改善焊膏沉積的 SMT 鋼網設計技巧
1 分鐘
- 標準 SMT 鋼網的 5 項關鍵設計準則:
- 標準 SMT 鋼網的 4 項關鍵設計準則:
- 結論
透過鋼網進行焊膏沉積是一種大量生產的方法。即使使用先進的貼片機與回焊曲線,橋接、立碑與焊點不足等缺陷仍常可追溯到不良的鋼網設計。正確的鋼網設計有助於實現一致且高品質的焊點。隨著元件尺寸持續縮小、電路密度增加, JLCPCB 提供高精度鋼網,可選階梯設計、電拋光與奈米塗層,確保可靠的焊膏沉積並降低組裝缺陷。
有效的 SMT 鋼網能確保焊膏印刷一致、可重複且精準。本文將探討實用且經驗證的 SMT 鋼網設計技巧,協助您最佳化焊膏沉積並減少 PCB 組裝缺陷。文章分為兩部分:設計指南與製造觀點。
標準 SMT 鋼網的 5 項關鍵設計準則:
1. 開孔設計準則
為避免橋接與焊珠等缺陷,這點至關重要。為了精準沉積,開孔會做得比焊墊略小。然而某些元件需在內緣減少焊膏,以防止「晶片中央」焊球形成。以下是幾個範例:
2. 開孔縮減(焊墊與開孔比例)
為避免橋接與焊料過多,開孔通常略小於實際焊墊。選用建議如下:
建議厚度規則:
- 大多數元件的典型縮減量為 5–7%。
- IPC-7525 建議鋼網與焊墊面積比 >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)
保持此比例高於 0.66,可確保焊膏乾淨脫模。
3. 基準點(Fiducial Marks)
印刷焊膏時,圖案必須與 PCB 精準對位。這透過在 PCB 與鋼網上設置基準點達成。正如我們最新基準點專文所述,在鋼網上加入基準點可確保對位準確。 JLCPCB 提供含基準點的鋼網,確保精準對位與可靠焊膏印刷。
4. 鋼網框架與邊框
鋼網可分有框(固定於鋁框)與無框(快速打樣或手動印刷)。
- 典型框架尺寸為 23 × 23 英吋。
- 開孔區與框架邊緣至少保留 10 mm。
- 清楚標示鋼網位置、厚度與料號。
5. 視窗效應設計:
某些 PCB 在元件下方有大銅墊,常見於功率電子。此時需確保良好電氣連接與散熱,若整面塗抹焊膏,元件可能浮起、外側引腳無法焊接。採用「視窗效應」設計可減少焊料體積,如上圖所示。
標準 SMT 鋼網的 4 項關鍵設計準則:
1. 鋼網厚度選擇
厚度決定焊膏量。優先考慮板上最小間距元件。厚鋼網因表面張力可能使焊膏黏附於孔壁。基本原則:最小開孔內至少含五顆焊料粒子。
2. 鋼網材質
材質決定焊膏脫模效果。不鏽鋼最常見,若為細間距設計可選鎳,成本約高 50%。
第一代鋼網採化學蝕刻,適合大開孔,但元件縮小後脫模困難,遂發展出雷射切割,產生更精細的梯形開孔以提升脫模效果。隨後再引入電拋光與電鑄製程。
3. 奈米塗層提升脫模
現代奈米塗層鋼網使用疏水塗層,降低焊膏黏附於孔壁。僅在普通鋼網表面增加一層奈米材料,即可提升焊膏脫模、延長鋼網壽命並減少清潔次數。
4. 混合組裝考慮階梯鋼網
分為兩類:
加厚區(Step-up): 為大元件提供較厚區域。
減薄區(Step-down): 為細間距元件提供較薄區域。
適用於同時含 0201 被動元件與大連接器的板子。詳細文章請參考連結。
結論
SMT 鋼網設計不僅是在金屬上切割形狀,而是直接影響良率、缺陷率與組裝品質的策略流程。遵循上述技巧——從最佳化厚度與開孔尺寸到採用先進塗層——可顯著改善焊膏沉積。寬高比與面積比為開孔尺寸的基礎,針對元件的特定策略則確保多元組裝需求下的最佳表現。階梯鋼網與多重印刷等先進技術可處理複雜應用,而適當的製程最佳化與維護則維持長期性能。
隨著 SMT 持續朝微型化演進,遵循 IPC 指南並利用奈米塗層、階梯鋼網等技術,已成為維持生產品質與成本效益的關鍵。JLCPCB 提供全系列可客製鋼網,含奈米塗層與階梯鋼網,協助工程師實現可靠且高性價比的 SMT 組裝。
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