(solderpaste)可以印刷于电路板上而设计的,所以钢网上面会刻有许多的开孔,印刷锡膏的时候,要涂抹锡膏在钢网的上方,而电路板则会放在钢网的下方,然后用一支刮刀(通常是刮刀,因为锡膏就类似牙膏状的黏稠物)刷过放有锡膏的钢网上面,锡膏受到挤压就会从钢网的开孔流下来并黏在电路板的上面,拿开钢网后就会发现锡膏已经被印刷于电路板上了。简单的说,钢网就像在喷漆时,要准备的罩子,而锡膏就相当于漆,罩子上面刻有你想要的图形,把漆喷在罩子上就会出现想要的图形。
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)
特点: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。
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。
特点:
孔壁光滑,对超细间距的QFP/BGA/CSP尤其适合;
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)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。
特点: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-DOWNSTEP-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PCBbonding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,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。
基本上SMT钢网的分类按照制作加工方法分有三类,那就是:化学蚀刻工艺,激光切割工艺,电铸成型等工艺。
化学蚀刻法
通过在金属箔上涂抗蚀保护剂、用销钉定位感光工具将图形曝光在金属箔两面、然后使用双面工艺同时从两面腐蚀金属箔,在刚网上形成开口。
特点:一次成型,速度较快、价格较便宜
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,累计误差较大,不适合finepitch模板制作;制作过程有污染,不利于环保。
化学腐蚀(左)与激光切割(右)对比激光切割法
直接从客户的原始Gerber数据产生,模板制作有良好的位置精度和可再生产性。激光技术是唯一允许现在的模板进行返工的工艺。
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。
电铸成型法
通过在一个要形成开孔的基板(或芯模)上显影光刻胶,然后逐个原子、逐层地在光刻胶周围电镀出模板,一种递增而不是递减地工艺。
特点:孔壁光滑,特别适合超细间距模板地制作
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。
随着PCB不断向精密化发展,对于可靠性的要求越来越高,3D钢网随之出现。
针对电路板或基板阶梯印刷的应用,电铸镍制VectorGuard3D钢网不仅可以同时印刷两个高度,更可印刷相差最高达3毫米的不同高低面。在此之前,像功率晶体管这样的元件如果需要阶梯印刷支持,必须要在钢网印刷后,进行点涂操作。VectorGuard3D省去了点涂步骤,精简了印刷工艺,可有效提高提高生产力。
但是在传统激光钢网技术越来越成熟的今天,成本高的VectorGuard3D钢网技术也只能是作为一个新的领域被人们所研究但是还不能被广泛应用。
一般来说,开一张普通钢网的价格在-元不等(视规格而定),精密钢网的价格在元左右。作为处于研发期的小批量样板焊接,尤其是初创型研发企业控制成本显得非常重要。
那么问题来了,
PCBA焊接真的一定需要开钢网吗?
当然不是,还可以选择高速锡膏喷印机啊!
基于高效、灵活的需要,花重金购置了一台业界超领先的设备,这让我们直接跳过SMT传统工艺的钢网环节,从设计文件直达贴片成品,有基础能够提供最高效、最精准的研发样板和小批量生产服务。
也就是说,从此以后在凝睿所有的PCB板焊接,再也不用开钢网了。凝睿今后的电路板设计将更加注重DFM(可制造性设计),当然,我们也已准备好经验丰富的Layout团队为您服务,一切水到渠成!
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