SMT鋼網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、SMT鋼網(wǎng)開孔優(yōu)化設(shè)計(jì)JOY2017.11對(duì)于電子組裝行業(yè)來說，SMT組裝是一項(xiàng)相當(dāng)成熟的工藝技術(shù)，但成熟并不意味著不會(huì)存在缺陷問題。相反，隨著電子元件封裝的進(jìn)一步微型化，制程問題就顯得更加難以控制。根據(jù)權(quán)威性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，SMT制程中最重要最關(guān)鍵的工序應(yīng)該是錫膏印刷工藝，幾乎70%的焊接缺陷是由于錫膏印刷不良引起的。如何設(shè)計(jì)一張優(yōu)良的鋼網(wǎng)？鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)基本原則是什么，如何解讀？如何優(yōu)化鋼網(wǎng)開孔以避免錫珠、短路、少錫問題？ 錫膏印刷工藝事關(guān)SMT組裝質(zhì)量成敗，其中鋼網(wǎng)的設(shè)計(jì)和制造又是錫膏印刷質(zhì)量好壞的一個(gè)關(guān)鍵因子，設(shè)計(jì)適當(dāng)可以得到良好的錫膏印刷結(jié)果，否則就會(huì)導(dǎo)致制程質(zhì)量不穩(wěn)定，缺陷問題難以控制。本文將

2、列舉一些常見的鋼網(wǎng)開孔優(yōu)化設(shè)計(jì)供大家參考。鋼網(wǎng)開孔設(shè)計(jì)原則v面積比（Area Ratio）v鋼網(wǎng)開孔面積與孔壁側(cè)面積的比值，這個(gè)比值一般建議大于0.66 （IPC7525）。隔離式電路的類型v寬厚比v鋼網(wǎng)開孔寬度和鋼網(wǎng)厚度的比值，通常建議大于1.5。一般情況下，根據(jù)鋼網(wǎng)開孔形狀來定義，當(dāng)孔的長度和寬度比值大于5時(shí)，建議采用寬厚比；而其比值小于5時(shí)，則建議采用面積比來衡量網(wǎng)孔的設(shè)計(jì)是否有利于錫膏的釋放。 寬厚比對(duì)錫膏的釋放影響如上圖所示，寬厚比越小，孔壁對(duì)錫膏的粘附能力越強(qiáng)，錫膏與孔壁之間的摩擦力越大，越不利于錫膏釋放。如上左圖，大部分錫膏可能殘留在孔內(nèi)而導(dǎo)致焊盤錫膏沉積不足。這兩張圖其實(shí)也很好

3、地解釋了面積比對(duì)錫膏釋放的影響。 從錫膏釋放時(shí)的受力狀態(tài)來看，印刷后脫模時(shí)錫膏主要受到三個(gè)力的作用：焊盤對(duì)錫膏粘附力；錫膏本身受到的重力；鋼網(wǎng)孔壁對(duì)錫膏的摩擦力。焊盤粘附力及錫膏受到的重力欲將錫膏保持在焊盤上，但摩擦力卻是向上拉動(dòng)錫膏，這三個(gè)力的綜合作用直接影響錫膏的脫模效果。增大開孔面積比或?qū)捄癖?，其?shí)就是為了增加焊盤對(duì)錫膏的粘附作用，降低孔壁對(duì)錫膏的摩擦影響（如下圖所示）。鋼網(wǎng)開孔設(shè)計(jì)v鋼網(wǎng)開孔首先要優(yōu)先考慮面積比和寬厚比，但開孔一般不會(huì)完全按照焊盤形狀或大小來設(shè)計(jì)，有時(shí)為了減少焊接缺陷，不得不對(duì)開孔形狀和尺寸進(jìn)行優(yōu)化。v防錫珠開孔v生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)片式元件側(cè)面有錫珠問題。 錫珠問題

4、發(fā)生的原因很多，比如錫膏管控，回流溫度曲線等，但主要的原因還是在鋼網(wǎng)開孔方面。對(duì)于一些新手來說，在鋼網(wǎng)開孔設(shè)計(jì)時(shí)，不做任何的優(yōu)化而直接按照焊盤全比例開孔。這樣的全開孔錫膏印刷，在元件貼裝時(shí)，會(huì)將錫膏擠壓出焊盤。由于元件本體和PCB表面的阻焊膜與錫膏不兼容，不能產(chǎn)生潤濕，錫膏熔化后，在元件本體重量擠壓作用下，錫膏不能完全依靠其表面張力聚攏回到焊盤上，部分殘留在元件底部，錫膏冷卻固化時(shí)，元件下沉將這部分殘留熔錫擠壓出來，在元件側(cè)面中間位置形成錫珠。如果錫珠沒有違反最小電氣間隙要求，而且被固定不會(huì)移動(dòng)，按IPC-610標(biāo)準(zhǔn)是可接受的，可以不作處理。但是，沒有人能保證這些錫珠在產(chǎn)品的使用過程中不會(huì)脫離

5、殘留助焊劑的束縛而成為自由導(dǎo)電粒子。如果這些能夠自由移動(dòng)的金屬粒子卡在元件的引腳或相鄰元件之間，就會(huì)導(dǎo)致電氣問題，甚至出現(xiàn)產(chǎn)品功能失效問題。由于產(chǎn)品的使用環(huán)境不可預(yù)測，而且產(chǎn)品使用過程中的發(fā)熱都可能導(dǎo)致束縛錫珠的助焊劑殘留消耗而出現(xiàn)錫珠移動(dòng)。所以，一般客戶都不允許錫珠留存在PCBA上。既然說錫珠的產(chǎn)生是因?yàn)樵撞康腻a溢出焊盤而形成，所以我們?cè)阡摼W(wǎng)開孔設(shè)計(jì)時(shí)就需要考慮避免這種情況，在元件底部減少錫膏量，從而減少錫膏溢出焊盤的幾率。常見的有以下一些開孔設(shè)計(jì)。v以上幾種都是比較常用的方法，但需要注意一點(diǎn)就是要安全問題。不要在開孔位置保留一些尖銳的邊緣，如右邊的第二種開孔方式，可能在開孔邊緣留下尖銳的形狀，這種形狀在手工清洗或機(jī)器擦拭鋼網(wǎng)底部時(shí)容易出現(xiàn)變形而導(dǎo)致錫膏印刷不良，存在安全隱患。v防少錫開孔v電子產(chǎn)品元件封裝的精密微型化發(fā)展，給錫膏印刷帶來更大的挑戰(zhàn)。隨著細(xì)間距CSP元件的廣泛應(yīng)用，對(duì)焊盤上錫膏沉積量要求更加嚴(yán)格，既要防止短路又要防止少錫問題。對(duì)于0.4mm及以下間距的CSP元件，通常需要保證網(wǎng)孔之間要有足夠的間隙，以防止印刷錫膏短路，但如果錫膏量過少，焊點(diǎn)體積減小，伴隨而來的便是可靠性問題。所以，對(duì)于此類封裝的元件，一般都會(huì)考慮采用下面的方形開孔。v上圖中，黃色部分為PCB焊盤形狀大小，綠色部分為鋼網(wǎng)的開孔形狀。雖然這兩種形狀