業界標準焊膏鋼網的設計準則
1 分鐘
- 什麼是業界標準的焊膏鋼網?
- 焊膏鋼網設計考量:
- 標準 SMT 鋼網的 7 大設計準則:
- 結語:
焊膏印刷是 PCB 組裝中最關鍵的製程之一,而鋼網的設計直接影響焊膏的塗佈品質。在先前的文章中,我們已詳細介紹了鋼網及其種類。JLCPCB 提供的進階鋼網選項,包括階梯式(step-up/step-down)與奈米塗層鋼網,能協助工程師達到更高的印刷精度與組裝可靠性。在電子硬體設計中,遵循正確的設計規則與擁有合適的工具同樣重要。本文將探討當今在製作實用且可量產的內容時,必須掌握的關鍵設計原則。
什麼是業界標準的焊膏鋼網?
焊膏鋼網採用業界標準鋼網製作,常見為雷射切割的不鏽鋼箔片,上面精準開孔並與 PCB 焊盤對位。這些箔片厚度通常為 100 µm 至 120 µm,一般用於 SMT 產線,可與貼片機及自動鋼網印刷機無縫整合。
其設計符合常見 SMT 需求,無需厚度階梯等特殊功能,並遵循 IPC、SMTA 與 IEC 等組織制定的標準。點此查看完整的IPC PCB 鋼網指南。
焊膏鋼網設計考量:
高效焊膏鋼網的關鍵設計要素如下:
- 鋼網厚度
- 開孔設計
- 鋼網材料與固定方式
- 鋼網對位
- 針對 PCB 設計的特化需求
標準 SMT 鋼網的 7 大設計準則:
1. 鋼網厚度選擇
圖案厚度決定了焊膏量,請優先考慮板上最小間距的元件。厚鋼網可能因表面張力現象,使焊膏黏附在開孔內壁。一般原則:最小開孔寬度至少需容納五顆焊料顆粒。在JLCPCB,鋼網厚度可依板子需求客製,標準選項 0.10 mm 至 0.20 mm,特殊選項 0.03 mm 至 0.5 mm,即使細間距元件也能精準且一致地沉積焊膏。
2. 開孔設計準則
為避免橋接與焊珠等缺陷,開孔尺寸會略小於焊盤。然而某些元件需在內緣減少焊膏量,以防止「晶片中央焊球」形成,以下是幾個範例:
3. 開孔縮減(焊盤與開孔比例)
為避免橋接與焊料過多,開孔通常略小於實際焊盤尺寸。
- 大多數元件的標準縮減量為 5–7%。
- IPC-7525 建議鋼網與焊盤面積比 >0.66,以確保可靠印刷。
公式: 面積比 =(開孔面積)/(開孔壁高 × 開孔周長)
保持該比值高於 0.66,可確保焊膏乾淨脫模。
4. 基準點(Fiducial Marks)
印刷焊膏時,圖案必須與 PCB 精準對位。透過在 PCB 與鋼網上設置基準點(對位標記)即可達成。詳情請參考我們最新關於基準點的完整文章,將其加入鋼網可確保正確對齊。
5. 鋼網框架與邊框
鋼網可分為有框(固定於鋁框)與無框(適合快速打樣或手動印刷)。
- 常見框架尺寸為 23 × 23 英吋。
- 開孔區與框架邊緣至少保留 10 mm 距離。
- 清楚標示鋼網位置、厚度與料號。
6. 鋼網材料
材料種類影響焊膏從開孔脫模的能力。通常使用不鏽鋼,若 PCB 含細間距元件,可選用鎳,成本約高出 50%。
第一代鋼網採用化學蝕刻,適合大開孔,但元件縮小後脫模變差,因而發展出雷射切割鋼網,開孔更精細且呈梯形,改善焊膏釋放。隨後又出現電拋光孔壁與電鑄成型技術,以因應更小元件需求。
7. Window Effect 設計:
某些 PCB 在元件下方有大面積銅焊盤,常見於電源電子。此時需採用 Window Effect,確保良好電氣連接並讓熱量逸散。若整面塗佈焊膏,可能導致元件浮起、外側引腳空焊。透過上方圖示的「Window Effect」設計可減少焊料量。
結語:
對大多數 PCB 組裝而言,遵循上述基本設計準則即可獲得良好印刷效果。在JLCPCB,PCB 製造商與組裝工程師務必理解鋼網的設計建議。我認為 PCB 製造商必須理解其鋼網供應商提供的設計指南。印刷是組裝流程的關鍵步驟,此階段出錯將對後續產生連鎖反應。因此,使用已納入所有必要考量的鋼網,才能獲得良好且可重複的印刷結果。在嘗試階梯鋼網、電鑄或奈米塗層等進階技術前,PCB 設計師與組裝工程師應先精通這些標準流程,建立穩固基礎。
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