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1、SMT模板概述1专业课 表面贴装（SMT） 一种无需对焊盘进行钻插装孔，直接将一种无需对焊盘进行钻插装孔，直接将表面贴装元器件平贴并焊接于印制板的焊盘表面贴装元器件平贴并焊接于印制板的焊盘表面上与导电图形进行电连接的电子装联技术表面上与导电图形进行电连接的电子装联技术. . 特点：元件脚不穿过特点：元件脚不穿过PCBPCB，元件与焊点共面。，元件与焊点共面。2专业课表面贴装电子产品的特点 1.1.组装密度高、电子产品体积小、重量轻，贴片元件的组装密度高、电子产品体积小、重量轻，贴片元件的体体积和重量只有传统插装元件的积和重量只有传统插装元件的1/101/10左右，一般采用左右，一般采用SMTS
2、MT之后，之后，电子产品体积缩小电子产品体积缩小40%60%40%60%，重量减轻，重量减轻60%80%60%80%。 2. 2. 可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。3.3. 高频特性好。减少了电磁和射频干扰高频特性好。减少了电磁和射频干扰。4. 易于实现自动化，提高生产效率。易于实现自动化，提高生产效率。 5. 5. 降低成本达降低成本达30% - 50%30% - 50%。节省材料、能。节省材料、能源、设备、人力、时间等源、设备、人力、时间等3专业课SMTSMT是电子装联技术的发展趋势是电子装联技术的发展趋势 其表现在： 1.1.电子产品追求小型化，使得
3、以前使用的穿孔插件元件 已无法适应其要求。 2.2.电子产品功能更完整，所采用的集成电路(IC)(IC)因功能 强大使引脚众多，已无法做成传统的穿孔元件，特别 是大规模、高集成ICIC，不得不采用表面贴片元件的封 装。 3.3.产品批量化，生产自动化，厂方要以低成本高产量， 出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力。 4.4.电子元件的发展，集成电路(IC)(IC)的开发，半导体材料的 多元应用。 5.5.电子产品的高性能及更高装联精度要求。 6.6.电子科技革命势在必行，追逐国际潮流。 4专业课 SMT是从70年代发展起来，到90年代广泛应用的电子装联技术。由于其涉及多学科领域，使其在发展
4、初其较为缓慢，随着各学科领域的协调发展，SMT在90年代得到迅速发展和普及，21世纪SMT已成为电子装联技术的主流。1963年第一只贴装元件诞生。2010年是中国引进SMT设备25年。现在中国已能生产所有SMT设备5专业课Screen PrinterScreen PrinterMountMountReflowReflowAOIAOISMTSMT流程流程6专业课SolderpasteSolderpasteSqueegeeSqueegeeStencilStencil印刷印刷Screen PrinterScreen PrinterSTENCILPRINTINGSTENCILPRINTINGScree
5、n Printer Screen Printer 内部工作图内部工作图7专业课 在SMT装联工艺技术中，印刷工艺是第一环节，也是极其重要的一个环节。印刷质量的好坏会直接影响到SMT焊接直通率的高低，在实际生产过程中，我们发现60%-70%的焊接缺陷与印刷质量有关。因此，有必要对印刷工艺的各个方面进行研究。在影响印刷工艺的各个方面中，网板的设计起着举足轻重的作用 8专业课 SMTSMT模模板板（stencilstencil）：它它是是一一种种SMTSMT专专用用模模具具；其其主主要要功功能能是是帮帮助助锡锡膏膏的的沉沉积积；目目的的是是将将准准确确数数量量的的锡膏转移到空锡膏转移到空PCBPCB
6、上准确位置上准确位置 。 SMTSMT工艺的发展，工艺的发展，SMTSMT模板还被应用于胶剂工艺。模板还被应用于胶剂工艺。 模板分类模板分类1 1、按按用用途途分分：印印锡锡模模板板、印印胶胶模模板板、BGABGA返返修修模模板板、BGABGA植球模板等；植球模板等；2 2、按工艺分：蚀刻模板、激光模板、电铸模板。、按工艺分：蚀刻模板、激光模板、电铸模板。3 3、按按材材料料分分：不不锈锈钢钢模模板板、黄黄铜铜模模板板、硬硬镍镍模模板板、高聚物模板等。高聚物模板等。9专业课模板印刷的实现过程通过刮刀移动将锡膏/红胶在钢网开孔位填充后涂布到PCB焊盘上。10专业课一、模板的演变 模板最初是由丝网
7、制成的，因此那时叫网板（mask）。开始是尼龙（聚酯）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。11专业课二、模板的构成模板由网框、网布、薄片和胶水构成。1、网框 网框分活动网框和固定网框，活动网框直接将钢片安装在框上，一个网框可以反复使用；固定网框是用胶水将丝网布粘覆在网框上，后者又通过胶水与钢片相联。固定网框较易获得均匀的钢片张力，张力大小一般为352Ncm2。12专业课 13专业课2、网布 网布用于固定钢片和网框，可分为不锈钢丝网和高分子聚脂网。不锈钢丝网常用100目左右，可提供较稳定足够的张力，只是使用时
8、间过长后， 不锈钢丝易变形失去张力；聚脂网是有机物，常采有100目，它不易变形，使用寿命长久。14专业课3、薄片 即用来开孔的铜片、不锈钢片、镍合金片、聚脂物等。激光模板常采用不锈钢片。15专业课4、胶水 用来粘贴网框和钢片的胶水在模板中作用较大，针对不同的客户的使用情况，专门采用日本双组份AB胶水及美国3M保护胶水，此胶水可保持牢固的粘着力。并且可抵抗各种模板清洗剂的复杂清洗。16专业课 模板的制作工艺有：化学蚀刻法、激光切割法、电铸成型法。三、模板的制作工艺17专业课 1、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
9、，在钢片上形成开孔。 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18专业课 化学蚀刻法特点：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，累积误差较大，不适合fine pitch模板制作；制作过程有污染，不利于环保。19专业课2、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有的模板进行返工的工艺。工艺流程：菲 林PCB取坐标数据文件数据处理激光切割打磨张 网20专业课激光切割法特点：数据制作精度高，客观因素影响小
10、；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。21专业课3、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的工艺基板上涂感光膜曝 光显 影电铸镍成 型钢 片清 洗张 网 工艺流程：工艺流程：22专业课电铸成型法特点：孔壁光滑，特别适合超细间距模板的制作缺点：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。23专业课 蚀刻模板24专业课 激光模板25专业课 电铸模板26专业课四、模板的后处理 蚀刻及电铸模板一般不做后处理，这里讲的模板后处理主要是针对激光模板而言。 因激光切割
11、后会产生金属熔渣附着于孔壁及开口处，所以一般要进行表面打磨；当然，打磨也不仅仅是出去熔渣（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，以利于锡膏滚动，达到良好的下锡效果；27专业课 有必要地话，还可以选择“电抛光”，以完全出去熔渣（毛刺），改善孔壁。与电铸媲美的电抛光模板28专业课五、激光模板制作所需的资料制作激光模板需要以下资料：1、PCB 2、菲林 3、数据文件制作模板的资料要求：PCB：版本正确，无变形、损坏、断裂；菲林：包括SMD层及丝印层，并注明正反 面，确保未受冷受热，无折痕； 29专业课数据文件： 数据文件有多种格式：GERBER、*.PCB、*.PDF、HPGL、
12、*.JOB、*.GWK、*.CWK、*.PWK、*.DXF等； 以及下列软件设计的数据：PROTEL、CAM350、PADS2000、POWERPCB、 GCCAM4.14、 AUTOCADR14(2000)、 CLENT98、V2001等。30专业课 数据过大时应压缩后传送，可使用*.ZIP、*.ARJ、*.LZH等任何压缩格式。 数据必须含有SMT solder paste layer（含有Fiducial Mark数据和PCB外形数据），还必须含有字符层数据，以便检查数据的正反面、元件类别等。31专业课下面我们对GERBER文件进行一下简单的了解： GERBER文件是美国GERBER公司
13、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”。它已经成为PCB行业的标准格式文件。32专业课六、SMT模板制作技术要求锡膏网制作：一、网框二、绷网方式三、钢片厚度四、MARK点刻法五、字符六、开口通用规则七、模板设计八、补充裸铜板及无铅钢网一般开孔原则33专业课 一、网框：框架尺寸根据印刷机的要求而定，以DEK265和MPM UP2000机型为例，框架尺寸为736*736mm（29*29inch), 采用铝合金, 框架型材规格为40*40mm （1.5*1
14、.5inch) 34专业课二、绷网方式若须电解抛光先将钢片电抛光处理,保证钢片光亮,无刺,然后选择合适的绷网方式。常用绷网方式：1）黄胶+DP100(或DP100里面全封胶)+背面贴铝胶带;2）黄胶+里面、背面贴铝胶带;超声波清洗绷网方式：1）黄胶+日本AB胶，两面全封胶，留丝网;2）黄胶+日本AB胶，两面全封胶，不留丝网;3）DP420两面全封胶，留丝网.35专业课三、钢片1.钢片厚度的选择1）常用钢片厚度可选择0.1mm-0.3mm。2）为保证足够的锡浆/胶水量及保证焊接质量，常用推荐钢片厚度为：印胶网为0.18mm-0.2mm,印锡网为0.1mm-0.15mm;3）如有重要器件（如QFP
15、、0201、0402、BGA等元件），为保证印锡量和焊接质量，印锡网钢片厚度请参照附表(一).2.钢片尺寸为保证钢网有足够的张力和良好的平整度，通常建议钢片边缘距网框内侧保留有2030mm.36专业课四、MARK点刻法视客户的印刷机而定，有印刷面半刻，非印刷面半刻，两面半刻，全刻透封黑胶和全刻透不封黑胶。37专业课五、字符为能方便区分钢网适合生产的机型、使用状况以及与客户之间的沟通，通常建议在钢网上刻以下字符：K.W.EEPSTENCIL客户型号（MODEL）本厂编号（P/C）钢片厚度（T）生产日期（DATE）如如果果为为电电抛抛光光模模板板,则则刻刻上上 EP STENCIL字样字样;如如果
16、果为为电电铸铸模模板板,则则刻刻上上EF STENCIL字样字样; 如如果果不不需需要要电电抛抛光光,则则不不刻刻 EP STENCIL字样字样.38专业课六、有铅锡膏开口通用规则1、测试点,单独焊盘、螺丝孔,插装焊盘，若客户无特殊说明则不开口；如果开孔，则插装焊盘、螺丝孔在客户无特殊要求情况下，要求避通孔处理。2、焊盘边缘有通孔且孔径D0.80mm时，客户如无特殊要求则需要避通孔处理；对于焊盘中间有D0.50mm通孔时，不需要避孔处理，但要适当加大焊盘开口，以增加焊锡量。39专业课七、模板设计 1、开口尺寸 开口尺寸和钢片厚度决定了印到PCB上的锡膏或胶水的量。完成一个印刷过程后，锡膏或胶水
17、应填满模板的开口，PCB与模板分离时，焊锡膏或胶水应非常容易地承印到PCB的焊盘上。影响焊锡膏或胶水从模板开口释放到PCB焊盘效果的三个主要因素为: A：面积比/宽厚比 B:孔壁形状 C:孔壁光滑度 设计依据： 三球定律 至少有三个最大直径的锡珠能垂直排在模板的厚度方向上 至少有三个最大直径的锡珠能水平排在模板的最小孔的宽 度方向上 模板开口一般设计标准应为：面积比0.66，宽厚比1.540专业课2 2、印锡模板开孔设计 1). 常见元件焊盘的修改A 带引脚SMD元件修改（如SOIC.QFP等）一般是宽度方向减少1.2-3.1mil(一般为pith的一半),长度方向减少2.0-5.1mil.对
18、于小pith的元件可四周倒圆角,有利于模板清洗及下锡。B 塑封BGA（PBGA） 模板开口直径减小0.05 mm2.0 mil。 C 陶瓷封装BGA（C BGA） 模板开口直径一般增大0.05-0.08 mm2.0-3.1 mil；或者模板用0.2 mm(7.9 mil)厚度的钢片。D 小BGA和CSP 一般开口为正方形，四角倒圆角。41专业课2).Chip元件的修改A 二极管通常采用1：1开口B 阻容件 改变开口的几何形状有利于减少回流焊后的锡球。所有这些设计的目的在于减少过多焊锡膏挤压到元件下面。最主要开口形式如下图(0402 ,0201等1：1开口，0603以上防锡珠）42专业课3 3、
19、印胶模板开孔设计胶水网钢片常采用0.15mm-0.20mm厚度，开口位置在元件两焊盘中心，开口形状一般为长条形或圆孔,如下图所示：43专业课IC、QFP、SOT等其他器件常也可用圆形或长条形开孔44专业课八.对于无铅工艺制程或裸铜板，SMT模板开口原则：印锡后不能露焊盘1)CHIP类型元件外三边按面积共加大1015%,保持内距不变，再按有铅要求修改.2)IC类元件（包括排插）长度向外加0.10.20mm，宽度按有铅要求修改，可适当加宽一点。3)排阻排容类元件，长度向外加0.1mm，宽度可按有铅要求修改。4)其他元件同上述要求不变（开孔可适当加大一些避免漏铜）.45专业课模板开口设计小贴士：1、
20、细间距IC/QFP，为防止应力集中，最好两头圆角；开方形孔的uBGA及0402、0201件也一样；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、模板设计时，开口宽度应至少保证4颗最大锡球能顺畅通过。46专业课七、模板的使用SMT模板是一个“娇气”的精密模具，因此，使用时应注意：1、轻拿轻放；2、使用前应清洗（抹拭）模板，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；4、印刷压力调到最佳，以刮刀刚好刮尽模板上的锡膏（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
21、或锋利的刀具撞击模板；8、模板使用完后应及时清洗干净，并回包装箱，置于专用储藏架上。47专业课八、模板的清洗 SMT模板在使用的前、中、后都要进行清洗，在使用前应抹拭；在使用过程中也要定期擦拭模板底部，以保持模板脱模顺畅；使用后更要及时清洗模板，以便下次还能得到同样好的脱模效果。 模板的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（或专用模板擦拭纸）去擦拭模板，以清除未固化的锡膏或胶剂。特点是方便、不受时间限制、成本低；缺点是不能彻底地清洁模板，尤其是密间距模板。 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模板底部。这个过程也是用专用的模板擦拭纸，而且动
22、作前机器会先喷射清洁剂在纸上。48专业课 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模板； 清洗剂的选择 理想的模板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模板上的锡膏（胶剂）。现在有专门的模板清洁剂，但它可能会把模板洗掉，使用时应慎重。若无特别要求，可用酒精或去离子水代替模板专用清洁剂。49专业课九、影响模板品质的因素以下几个因素会影响到模板的品质：1、制作工艺 前面我们有探讨模板的制作工艺，可以知道，最好的工艺应当是激光切割后做电抛光处理。化学蚀刻机电铸都存在做菲林、曝光、显影等较易产生误差的工艺，而且
23、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。网框必须能够承受一定程度的拉力且有很好地水平度；丝网最好用聚酯网，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 开口设计的好坏对模板品质影响最大。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。50专业课4、制作资料 制作资料是否完整，也会影响到模板的品质。资料越全越好；同时，资料并存时应明确以哪个为准。还有，一般来说以数据文件制作模板可尽可能减少误差。5、使用方法 正确的印刷方法能使模板品质得到保持，反之，不正确的印刷方法，如压力过大、印刷时模板或PCB不水平等，均会使模板受到损坏。6、清洗 锡膏（胶剂）比较容易固化，若不及时清洗会堵塞模板开口，下次印刷时将产生困难，因此，模板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、存储 模板应有特定的存储场所，不能随意乱放，这样可以避免模板受到意外伤害。同时模板不要叠放在一起，这样既不好取又可能把网框压弯变形。51专业课谢谢谢谢！52专业课
