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7
模板的制作方法
• 化学蚀刻 • 激光切割 • 电铸成型
2018/6/5
8
选择模板加工方法时主要考虑的因素:
• 要求的最小间距和开孔尺寸.
• 模板的释放焊膏性能.
• 降低和预防焊膏的桥连、短路或锡量不足. • 加工材料的成本、成品率和周期. • 模板材料的寿命和耐用性. • 要求的焊膏的厚度.
2018/6/5 9
2018/6/5
11
电铸成型
电铸成型模板: 用化学方法,但不是在金属板上蚀刻
出需要的图形,而是直接电铸出镍质的漏板,即加成
法.
• 自然形成梯形开孔,有利于焊膏释放. • 制作过程中自然形成开孔的保护唇,保证印刷过程中焊膏不会挤出模板 底部开孔.大大减少清洗模板的次数. • 孔壁光滑,极利焊膏的释放.
• 通常制作2~12mil(0.05~0.3mm)厚度的模板.
• 通常用于细间距和超细间距元件的印刷. • 良好的耐 磨性和使用寿命.
2018/6/5 12
• 价格较贵,制作周期较长.
激光切割模板 VS 化学蚀刻模板
化学蚀刻 制作步骤: 补孔及修改: 环境友好: 16 不可能 不 激光切割 6 方便 友好
Component Pitch mil 50 40 31 25 20 16 12
2018/6/5
Industry Standard Pad Width mil 25 20 17 15 12 10 8
Recommended Aperture Size mil 25 20 16 12 10 8 6
37
模板设计
• Screen printer • chip
• Air atmosphere
2018/6/5
4
模板的分类
1 制作材料:金属,塑料... 2 制作过程:化学蚀刻,激光切割,电铸成型 3 用途:印刷胶水,印刷锡膏,检验用...
2018/6/5
5
Material .Stainless steel (300,400 series) Type -Half Hard to Full Hard -Brass is being used less(low hardness ,wear) -Plastic(Kapton)stencil are being used for low volume application Alloy Nominal(Essential Elements) 17%Cr-7%Ni-balande Fe(0.15%C Max) 18% 18.5% 304L 18.5% 316 316L 410
模板的制作与应用
2018/6/5
1
公司简介
服务特色
2018/6/5
2
模板图片
2018/6/5
3
SMT过程及影响因素
PCB
• Pattern design
印 刷
• Stencil design
贴 片
• Position accuracy
焊接
• Temp profile
• Land
• Solder or adhesive • Place gap
2018/6/5 24
模板设计
模板的印刷质量主要取决于以下因素:
• 模板的开孔尺寸: 开孔的长(L)、宽(W)及厚度(H),这些决定了焊膏 的体积.
• 模板的释放焊膏性能: 取决于开孔的几何形状和孔壁的光滑程度.
• 模板开孔与PCB之间的定位精度.
2018/6/5
25
模板设计
• 厚度 • 形状
• 位置
A.R 2.0 1.7 1.4 1.2
2018/6/5
30
模板设计
面积比公式
(LW)/[2(L+W) T]0.66
当开孔长宽相差不多时,仅考虑宽厚比是不够的,这时还需考虑面积 比,即开孔的侧面积与底面积的比,这决定焊膏是释放到PCB板上, 还是粘附在模板孔壁上.
2018/6/5
31
模板设计ຫໍສະໝຸດ Baidu
印刷胶水
• 开孔中心位于一对焊盘的中心.
•开口宽度为焊盘间隙的30~40%,长度比焊盘长出0.5mm.
• 以长条形胶水孔为常见,直角倒圆.
2018/6/5
32
模板设计
• 印刷焊膏模板厚度
Smallest component pitch mil 50 40 30 25 20 16 12 mm 1.27 1.016 0.762 0.635 0.508 0.4064 0.3048 Recommended foil thickness mil 8 8 8 7 6 6 5 mm 0.2 0.2 0.2 0.18 0.15 0.15 0.12
2018/6/5
10
激光切割
激光切割模板: 模板开孔使用激光切割而成.
• 开孔上下自然成梯形,上开孔通常比下开孔大1~5mil,有利于焊膏的释放.
• 开孔尺寸误差大约为0.3~0.5mil,定位精度小于0.12mil. • 价格比化学蚀刻贵比电铸成型便宜. • 孔壁不如电铸成型模板光滑. • 通常制作模板厚度为0.12~0.3mm. • 通常推荐用于元件pitch值为20mil或更小的印刷.
2018/6/5
13
激光切割模板 VS 化学蚀刻模板
位置精度
化学蚀刻
• 光绘输出的精度
激光切割
• 光绘片尺寸稳定性
• 环境控制
直接利用Gerber数据,精度 只与切割设备精度有关.
• 人为误差
2018/6/5
3~5mil
2mil
14
激光切割模板 VS 化学蚀刻模板
2018/6/5Hole
Wall Quality
2018/6/5
42
模板应用
模板印刷常见问题及解决
常见问题
形成原因
PCB printer solder or adhesive stencil
位置偏移 多锡少锡 塌陷 毛边 不均匀
2018/6/5
43
模板应用
常见问题及解决
常见问题 PCB 连焊 虚焊 锡珠 立碑 掉片 printer 形成原因 Placement
化学蚀刻
化学蚀刻模板: 用化学方法蚀刻形成模板开孔.适用于 制作黄铜和不锈钢模板.
• 开孔呈碗状,焊膏释放性能不好. • 推荐用于元件pitch 值大于20mil以上,如pitch 值为25~50mil 的印刷. •通常制作模板厚度为0.1~0.5mm. •通常开孔的尺寸误差为1mil,位置误差. • 鉴于这种模板的开孔极易被堵塞,所以推荐每印刷两快即做一次清洗. • 价格比激光切割和电铸成型都便宜.
Alloy 2018/6/5 42
6
模板的用途
刷 胶 VS
•元件多
点胶
•元件数量不多
•考虑到周期
•SMT装配工序首先是施胶
•无须考虑周期长短
•在施胶之前要涂敷其他材料
印胶
•稳定的周期(能小于10秒) •胶点高度可变 •胶点可以为任意形状 •胶点位置由模板固定
2018/6/5
点胶
•周期由点胶点数决定 •点胶高度可变 •只能为圆形 •位置可编程
2018/6/5
18
电铸成型模板 VS激光切割模板
2018/6/5
19
电铸成型模板 VS激光切割模板
2018/6/5
20
激光切割模板
• 机器
• 材料
• 源数据类型 • 模板设计----数据处理 • 后处理工艺
2018/6/5
21
• X,Y全程误差 5m,重复精度 3 m. • 最大加工面积850*800mm. • 激光束聚焦后光斑40 m. • 切割速度 6000孔/小时.
welding
2018/6/5
44
2018/6/5 28
2018/6/5
29
模板设计
Minimum Apreture design Guidelines: Recommended Sizes: Pitch Pad Size Aperture Stencil thickness 25 15 12 6 20 12 9-10 5-6 15 10 7-8 5 12 8 5-6 4-5
• 印刷胶水模板开孔推荐尺寸
Component Type 0402 0603 0805 1206 Mini melf SOT 23 SO 14 SO 80 Stencil aperture range(diameter ) 12~16 mil 16~20mil 20~24mil 40~47mil 40mil 40mil 3 dots @ 55mils spaced equidistant 3 dots @ 55mils spaced equidistant
对于通孔,通常将开孔扩大5%~10%,以保证足够的焊锡量. …..
2018/6/5
40
模板制作--绷网
• 网布 • 胶粘剂 • 绷网拉力
2018/6/5
41
模板检测
• 其实网板的检测,最重要的依据是印刷效果. • 通常一块合格的模板外观应为:模板开孔边缘形 状完整整齐,表面平滑,绷网平直有力.
• 不同品牌、型号的胶水有着不同的特性,这里的参数值 2018/6/5 38 都是对于Heraeus PD955PYH而言.
模板设计
开孔形状对脱模的影响
2018/6/5
39
模板设计
特殊器件
• 对于FinePitch元件,为避免连焊通常沿宽方向缩小10%, 或将开孔处理
为拉链状.
BGA ,CSP开孔比例为1:1.也可以将开孔从焊盘的圆形扩展为正方形,四 周倒圆角,以增大锡膏量.
• 孔壁粗糙度 2m.
• 最大切割厚度0.6mm.
• 方便增补开孔.
2018/6/5
22
模板材料 304#不锈钢
•
2018/6/5
23
Stencil Design Critical variables of the stencil design impact the efficiency of solder paste transfer. • Volume and height of solder paste required • 所要求的焊锡量和所需要的高度. • Optimum Print Area Aspect Ratio (PAAR) for best transfer Aperture Width/Length or Diameter in reference to pads • 根据最佳的面积比,参考焊盘,选择最佳的开孔长宽尺寸. • Stencil Thickness • 模板的厚度 • Stencil Technology • 模板制作方式 • Stencil Materials • 模板材料
15
激光切割模板 VS 化学蚀刻模板
2018/6/5
• 开孔上下梯度 • 能得到更多的焊膏体积
16
印刷效果
2018/6/5 17
电铸成型模板 VS激光切割模板
Electroformed (E-FAB) 没有厚度的限制.(0.05mm~ 比不锈钢更坚硬,更耐磨. 孔壁光滑呈梯形,脱模效果最好 制作周期长. 更昂贵.
2018/6/5
26
模板设计
模板的厚度开孔形状基本决定了释放的体积.通常情况下采用以下规则:
印刷锡膏
•开孔中心位置与焊盘中心位置重合.
•开孔形状与焊盘形状一致,面积缩小5%~10%.
•对开孔尖角倒圆.
2018/6/5
27
模板设计
宽厚比公式.
maintain a minimum of 1.5 aspect ratio of aperture width to stencil thickness.(25mil pitch and Below.)
• 印刷胶水用模板通常选用0.2mm厚,或者更厚.
2018/6/5 33
模板设计
印刷焊膏模板常规开孔位置
焊盘 开孔 焊盘 开孔 焊盘 开孔
2018/6/5
34
模板设计
印刷焊膏模板常规开孔形状
2018/6/5
35
模板设计
印刷胶水模板常规开孔位置及形状
2018/6/5
36
模板设计
• 印刷焊膏模板推荐开孔尺寸
Minimum Aperture design Guidelines: Aspect Ratio >1.5 Width >=4~5 Particle Diameter
Stencil Type Ratio of Foil Thickness to Minimum Aperture Width Chemically etched 1:1.5 Laser Cut 1:1.2 Electroformed 1:1.1
模板的制作方法
• 化学蚀刻 • 激光切割 • 电铸成型
2018/6/5
8
选择模板加工方法时主要考虑的因素:
• 要求的最小间距和开孔尺寸.
• 模板的释放焊膏性能.
• 降低和预防焊膏的桥连、短路或锡量不足. • 加工材料的成本、成品率和周期. • 模板材料的寿命和耐用性. • 要求的焊膏的厚度.
2018/6/5 9
2018/6/5
11
电铸成型
电铸成型模板: 用化学方法,但不是在金属板上蚀刻
出需要的图形,而是直接电铸出镍质的漏板,即加成
法.
• 自然形成梯形开孔,有利于焊膏释放. • 制作过程中自然形成开孔的保护唇,保证印刷过程中焊膏不会挤出模板 底部开孔.大大减少清洗模板的次数. • 孔壁光滑,极利焊膏的释放.
• 通常制作2~12mil(0.05~0.3mm)厚度的模板.
• 通常用于细间距和超细间距元件的印刷. • 良好的耐 磨性和使用寿命.
2018/6/5 12
• 价格较贵,制作周期较长.
激光切割模板 VS 化学蚀刻模板
化学蚀刻 制作步骤: 补孔及修改: 环境友好: 16 不可能 不 激光切割 6 方便 友好
Component Pitch mil 50 40 31 25 20 16 12
2018/6/5
Industry Standard Pad Width mil 25 20 17 15 12 10 8
Recommended Aperture Size mil 25 20 16 12 10 8 6
37
模板设计
• Screen printer • chip
• Air atmosphere
2018/6/5
4
模板的分类
1 制作材料:金属,塑料... 2 制作过程:化学蚀刻,激光切割,电铸成型 3 用途:印刷胶水,印刷锡膏,检验用...
2018/6/5
5
Material .Stainless steel (300,400 series) Type -Half Hard to Full Hard -Brass is being used less(low hardness ,wear) -Plastic(Kapton)stencil are being used for low volume application Alloy Nominal(Essential Elements) 17%Cr-7%Ni-balande Fe(0.15%C Max) 18% 18.5% 304L 18.5% 316 316L 410
模板的制作与应用
2018/6/5
1
公司简介
服务特色
2018/6/5
2
模板图片
2018/6/5
3
SMT过程及影响因素
PCB
• Pattern design
印 刷
• Stencil design
贴 片
• Position accuracy
焊接
• Temp profile
• Land
• Solder or adhesive • Place gap
2018/6/5 24
模板设计
模板的印刷质量主要取决于以下因素:
• 模板的开孔尺寸: 开孔的长(L)、宽(W)及厚度(H),这些决定了焊膏 的体积.
• 模板的释放焊膏性能: 取决于开孔的几何形状和孔壁的光滑程度.
• 模板开孔与PCB之间的定位精度.
2018/6/5
25
模板设计
• 厚度 • 形状
• 位置
A.R 2.0 1.7 1.4 1.2
2018/6/5
30
模板设计
面积比公式
(LW)/[2(L+W) T]0.66
当开孔长宽相差不多时,仅考虑宽厚比是不够的,这时还需考虑面积 比,即开孔的侧面积与底面积的比,这决定焊膏是释放到PCB板上, 还是粘附在模板孔壁上.
2018/6/5
31
模板设计ຫໍສະໝຸດ Baidu
印刷胶水
• 开孔中心位于一对焊盘的中心.
•开口宽度为焊盘间隙的30~40%,长度比焊盘长出0.5mm.
• 以长条形胶水孔为常见,直角倒圆.
2018/6/5
32
模板设计
• 印刷焊膏模板厚度
Smallest component pitch mil 50 40 30 25 20 16 12 mm 1.27 1.016 0.762 0.635 0.508 0.4064 0.3048 Recommended foil thickness mil 8 8 8 7 6 6 5 mm 0.2 0.2 0.2 0.18 0.15 0.15 0.12
2018/6/5
10
激光切割
激光切割模板: 模板开孔使用激光切割而成.
• 开孔上下自然成梯形,上开孔通常比下开孔大1~5mil,有利于焊膏的释放.
• 开孔尺寸误差大约为0.3~0.5mil,定位精度小于0.12mil. • 价格比化学蚀刻贵比电铸成型便宜. • 孔壁不如电铸成型模板光滑. • 通常制作模板厚度为0.12~0.3mm. • 通常推荐用于元件pitch值为20mil或更小的印刷.
2018/6/5
13
激光切割模板 VS 化学蚀刻模板
位置精度
化学蚀刻
• 光绘输出的精度
激光切割
• 光绘片尺寸稳定性
• 环境控制
直接利用Gerber数据,精度 只与切割设备精度有关.
• 人为误差
2018/6/5
3~5mil
2mil
14
激光切割模板 VS 化学蚀刻模板
2018/6/5Hole
Wall Quality
2018/6/5
42
模板应用
模板印刷常见问题及解决
常见问题
形成原因
PCB printer solder or adhesive stencil
位置偏移 多锡少锡 塌陷 毛边 不均匀
2018/6/5
43
模板应用
常见问题及解决
常见问题 PCB 连焊 虚焊 锡珠 立碑 掉片 printer 形成原因 Placement
化学蚀刻
化学蚀刻模板: 用化学方法蚀刻形成模板开孔.适用于 制作黄铜和不锈钢模板.
• 开孔呈碗状,焊膏释放性能不好. • 推荐用于元件pitch 值大于20mil以上,如pitch 值为25~50mil 的印刷. •通常制作模板厚度为0.1~0.5mm. •通常开孔的尺寸误差为1mil,位置误差. • 鉴于这种模板的开孔极易被堵塞,所以推荐每印刷两快即做一次清洗. • 价格比激光切割和电铸成型都便宜.
Alloy 2018/6/5 42
6
模板的用途
刷 胶 VS
•元件多
点胶
•元件数量不多
•考虑到周期
•SMT装配工序首先是施胶
•无须考虑周期长短
•在施胶之前要涂敷其他材料
印胶
•稳定的周期(能小于10秒) •胶点高度可变 •胶点可以为任意形状 •胶点位置由模板固定
2018/6/5
点胶
•周期由点胶点数决定 •点胶高度可变 •只能为圆形 •位置可编程
2018/6/5
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电铸成型模板 VS激光切割模板
2018/6/5
19
电铸成型模板 VS激光切割模板
2018/6/5
20
激光切割模板
• 机器
• 材料
• 源数据类型 • 模板设计----数据处理 • 后处理工艺
2018/6/5
21
• X,Y全程误差 5m,重复精度 3 m. • 最大加工面积850*800mm. • 激光束聚焦后光斑40 m. • 切割速度 6000孔/小时.
welding
2018/6/5
44
2018/6/5 28
2018/6/5
29
模板设计
Minimum Apreture design Guidelines: Recommended Sizes: Pitch Pad Size Aperture Stencil thickness 25 15 12 6 20 12 9-10 5-6 15 10 7-8 5 12 8 5-6 4-5
• 印刷胶水模板开孔推荐尺寸
Component Type 0402 0603 0805 1206 Mini melf SOT 23 SO 14 SO 80 Stencil aperture range(diameter ) 12~16 mil 16~20mil 20~24mil 40~47mil 40mil 40mil 3 dots @ 55mils spaced equidistant 3 dots @ 55mils spaced equidistant
对于通孔,通常将开孔扩大5%~10%,以保证足够的焊锡量. …..
2018/6/5
40
模板制作--绷网
• 网布 • 胶粘剂 • 绷网拉力
2018/6/5
41
模板检测
• 其实网板的检测,最重要的依据是印刷效果. • 通常一块合格的模板外观应为:模板开孔边缘形 状完整整齐,表面平滑,绷网平直有力.
• 不同品牌、型号的胶水有着不同的特性,这里的参数值 2018/6/5 38 都是对于Heraeus PD955PYH而言.
模板设计
开孔形状对脱模的影响
2018/6/5
39
模板设计
特殊器件
• 对于FinePitch元件,为避免连焊通常沿宽方向缩小10%, 或将开孔处理
为拉链状.
BGA ,CSP开孔比例为1:1.也可以将开孔从焊盘的圆形扩展为正方形,四 周倒圆角,以增大锡膏量.
• 孔壁粗糙度 2m.
• 最大切割厚度0.6mm.
• 方便增补开孔.
2018/6/5
22
模板材料 304#不锈钢
•
2018/6/5
23
Stencil Design Critical variables of the stencil design impact the efficiency of solder paste transfer. • Volume and height of solder paste required • 所要求的焊锡量和所需要的高度. • Optimum Print Area Aspect Ratio (PAAR) for best transfer Aperture Width/Length or Diameter in reference to pads • 根据最佳的面积比,参考焊盘,选择最佳的开孔长宽尺寸. • Stencil Thickness • 模板的厚度 • Stencil Technology • 模板制作方式 • Stencil Materials • 模板材料
15
激光切割模板 VS 化学蚀刻模板
2018/6/5
• 开孔上下梯度 • 能得到更多的焊膏体积
16
印刷效果
2018/6/5 17
电铸成型模板 VS激光切割模板
Electroformed (E-FAB) 没有厚度的限制.(0.05mm~ 比不锈钢更坚硬,更耐磨. 孔壁光滑呈梯形,脱模效果最好 制作周期长. 更昂贵.
2018/6/5
26
模板设计
模板的厚度开孔形状基本决定了释放的体积.通常情况下采用以下规则:
印刷锡膏
•开孔中心位置与焊盘中心位置重合.
•开孔形状与焊盘形状一致,面积缩小5%~10%.
•对开孔尖角倒圆.
2018/6/5
27
模板设计
宽厚比公式.
maintain a minimum of 1.5 aspect ratio of aperture width to stencil thickness.(25mil pitch and Below.)
• 印刷胶水用模板通常选用0.2mm厚,或者更厚.
2018/6/5 33
模板设计
印刷焊膏模板常规开孔位置
焊盘 开孔 焊盘 开孔 焊盘 开孔
2018/6/5
34
模板设计
印刷焊膏模板常规开孔形状
2018/6/5
35
模板设计
印刷胶水模板常规开孔位置及形状
2018/6/5
36
模板设计
• 印刷焊膏模板推荐开孔尺寸
Minimum Aperture design Guidelines: Aspect Ratio >1.5 Width >=4~5 Particle Diameter
Stencil Type Ratio of Foil Thickness to Minimum Aperture Width Chemically etched 1:1.5 Laser Cut 1:1.2 Electroformed 1:1.1