錫膏鋼網類型:雷射切割、電鑄與蝕刻
1 分鐘
我過去曾多次介紹過鋼網(Stencil),對於電子設計師來說,它們是極其出色的工具。到目前為止,大家都知道鋼網只是一片簡單的薄鋼片,其作用是作為塗佈錫膏的遮罩。塗佈完成後,我們就能放置元件並進行加熱,PCB 就準備好了!聽起來很簡單,但其實仍有一些細節需要注意,例如錫膏的回流焊溫度曲線(Thermal Profile)與 PCB 的加熱程序。如果加熱方式錯誤,零件可能會損壞。今天我們不討論設計流程,而是要探討鋼網的「製造」。目前有許多製造公司生產不同類型的鋼網,其中最常見的三種類型包括:
1. 雷射切割鋼網 (Laser-Cut Stencils)
2. 電鑄鋼網 (Electroformed Stencils)
3. 化學蝕刻鋼網 (Chemically Etched Stencils)
根據它們之間的差異,我們將能判斷哪一種最適合特定的用途。
1. 雷射切割鋼網
雷射切割鋼網是利用高精密雷射(通常是 Nd:YAG 或光纖雷射)在不鏽鋼箔上切割出開孔。雖然雷射光束受到嚴格控制,但在微觀層面上仍會產生微米級的表面不平整。這種工法會產生肉眼難以察覺的粗糙切割面,且孔壁的錐度(Tapering)有限。然而,雷射切割是目前最快速的技術,因其極短的交期(Turnaround times)而成為業界最廣泛使用的工法。根據波長與光斑直徑,雷射可以處理 0.3 mm 甚至更小的開孔。現代化鋼網如局部加厚(Step-up)或局部減薄(Step-down)的階梯鋼網也能以此製造。雷射切割後,鋼網可以浸入奈米塗層(Nanocoating)中,這有助於更有效地平滑表面並去除黏附性。如果您正在尋找快速原型開發方案,JLCPCB 專精於雷射切割鋼網,提供高精度、可客製化的原型與量產選項,確保可靠的錫膏印刷效果與快速交期。
2. 電鑄鋼網
電鑄鋼網是透過電鍍工法製造的。由於具有更平滑且更具錐度的孔壁,這類鋼網具備優異的下錫性(Paste release)。製程是將光阻圖案覆蓋在金屬上(通常是鎳),透過電化學沉積生長形成鋼網。電鑄鋼網通常用於細間距應用,且耐用度更高。由於表面更平滑,其開孔壁厚度非常一致。不過,這類鋼網的交期較長,且因價格昂貴,在原型開發階段非常少見。憑藉其平滑度與準確性,電鑄鋼網常被用於 0.2 mm 或更小的超細間距製程。
3. 化學蝕刻鋼網
化學蝕刻製程結合了光阻與酸性或鹼性溶液。透過移除金屬來建立開孔圖案,無需強大的雷射或電流。然而,化學藥劑有其蝕刻極限,之後必須更換。儘管如此,蝕刻鋼網價格低廉且有標準化流程可循,適合低密度與大型零件的應用。但這種廉價方案伴隨著較大的代價:邊緣定義較差且表面粗糙。蝕刻會導致「側蝕」(Undercutting)與斜坡狀孔壁,這在鋼網製造中屬於異常現象。當涉及小型開孔時,這會導致下錫性不佳。通常僅建議用於愛好者的實驗專案。
性能對比:
選擇合適的鋼網取決於以下因素:
- 元件的間距尺寸(Pitch size)
- 生產規模(產量)
- 成本限制
- 設計複雜度
- 下錫性(脫模)需求
以下為探討所有這些因素的詳細列表。
結論
您的 PCB 組裝(PCBA)品質與您選擇的鋼網類型息息相關。我已經詳細介紹了所有技術及其相關問題。
例如,雷射切割鋼網提供了一個可靠且全能的解決方案,適用於大多數標準應用。電鑄鋼網提供了卓越的精度與下錫性,但成本較高。另一方面,化學蝕刻鋼網在需求較低的場景中仍是具成本效益的選擇。了解每種鋼網的特性與侷限性,能讓您針對特定的 PCB 設計與生產需求選擇最佳方案。如果您正在尋找雷射切割鋼網,JLCPCB 是最佳選擇。JLCPCB 專注於高品質雷射切割鋼網,並提供選配的電解拋光(Electropolishing)與奈米塗層(Nano-coating),協助工程師實現一致的錫膏印刷效果並提升組裝良率。
持續學習
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訂製 PCB 組裝用鋼網:如何製作、購買與選擇合適的供應商
表面貼裝技術(SMT)鋼網是現代 PCB 組裝中不可或缺的工具。它們是由金屬製成的薄片,通常為不鏽鋼,上面精確切割出開口,使焊膏能準確地塗佈在 PCB 焊墊上。鋼網的品質直接影響焊膏的沉積,進而影響最終組裝 PCB 的可靠性。 工程師通常需要訂製鋼網,而非依賴通用選項。每個 PCB 設計都有獨特的焊墊佈局、元件密度與焊接需求,因此「一體適用」的鋼網無法確保焊膏的精確塗佈。客製化鋼網能確保焊膏準確沉積在所需位置,將缺陷降至最低並提高生產良率。像 JLCPCB 這樣的領先製造商提供高品質的客製化鋼網,並與其 PCB 生產服務無縫整合,讓工程師能輕鬆獲得可靠的成果。 為 PCB 組裝訂製鋼網的意義 客製化 SMT 鋼網的定義 客製化 SMT 鋼網是專為匹配特定 PCB 佈局而設計的鋼網。與標準或通用鋼網不同,它們依據 PCB 元件的精確焊墊尺寸、間距與幾何形狀量身打造。這能確保每個焊墊都能獲得適量的焊膏,對焊點品質與減少橋接或焊料不足等缺陷至關重要。 工程師為何訂製鋼網 工程師通常基於以下原因訂製鋼網: 高元件密度與細間距設計需要精確的焊膏沉積。 獨特的 PCB 佈局或特殊元件無法透過通用鋼網可靠組裝。......
表面貼裝鋼網:SMT 印刷與焊膏應用的實用指南
一切從一片纖薄的金屬開始,在組裝初期就悄悄插入。在任何零件定位之前、在熱量尚未觸及電路板之前,這一層便決定了錫膏的流向。錫膏能擴散到哪裡,全看它的設計;厚度多少、如何切割——這些細節決定了什麼會留下、什麼會被洗掉。對於尋求可靠鋼網的工程師,JLCPCB 提供高精度 SMT 鋼網,可無縫整合至 PCB 生產流程。 接著塗抹焊錫膏,讓它穿過薄鋼片的細縫,精準落在下方的電路板焊盤上。一旦開孔歪斜或邊緣粗糙,多餘的膏體就會溜進錯誤區域。哪怕只偏差一根頭髮的距離,麻煩就會迅速出現——導線跨接、焊點不牢、印刷後出現斷路。 在組裝電路板時,鋼網必須分毫不差。若無雷射切割,要擠出微量焊錫膏幾乎不可行——尤其當零件越做越小、排列越來越密時更是如此。 SMT 組裝中的表面貼裝鋼網是什麼 定義與基本功能 塗抹焊錫膏時,一片薄金屬平貼在電路板上——通常由不鏽鋼製成。鋼片上每一處開孔,都對應下方板上的接觸點。 刮刀滑過板面,將焊錫膏壓穿開孔,落在等待的焊盤上。當金屬片抬起時,膏體牢牢留在該在的位置。每個沉積點在零件放置上方時保持固定,隨後加熱固化,位置毫不偏移。 雷射表面貼裝鋼網 如今大多數鋼網都由雷射切割完成。當開孔縮小......
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......
使用奈米塗層鋼板減少焊錫橋接與清潔成本
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......