初學者指南:階梯式鋼板(Step-Up 與 Step-Down)
1 分鐘
眾所周知,企業正朝 2nm 邁進,電子產業正處於巔峰。十年間,PCB 元件尺寸也急遽縮小,從 1206 到 0402、0201,甚至更小。由於元件尺寸微小且要求高產能,焊接過程中可能出現墓碑效應、橋接或連接不良等缺陷。為了克服這些挑戰,業界廣泛採用階梯鋼網(step-up 與 step-down)等特殊技術, JLCPCB 亦提供階梯鋼網服務,為混合密度 PCB 設計提供可靠的焊膏沉積。
0.4 mm 細間距元件旁常需更高焊膏厚度,這類需求佔 SMT 總產量相當比例。能在同一印刷行程中,同時為 0.5 mm 間距元件與 01005 或 CSP 等 0.3 mm 間距微小元件提供不同焊膏高度的能力,已成為電子製造的新關鍵。階梯鋼網可在單一鋼網內實現多種焊膏高度。本教學將說明其原理、使用時機,以及對組裝品質的影響。
什麼是 PCB 鋼網?
PCB 鋼網是一片薄鋼板,上面精準切割出與 PCB 焊盤對應的開孔。為了在 PCB 上組裝 SMT 元件,必須將焊膏塗佈於焊盤,而鋼網是最有效且精準的方法。我們近期也討論過鋼網與奈米塗層的相關文章。
在高產能生產線上,操作員將鋼網置於 PCB 上,擠壓焊膏通過開孔並沉積於焊盤。移開鋼網後,焊膏留在焊盤上,接著進入貼片機,將 SMT 元件精準放置於焊膏上,最後送入回焊爐完成焊接。
傳統鋼網的問題:
鋼網厚度與開孔尺寸決定了焊膏量。焊膏量對焊接品質至關重要:量不足可能導致焊接不良,量過多則可能造成橋接。當同一板面同時存在細間距元件與大型連接器或散熱焊盤時,傳統鋼網無法滿足不同焊膏體積需求。
0402 晶片與 0.5 mm 間距 QFP 等 SMT 元件需要極小開孔,在 0.2 mm 厚鋼網上難以順利脫模;這些開孔在 0.127 mm 厚鋼網上表現最佳。
什麼是階梯鋼網?
階梯鋼網可精準控制大、小 SMT 元件所需的焊膏量:大元件需要較厚鋼網與較多焊膏,小元件則需較薄鋼網與較少焊膏。因此,同時包含大小元件的板子需使用階梯鋼網,在對應區域分別加厚或減薄。
(本鋼網由 JLCPCB製作)
因電子產品日趨輕薄,工程師必須在 PCB 上使用微型 SMT 元件,且常將大、中、細間距元件混於同一板面。階梯鋼網透過厚度變化,可在 PCB 表面精準塗佈不同體積的焊膏。
階梯鋼網類型:
階梯區域通常以化學蝕刻、雷射焊接或電解拋光製作,分為 step-up 與 step-down 兩種。
Step-Up 鋼網
當 PCB 同時擁有大量小元件與若干大型 SMT 元件時,需採用 step-up 鋼網,於大型元件對應區域加厚,以增加焊膏量。基底鋼網厚度 0.1 mm,大型元件區域局部加厚至 0.15 mm。
Step-Down 鋼網
當 PCB 同時擁有大型元件與若干小 SMT 元件時,需採用 step-down 鋼網,於小型元件對應區域減薄,以減少焊膏量。基底鋼網厚度 0.15 mm,小型元件區域局部減薄至 0.1 mm。
階梯鋼網可選擇有框或無框:有框用於量產,無框適合打樣,成本亦較低。
階梯鋼網製程:
階梯鋼網已問世十餘年,製程包括濕式化學蝕刻、雷射切割/焊接、銑削與電鑄。
化學蝕刻因微縮能力有限而逐漸式微,雷射切割與電鑄為現今主流。兩者在材料、製程與後處理差異顯著:雷射多以不鏽鋼為主,電鑄則以鎳為主。製作階梯區域需採用高階技術:
- 雷射焊接箔片:於基底鋼網上焊接額外箔片。
- 化學蝕刻:選擇性移除材料,形成凸起(step-up)或凹陷(step-down)。
- 奈米塗層相容:多家廠商提供奈米塗層版本,進一步提升脫模效果並減少清潔需求。
關鍵在於優秀的 CAD 設計,並與鋼網供應商緊密合作。
鋼網製作技術:
製造商採用三種技術製作階梯鋼網:
- 光化學蝕刻技術
- 微加工技術
- 雷射焊接技術
1. 光化學蝕刻技術:
利用感光製程在不需要蝕刻的區域製作抗蝕層,再以蝕刻液移除材料,直至達到所需厚度。
2. 微加工技術:
將鋼片置於冷卻真空平台,以 CNC 銑床逐次移除微量材料至所需厚度,再將階梯箔片裝框並以雷射切割開孔。
3. 雷射焊接技術:
使用兩片鋼材:基底薄板與加厚板。先以 CNC 切除對應區域,再將加厚箔片嵌入並雷射焊接,最後以雷射切割開孔。
階梯鋼網優點:
結論:
總結而言,儘管階梯鋼網看似高端,但在 PCB 組裝中已日益重要。當元件縮小、板子複雜度提升,就必須精準控制焊膏量。複雜 PCB 上不同 SMT 元件需要不同焊膏量,同一鋼網上採用不同厚度,可在粗間距區提供足夠焊膏,同時在細間距區精準控制。
了解何時及如何使用這些專用鋼網,即使新手也能顯著提升組裝可靠性與品質。下次訂購鋼網前,先評估是否需採用階梯鋼網解決常見問題。JLCPCB 提供階梯鋼網服務,可針對混合元件板精準調整厚度,達到最佳焊膏沉積。務必與製造商討論並仔細評估鋼網選項;對於混合元件板,常需上下調整厚度——若無階梯鋼網,幾乎不可能達到理想印刷效果。
持續學習
初學者指南:階梯式鋼板(Step-Up 與 Step-Down)
眾所周知,企業正朝 2nm 邁進,電子產業正處於巔峰。十年間,PCB 元件尺寸也急遽縮小,從 1206 到 0402、0201,甚至更小。由於元件尺寸微小且要求高產能,焊接過程中可能出現墓碑效應、橋接或連接不良等缺陷。為了克服這些挑戰,業界廣泛採用階梯鋼網(step-up 與 step-down)等特殊技術, JLCPCB 亦提供階梯鋼網服務,為混合密度 PCB 設計提供可靠的焊膏沉積。 0.4 mm 細間距元件旁常需更高焊膏厚度,這類需求佔 SMT 總產量相當比例。能在同一印刷行程中,同時為 0.5 mm 間距元件與 01005 或 CSP 等 0.3 mm 間距微小元件提供不同焊膏高度的能力,已成為電子製造的新關鍵。階梯鋼網可在單一鋼網內實現多種焊膏高度。本教學將說明其原理、使用時機,以及對組裝品質的影響。 什麼是 PCB 鋼網? PCB 鋼網是一片薄鋼板,上面精準切割出與 PCB 焊盤對應的開孔。為了在 PCB 上組裝 SMT 元件,必須將焊膏塗佈於焊盤,而鋼網是最有效且精準的方法。我們近期也討論過鋼網與奈米塗層的相關文章。 在高產能生產線上,操作員將鋼網置於 PCB 上,擠壓焊膏通過開孔並......
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使用奈米塗層鋼板減少焊錫橋接與清潔成本
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簡介 在快速變化的電子製造領域,表面貼裝技術(SMT) 對於實現印刷電路板(PCB)組裝的效率與精度至關重要。SMT 製程的核心是 SMT 鋼網,這是準確塗佈焊膏不可或缺的工具,可確保元件與 PCB 之間形成可靠的電氣連接。本指南深入探討 SMT 鋼網的類型、材料、製造方法、優勢、挑戰與未來趨勢。 SMT 鋼網的類型:- SMT 鋼網有多種形式,以滿足不同的生產需求: 無框 SMT 鋼網: 這類鋼網彈性高且具成本效益,適合原型與小量生產。採用不鏽鋼或鎳合金製成,易於操作與存放,能靈活應對不斷變化的 PCB 設計。無框 SMT 鋼網特別適合需要快速變更與調整的環境,讓製造商能在不同 PCB 設計之間快速切換,大幅減少停機時間。 有框 SMT 鋼網: 有框鋼網以耐用著稱,適合大量製造。剛性框架在焊膏印刷時提供穩定性,確保多片 PCB 結果一致。在需要精度與重複性的大量生產線上,它們是首選。有框 SMT 鋼網提供穩固與可靠,對於長時間生產中維持品質至關重要,任何偏差都可能造成重大損失。 原型 SMT 鋼網: 快速原型製作受益於這類鋼網,讓工程師能快速測試新的 PCB 佈局。它們支援產品開發的靈活性,可根......
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什麼是 SMT 鋼網? SMT 鋼網是一種用於焊接製程的薄金屬板,專為 SMT(表面貼裝技術)而設計,在 SMT 焊接過程中扮演關鍵角色。SMT 鋼網能將焊膏直接精準地塗佈於 PCB 的 SMD 焊墊上,有效避免回流焊時出現錯誤與缺陷,完工後可獲得精確的錫覆蓋量。 SMT 鋼網的種類 依焊膏塗佈方式不同,常見有三種鋼網類型。 框架式 SMT 鋼網 框架式 PCB 鋼網多半開箱即用,由一般雷射切割的鋼片固定於金屬框架而成。因框架提供更佳穩定性與重複使用性,特別適合大量 SMT 組裝。 框架亦能加快 PCB 與鋼網的對位流程。然而框架成本較高、佔空間且管理較複雜,也讓鋼網更重、運費增加。 無框架鋼網 無框架鋼網少了外框,成本比框架式更低,可直接放置於 PCB 上使用,適合業餘或一次性用途。重量輕,運送方便。 無需額外框架,適合小批量印刷並可自訂尺寸;同樣能依特定 PCB 設計與零件布局進行客製。 階梯鋼網: PCB 上各元件對焊膏量需求不同,一般雷射鋼網只能改開孔大小,整片厚度相同。 為達更高焊接品質,工程師常需在同一鋼網上做出多種厚度,以精準控制焊膏量,因而誕生階梯鋼網。它能在同一鋼網上印出不同厚度......