電子制造領域,尤其是表面貼裝技術SMT的工藝流程中,PCB鋼網作為一種SMT專用模具,其制作質量直接關乎電子產品的焊接質量與性能表現。深入了解PCB鋼網制作,對提升電子制造水平意義重大。
PCB鋼網,即SMT模板,主要由不銹鋼材質制成。其核心功能在于協助錫膏的精準沉積,確保將適量的錫膏精準無誤地轉移至空PCB板的指定位置。在SMT生產線上,通過鋼網的網孔,錫膏得以均勻地印刷到PCB的焊盤上,為后續元器件的貼裝與焊接奠定基礎,是保證電子產品電氣連接可靠性與穩定性的關鍵一環。
工藝流程:先通過專業軟件對鋼片進行設計排版,生成精確的數據文件。隨后在鋼片表面均勻涂覆感光材料,利用LDI激光直接成像技術,將數據文件中的圖案以激光束的形式直接投射在涂有感光材料的鋼片上,完成曝光操作。緊接著進行顯影,去除未曝光部分的感光材料,暴露出需要蝕刻的區域。再利用蝕刻液對鋼片進行蝕刻,形成所需的網孔形狀,最后經過鋼片清洗和張網步驟完成鋼網制作。
特點:該方法能夠一次成型,制作速度相對較快,成本較低。然而,它存在明顯缺陷,在蝕刻過程中,容易因蝕刻程度難以精準控制,導致網孔出現沙漏形狀或開口尺寸變大(過度蝕刻)的問題。而且,制作過程受操作人員經驗、藥劑質量等客觀因素影響較大,累積誤差較多,不太適用于制作細間距鋼網。此外,化學蝕刻使用的藥劑會對環境造成污染,不符合當下環保理念。
工藝流程:通過專業設計軟件生成精確的數據文件,利用高能量激光束,依據數據文件對鋼片進行切割,精準地按照設計圖案切割出網孔。切割完成后,對鋼片進行打磨處理,去除切割過程中產生的毛刺和熔渣,最后進行張網工序。
特點:激光切割法憑借數據制作精度高的優勢,受客觀因素干擾小。其切割出的梯形開口有利于錫膏脫模,能實現精密切割,可滿足高精度要求的鋼網制作。不過,該方法是逐個切割網孔,制作速度較慢,成本也相對較高。但因其良好的綜合性能,目前在SMT鋼網行業中應用最為廣泛。
工藝流程:在基板上均勻涂覆感光膜,運用LDI激光直接成像技術進行曝光,使感光膜形成特定圖案,再經顯影固定圖案。接著進行電鑄鎳工藝,在特定區域沉積鎳金屬,逐漸形成所需的鋼網形狀。成型后對鋼片進行清洗,去除雜質,最后進行張網操作。
特點:電鑄成型法制作的鋼網孔壁光滑,特別適用于超細間距鋼網的制作,能滿足電子產品向小型化、集成化發展過程中對超密間距元件焊接的需求。但其工藝難度大,制作過程涉及化學藥劑使用,對環境有污染,且制作周期長、成本高昂,限制了其大規模應用。
提供的PCB需版次正確,無變形、損壞、斷裂等問題。它是鋼網制作的重要參照,確保鋼網網孔布局與PCB焊盤位置精準匹配。
格式要求:加工集團通常可接受多種CAD數據格式,如GERBER、HPGL、.JOB、.PCB、.GWK、.CWK、.PWK、.DXF、.PDF等。同時,像PAD2000、POWERPCB、GCCAM4.14、PROTEL、AUTOCADR14(2000)、CLIENT98、CAW350W、V2001等軟件設計的數據也能兼容。當數據文件過大時,需采用.ZIP、.ARJ、.LZH等壓縮格式進行壓縮后傳送。
內容要求:數據文件必須包含SMT solder paste layer,其中要有Fiducial Mark數據和PCB外形數據,同時還需含有字符層數據,以便清晰分辨數據的正反面、元件類別等關鍵信息,為鋼網制作提供全面準確的數據支持。
GERBER文件由美國GERBER公司提出,是將PCB信息轉化為多種光繪機能識別的電子數據,又稱光繪文件。它是一種具有X、Y坐標和附加命令的軟件結構,正式學名為“RS274格式”,已成為PCB行業的標準格式文件。GERBER文件需結合Aperture list文件使用,二者共同定義圖形的起始點、形狀及大小。D-Code明確電路中線路、孔、焊盤等圖形的尺寸和形狀。GERBER文件分為RS274D及RS274X兩種類型,RS274D包含X、YDATA,但不含D-Code文件;RS274X則同時包含X、YDATA以及D-Code文件內容。
鋼網開口設計直接影響錫膏的脫模效果,主要由三個因素決定:開口的寬厚比/面積比、開口側壁的幾何形狀、孔壁的光潔度。后兩個因素主要由鋼網制造技術決定,而開口的寬厚比和面積比則是設計過程中重點考量的對象。
定義:寬厚比指開口寬度與鋼網厚度的比率;面積比指開口面積與孔壁橫截面積的比率。一般來說,要實現良好的脫模效果,寬厚比應大于1.5,面積比應大于0.66。當開口長度未達到寬度的5倍時,需用面積比來預測錫膏脫模情況,其他情況則考慮寬厚比。
元件開口范例:以常見元件為例,如QFP元件,當PITCH為0.635mm時,焊盤寬度0.35mm,開口寬度一般設計在0.30-0.31mm,模板厚度0.15-0.18mm,此時寬厚比在1.7-2.1之間,面積比在0.69-0.85之間;BGA元件,若焊盤直徑∮1.27mm,開口直徑通常為∮0.75mm,模板厚度0.15-0.18mm,面積比在1.0-1.25之間。不同元件根據其尺寸、間距等特性,有著不同的開口設計標準。
對于0603(1608)以上的片狀元件,設計時需重點考慮防錫珠問題。細間距IC/QFP元件,為防止應力集中,開口最好兩頭圓角;開方形孔的BGA及0402、0201元件也是如此。片狀元件采用內凹開法開口,可有效預防元件墓碑現象。同時,鋼網設計時開口寬度應保證至少4顆最大錫球能順暢通過。
膠水工藝鋼網開口設計經驗至關重要。印膠鋼網開口一般設計成長條形或圓孔,若采用非MARK點定位,需開設兩個定位孔。長條形開口寬度W通常在0.3mm≤W≤2.0mm;圓孔直徑根據元件不同而有所差異,如0603元件對應圓孔直徑為0.36mm,0805元件對應0.55mm等。印膠鋼網厚度一般選擇0.15mm-0.2mm。
蝕刻及電鑄鋼網一般無需后處理,而后處理主要針對激光鋼網。由于激光切割過程中會產生金屬熔渣附著在孔壁及開口處,因此通常需進行表面打磨處理。打磨不僅能去除熔渣,還能對鋼片表面進行粗化,增加表面摩擦力,有利于錫膏滾動,提升下錫效果。必要時,還可選擇“電拋光”進一步去除熔渣,改善孔壁質量。
鋼網在使用過程中,錫膏或膠劑會殘留在網孔及表面,若不及時清洗,會影響后續印刷質量,甚至堵塞網孔。常用清洗方式有擦拭和超聲波清洗。擦拭一般使用預先浸泡了清潔劑的不起毛抹布,手動清除固化的錫膏或膠劑。超聲波清洗則分為浸泡式和噴霧式,還有廠家采用半自動式超聲波清洗機。此外,在日常使用中,要注意避免鋼網受到過大壓力、保證印刷時鋼網和PCB的水平度等,以維護鋼網品質,延長其使用壽命。
PCB鋼網制作是一個涵蓋多方面技術與工藝的復雜過程,從制作工藝的選擇、資料準備,到開口設計、后處理以及清洗維護,每個環節都緊密相連,共同決定著鋼網的質量,進而影響電子產品的生產質量與性能。只有精準把控每個步驟,才能制作出高質量的PCB鋼網,滿足日益發展的電子制造行業需求。
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