使用奈米塗層鋼板減少焊錫橋接與清潔成本
1 分鐘
電子裝置持續微型化的趨勢，確保了表面貼裝製程將不斷帶來新的挑戰。元件與鋼板開孔越來越小、間距越來越緊。對焊膏印刷製程的要求，促使技術必須不斷改進。奈米塗層應用於鋼板已有多年的歷史。
塗層通常以兩種形式提供。最常見的是多步驟液態塗層，透過擦拭方式塗佈在鋼板上，並在常溫下乾燥。這類塗層可由鋼板製造商或使用者自行施作。另一種較少見的形式，則由鋼板製造商以噴塗方式完成。奈米塗層供應商對其產品提出多項聲明，請參考訂購奈米塗層鋼板的流程。 常見聲明如下：
- 減少底部清潔需求
- 降低橋接缺陷
- 改善焊膏脫模
- 提升良率
塗層流程包含鋼板清潔、噴塗塗層，再進行固化。厚度僅 1–100 奈米的奈米塗層，是極薄的層次或化學結構，可透過多種方法附著於各種基材，並與無孔表面形成化學鍵結。作為對照，汽車產業常用的油漆厚度約為 125 微米，即 125,000 奈米。本文將探討這些塗層如何顯著降低橋接與清潔成本。
傳統焊膏鋼板的問題：
1) 焊橋問題
橋接發生於過多焊膏連接相鄰焊墊，造成短路。以下情況特別常見：
- 細間距元件（如 QFN、BGA）
- 表面積比低（SAR < 0.66）的鋼板
- 焊膏黏附於鋼板底部
- 脫模不一致
- 鋼板與 PCB 間密封不良
2) 底部清潔：成本與時間的負擔
- 標準做法：每印一次即清潔
- 成本：擦拭布約 $0.12/次，溶劑約 $0.08/次
- 總計：每片板子約 $0.20
- 時間：清潔中斷印刷，降低產能
奈米層的形成與作用：
專有的磷酸盐自組裝單層（SAMP）可處理表面，賦予其抗助焊劑特性。SAMP 單層由磷酸與具排斥性的碳基分子組成：
- 磷酸與鋼板表面及孔壁反應，形成共價鍵結
- 連接磷酸的碳基團即為功能性單層
- 單層厚度小於 5 奈米
奈米塗層鋼板的優勢：
- 降低缺陷（橋接、不足、焊球）
- 減少助焊劑（焊膏）黏附於孔壁與底部
- 提升 USC 清潔鋼板的能力
- 提高效率
- 減少清潔頻率
- 騰出時間進行更多生產或 SPI
- 降低成本
奈米塗層鋼板的量測與測試：
接觸角量測：用來評估表面的疏水性或疏油性。奈米塗層必須同時具備疏水與疏油能力。焊膏助焊劑的極性更接近油而非水，因此塗層需提供「抗助焊劑性」。接觸角可作為衡量此能力的指標。
鋼板底部清潔是焊膏印刷的標準步驟，通常每隔一定印刷次數即進行一次。清潔頻率取決於焊膏、印刷參數、鋼板、電路板與技術。本實驗在連續印刷 20 次後，以目視評估鋼板底部。
焊橋：隨著元件縮小、間距變緊，焊橋問題日益常見。原因之一是焊膏黏附於鋼板底部，並在下一張板子印刷時被帶過去，造成橋接。測試板包含可偵測橋接的圖形，並於 20 次印刷中評估焊膏磚形。
轉移效率：焊膏釋放是印刷成功的關鍵。本評估透過量測焊膏體積並計算轉移效率來評估釋放能力。轉移效率定義如下：
TE (%) = (印刷焊膏體積) ÷ (鋼板開孔體積) × 100%
舉例：在 0.5 mm BGA（SAR=0.575）與 0.4 mm BGA（SAR=0.500）上量測轉移效率。
結論：
奈米塗層鋼板帶來雙重效益：減少焊橋並降低清潔成本。各類塗層的實驗報告與投資報酬率將於奈米塗層鋼板頁面呈現。目前可確定，使用奈米塗層能長時間維持乾淨印刷並減少材料浪費。對於追求品質與成本效益的製造商而言，改用奈米塗層鋼板是極具成效的策略。
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......
SAM 與陶瓷：為您的 PCB 鋼網選擇合適的奈米塗層
隨著 SMT 設計不斷演進，電子產品開始採用更緊密的間距與更小的元件。傳統鋼網服務可用於較大的 SMD 焊盤，但隨著技術創新，奈米塗層鋼網也進入市場。奈米塗層具有疏水與疏油性，可排斥水、油及焊膏助焊劑。使用這些塗層的優點包括提升轉移效率、減少底部清潔需求（或頻率），並降低印刷後的橋接問題。 目前 SMT 鋼網使用的奈米塗層有兩種。第一種是自組裝單分子層（SAM）塗層。SAM 塗層需手動塗抹於鋼網底部（即與印刷電路板接觸的一側）。這類塗層厚度通常僅 2–4 奈米，肉眼不可見。SAM 塗層會隨時間磨損，但可重新塗抹。其主要優點是減少底部清潔與橋接。詳細訂購流程請見 奈米塗層鋼網 頁面。 另一種為陶瓷基底塗層，以下將詳細討論兩者。 什麼是 SAM 與陶瓷奈米塗層？ PCB 產業主要使用兩種奈米塗層： 1. 自組裝單分子層（SAM）塗層： 自組裝單分子層（SAM）是由膦酸分子與鋼網表面鍵結而成的分子塗層。這些分子會自行排列成單分子厚度的薄膜，並與不鏽鋼及鎳等金屬產生化學鍵結。 施工方式： 擦拭式，操作簡便 厚度： 約 2–4 nm 可視性： 肉眼不可見，需用表面能量墨水檢測 耐用度： 會因時間或摩擦而磨損......
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PCB 製造中的奈米塗層：如何超越傳統鋼板
奈米塗層是一種薄薄的疏水（防水）與疏油（防油）處理，用於焊膏鋼網的底部與邊緣。經過處理後，表面變得不易沾黏，可減少焊膏印刷所需的清潔次數。塗層厚度小於 5 奈米，在微觀層面與鋼網箔材結合，不改變鋼網的尺寸與形狀。 奈米塗層是業界已驗證的製程，從第一次印刷即可看到立即且可量化的改善。目前有許多關於可與鋼網搭配之奈米材料的研究。奈米塗層透過降低鋼網材料的表面能，防止焊膏沾附於非預期區域。因此，印刷出的焊膏沉積更乾淨、更均勻且更具再現性。本文探討奈米塗層的定義、可用類型，以及與標準 SMT 鋼網在印刷品質、可靠度與投資報酬率方面的比較。 奈米塗層的優點： 1) 疏水特性：奈米塗層可排斥水性化學物質（助焊劑），在潮濕環境中維持鋼網效能。 2) 疏油特性：透過排斥油性化學物質（助焊劑），保持清潔並減少焊膏塗佈時的污染。 3) 提升轉移效率：確保精準沉積並減少缺陷，尤其適用於細間距元件。 4) 減少底部清潔頻率：陶瓷與自組裝單層（SAM）塗層的結合，可降低清潔次數，節省時間與維護成本。 何時使用奈米塗層鋼網： 奈米塗層鋼網適用於： 高密度 PCB 設計，含 01005、0201 及細間距 BGA 或 QFN ......
PCB 組裝中 SMT 鋼網的必備指南
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......
如何選擇 SMT 鋼板
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......