經(jīng)典完整SMT鋼網(wǎng)開孔設(shè)計(jì)指南(參照IPC-7525A)

1、經(jīng)典完整SMEW網(wǎng)開孔設(shè)計(jì)指南（參照 IPC-7525A）模板設(shè)計(jì)指南顧靄云?模板(stencil) 又稱smt漏板、SMTiW網(wǎng)，它是 用來定量分配焊膏或貼片膠的，是保證印刷焊膏 /貼片膠質(zhì)量的關(guān)鍵工裝。?模板厚度與開口尺寸、開口形狀、開口內(nèi)壁的 狀態(tài)等就決定了焊膏的印刷量，因此模板的質(zhì)量 又直接影響焊膏的印刷量。？隨著SM響高密度 和超高密度組裝發(fā)展，模板設(shè)計(jì)更加顯得重要 了。?模板設(shè)計(jì)屬于SM何制造性設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之 ?1998年IPC為模板設(shè)計(jì)制訂了 IPC 7525 (模板 設(shè)計(jì)指南)，2004年修訂為A版。IPC 7525A標(biāo) 準(zhǔn)主要包含名詞與定義、參考資料、模板設(shè)計(jì)、 模板制造、

2、模板安裝、文件處理/編輯和模板訂 購(gòu)、模板檢查/確認(rèn)、模板清洗、和模板壽命等 內(nèi)容。模板設(shè)計(jì)內(nèi)容?模板厚度?模板開口設(shè)計(jì)模板加工方法的選擇 臺(tái)階/釋放(step/release)模板設(shè)計(jì) 混合技術(shù)：通孔/表面貼裝模板設(shè)計(jì) 免洗開孔設(shè)計(jì)塑料球柵陣列(PBGA)的模板設(shè)計(jì) 陶瓷球柵陣列(CBGA)的模板設(shè)計(jì) 微型BGA/芯片級(jí)包裝(CSP)的模板設(shè)計(jì) 混合技術(shù)：表面貼裝/倒裝芯片(flip chip)的 模板設(shè)計(jì) 膠的模板開孔設(shè)計(jì) SMT不銹鋼激光模板制作外協(xié)程序及工藝要求1.模板厚度設(shè)計(jì)模板印刷是接觸印刷，模板厚度是決定焊膏量 的關(guān)鍵參數(shù)。模板厚度應(yīng)根據(jù)印制板組裝密度、元器件大小、 引腳(或焊球

3、)之間的間距進(jìn)行確定。通常使用0.1mm0.3mm厚度的鋼片。高密度組 裝時(shí)，可選擇O.lmm以下厚度。通常在同一塊PCB上既有1. 27mm以上一般間距 的元器件，也有窄間距元器件，1.27mm以上間距的元器件需要0. 2mm厚，窄間距的元器件需要0.150.1mm厚，這種情況下可根據(jù)PCB上多數(shù) 元器件的的情況決定不銹鋼板厚度， 然后通過對(duì) 個(gè)別元器件焊盤開口尺寸的擴(kuò)大或縮小進(jìn)行調(diào) 整焊膏的漏印量。?要求焊膏量懸殊比較大時(shí)，可以對(duì)窄間距元器 件處的模板進(jìn)行局部減薄處理，2.模板開口設(shè)計(jì)?模板開口設(shè)計(jì)包含兩個(gè)內(nèi)容：開口尺寸和開口 形狀?開口尺寸和開口形狀都會(huì)影響焊膏的填充、釋 放（脫膜），最

4、終影響焊膏的漏印量。?模板開口是根據(jù)印制電路板焊盤圖形來設(shè)計(jì)的，有時(shí)需要適當(dāng)修改（放大、縮小或修改形狀）， 因?yàn)椴煌骷_的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸，需要 的焊膏量是不一樣。?同一塊PCB±元器件尺寸懸殊越大、組裝密度 越高，模板設(shè)計(jì)的難度也越大。 模板開口設(shè)計(jì)最基本的要求?寬厚比=開口寬度（W）/模板厚度（T）?面積比=開口面積/孔壁面積矩形開口的寬厚比/面積比：寬厚比：W/T> 1.5面積比：L x W/2（L+W）X T > 0.66研究證明：?面積比> 0.66 ,焊膏釋放體積百分比80%?面積比V 0.5 ,焊膏釋放體積百分比V 60% 影響焊膏脫膜能力的三個(gè)

5、因素面積比/寬厚比、開孔側(cè)壁的幾何形狀、和孔壁 的光潔度?開孔尺寸寬（W）和長(zhǎng)（L）與模板厚度（T）決定 焊膏的體積?理想的情況下，焊膏從孔壁釋放（脫膜）后， 在焊盤上形成完整的錫磚（焊膏圖形）航展后形成克貨的錫眸各種表面貼裝元件的寬厚比/面積比舉例例子（mil ）1: QFP 間距 202: QFP 間距 163: BGA 間距 504: BGA 間距 40開孔設(shè)計(jì)（mil ）（寬x長(zhǎng)x模板厚度）10X50X57X 50X5 圓形25圓形15厚度6厚度5寬厚比2.01.44.23.0面積比0.830.611.040.75焊膏釋放+5: gBGA 間距 306: gBGA 間距 30注：+表不

6、難度方形11厚度5方形13厚度52.20.55+2.60.65+?卜BGA (CSP的模板印刷推薦帶有輕微圓角的 方形模板開孔。?這種形狀的開孔比圓形開孔的焊膏釋放效果更好一些。?對(duì)于寬厚比/面積比沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，但接近 1.5和0.66的情況(如例2),應(yīng)該考慮如以下 13個(gè)選擇：-增加開孔寬度增加寬度到8 mil(0.2mm) 將寬厚比增加到1.6 -減少厚度減少模板厚度到4.4 mil(0.11mm)比增加到1.6-選擇一種有非常光潔孔壁的模板技術(shù) 激光切割+電拋光或電鑄一般印焊膏模板開口尺寸及厚度元件PITCH焊盤寬度焊盤長(zhǎng)度開口寬度開口長(zhǎng)度 模板厚度類型1.27mm0.65mm2.

7、0mm0.60mm1.95mm0.15-0.25mmPLCC將寬厚寬度比 面積比2.3-3.8 0.88-1.48QFP 0.635mm0.635mm0.635mm 0.635mm0.635mm0.635mm1.7-2.0 0.71-2.0(50mil)(25.6mil)(78.7mil)(23.6mil)(76.8mil) (5.91-9.84mil)(25mil)(13.8mil)(59.1mil)(11.8mil)(57.1mil) (5.91-7.5mil)QFP0.50mm(20mil)0.254-0.33mm_(10-13mil)1.25mm_(49.2mil)0.22-0.25m

8、m(9-10mil)1.2mm0.125-0.15mm(47.2mil) (4.92-5.91mil)1.7-2.0 0.69-0.83QFP0.40mm(15.7mil)0.25mm(9.84mil)1.25mm(49.2mil)0.2mm(7.87mil)1.2mm0.10-0.125mm(47.2mil) (3.94-4.92mil)1.6-2.0 0.68-0.86QFP0.30mm(11.8mil)0.20mm(7.87mil)1.00mm(39.4mil)0.15mm(5.91mil)0.95mm0.075-0.125mm(37.4mil) (2.95-3.94mil)1.50-2

9、.0 0.65-0.8604020.50mm(19.7mil)0.65mm(25.6mil)0.45mm(17.7mil)0.6mm0.125-0.15mm(23.6mil) (4.92-5.91mil)0.84-1.0002010.25mm(9.84mil)0.40mm(15.7mil)0.23mm(9.06mil)0.35mm0.075-0.125mm(13.8mil) (2.95-3.94mil)0.66-0.89BGA1.27mm(50mil)(j)0.80mm(31.5mil)(j)0.75mm(29.5mil)0.15-0.20mm(5.91-7.87mil)0.93-1.25U

10、BGA1.00mm(39.4mil)(j)0.38mm(15.0mm)(j)0.35mm(13.8mil)0.35mm0.115-0.135mm(13.8mil) (4.53-5.31mil)0.67-0.78U BGA0.50mm(19.7mil)(j)0.30mm(11.8mm)(j)0.28mm(11.0mil)0.28mm0.075-0.125mm(11.0mil) (2.95-3.94mil)0.69-0.92FlipChip0.25mm(10mil)0.12mm(5mil)0.12mm(5mil)0.12mm(5mil)0.12mm0.08-0.10mm(5mil)(3-4mil)

11、1.0FlipChip0.20mm(8mil)0.10mm(4mil)0.10mm(4mil)0.10mm(4mil)0.10mm0.05-0.10mm(4mil)(2-4mil)1.0Flip0.15mm0.08mm0.08mm0.08mm0.08mm0.025-0.08mm1.0Chip(6mil)(3mil)(3mil)(3mil)(3mil)印焊膏模板開口特殊修改方案Chip元件開口修改方案口氏耳亞1!/ -f -H '內(nèi)博香卷 If* . i £r.(干me 2字更.會(huì)取 力醫(yī)比濘65 YOfirm力口況豆；3 3.112罐，工 r- -siPOWER BY SMf

12、STBNCELXNS&JChp *1打 twIJI 3?E CAP；j CAP 里也.ft IC開口修改方案(FPDt利口應(yīng)|“出Illi【¥#669加川. 開口宓O&FE)西理刷期黑牙口也出片的ECFB/SfPtBSSttiif； (獨(dú)訐口尺寸可稔尺寸，曲配準(zhǔn)輔林議；(?)段盤尺寸大于Mr蓊中他錯(cuò)果03© 5mm的橋；SOT23. SOT22K 50T的普航餐骨控11開口.POWER BY SMTSTENC1LCN3.模板加工方法的選擇模板加工方法：?化學(xué)腐蝕(chem-etch):遞減(substractive)工藝?激光切割(laser-cut):機(jī)械

13、加工?混合式(hybrid):腐蝕+激光?電鑄(electroformed):遞增的工藝?模板技術(shù)對(duì)焊膏釋放的百分比起很重要的作 用，應(yīng)根據(jù)組裝密度來選擇加工方法。?通常,引腳間距為0.025 "(0.635mm)以上時(shí)， 選擇化學(xué)腐蝕(chem-etched)模板；當(dāng)引腳間距 在0.020" (0.5mm)以下時(shí)，應(yīng)該考慮激光切割 和電鑄成形的模板?；瘜W(xué)蝕刻模板?是通過在金屬箔上涂抗蝕保護(hù)劑(感光膠)、 在金屬箔兩面曝光、顯影(將開口圖形上的感光 膠去除)、堅(jiān)膜，然后使用雙面工藝同時(shí)從兩面 腐蝕金屬箔。?化學(xué)蝕刻的模板是初期模板加工的主要方法。 其優(yōu)點(diǎn)是成本最低，加工速度

14、最快。由于存在側(cè) 腐蝕、縱橫比率、過腐蝕、欠腐蝕等問題，因此 不適合0.020" (0.5mm)以下間距的應(yīng)用?；瘜W(xué)蝕刻模板(a)喇叭口向下的梯形截面開口(b)梯形“磚”形狀的焊膏沉積圖形激光切割模板?激光切割可直接從原始Gerber數(shù)據(jù)產(chǎn)生，沒有 攝影步驟。因此，消除了位置不正的機(jī)會(huì)?當(dāng)在同一塊PCB上元器件要求焊膏量懸殊比較 大時(shí)，可以通過擴(kuò)大、縮小開口、修改開口形狀 來增加或減少焊膏量?加工精度高，適用于0.020" (0.5mm)以下間距 的較高密度的模板。?主要缺點(diǎn)是機(jī)器單個(gè)地切割出每一個(gè)孔，孔越 多，花的時(shí)間越長(zhǎng)，模板成本越高?；旌鲜侥０?混合式(hybrid)

15、模板工藝是指：先通過化學(xué)腐 蝕標(biāo)準(zhǔn)間距的組件，然后激光切割密間距 (fine-pitch)的組件。這種“混合"或結(jié)合的模板，得到兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，降低成本和更快的加 工周期。另外，整個(gè)模板可以電拋光，以提供光 滑的孔壁和良好的焊膏釋放。電鑄成形?電鑄成形是一種遞增工藝?電鑄模板的精度高，開口壁光滑，適用于超密 間距產(chǎn)品，可達(dá)到1:1的縱橫比?主要缺點(diǎn)：因?yàn)樯婕耙粋€(gè)感光工具(雖然單面) 可能存在位置不正；對(duì)電解液的濃度、溫度、電 流、時(shí)間等工藝參數(shù)要求非常嚴(yán)格；如果電鍍工 藝不均勻，會(huì)失去密封效果，可能造成電鑄工藝 的失?。涣硗怆婅T成形的速度很慢，因此成本比 較高。三種制造方法的比較方法

16、基材優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用對(duì)象化學(xué)腐蝕 法錫瞬青銅 不銹鋼價(jià)廉錫磷青銅易加工L窗口圖形不夠好2,孔壁不光滑3 .模板尺寸不宜過 大0.65mmQFP 以上的器件激光法不銹鋼 高分子聚脂L尺寸精度國(guó) 2 窗口形狀好 3,孔壁較光潔L價(jià)格較高2,孔壁有時(shí)會(huì)有毛 刺,需化學(xué)拋光加I0.5nimQFP. BGA> CSP等器件電鑄法集1 .尺寸精度局2 窗口形狀好3 .孔壁光滑1 .價(jià)格昂貴2.制作周期長(zhǎng)0201.0.3nimQFP.CSP等器件4.臺(tái)階/釋放(step/release)模板設(shè)計(jì)?臺(tái)階/釋放模板工藝，俗稱減薄工藝?為了減少密間距QFP的焊膏量，通過事先對(duì)該 區(qū)域的金屬板進(jìn)行蝕刻減薄，制出一

17、個(gè)向下臺(tái)階 區(qū)域，然后進(jìn)行激光切割。?要求向下臺(tái)階應(yīng)該總是在模板的刮刀面(凹面 向上)，在QFPI周圍組件之間至少0.100 “(0.254mm)的間隔，并使用橡膠刮刀。?減薄模板還應(yīng)用于有CBG街口通孔連接器場(chǎng)合。例如一塊模板除了 CBGA：域的模板厚度為8-mil ,其它所有位置都是6-mil的厚度；又例 如，一塊模板除了一個(gè)邊緣通孔連接器的厚度為 8-mil ,其余部位都是6-mil厚度。5 .臺(tái)階與陷凹臺(tái)階(relief step)的模板設(shè)計(jì)?臺(tái)階與陷凹臺(tái)階模板是指在模板底面(朝PCB這一面的陷凹臺(tái)階)?臺(tái)階與陷凹臺(tái)階模板的應(yīng)用： 用于PCB上表面有凸起或高點(diǎn)妨礙模板印 刷時(shí)?例如將有

18、條形碼、測(cè)試通路孔和增加性的導(dǎo)線， 以及有已經(jīng)完成COEH：藝的位置，用陷凹臺(tái)階保 護(hù)起來。用于通孔再流焊、或表面貼裝/倒裝芯片的混 合工藝中?例如在通孔再流焊中，第一個(gè)模板用6mil厚度 的模板印刷表面貼裝元件的焊膏。第二個(gè)模板印 刷通孔元件的焊膏（通常1525-mil厚），陷 凹臺(tái)階通常10mil深。凹面向下，這個(gè)臺(tái)階防 止通孔印刷期間抹掉已經(jīng)印刷好的表面貼裝元 件的焊膏。6 .免清洗工藝模板開孔設(shè)計(jì)免清洗工藝模板開孔設(shè)計(jì)時(shí)為了避免焊膏污染 焊膏以外的部分、減少焊錫球；另外，免清洗焊 膏中的助焊劑比例較普通焊膏少一些，因此，一般要求模板開口尺寸比焊盤縮小 510%。7 .無鉛工藝的模板設(shè)計(jì)

19、?IPC-7525A “Stencil Design Guidelines ” 標(biāo) 準(zhǔn)為無鉛工藝提供相關(guān)建議。作為通用的設(shè)計(jì)指 南，絲網(wǎng)開口尺寸將與PCB焊盤的尺寸相當(dāng)接 近，這是為了保證在焊接后整個(gè)焊盤擁有完整的 焊錫?；⌒蔚倪吔窃O(shè)計(jì)也是可以接受的一種，因?yàn)橄鄬?duì)于直角的設(shè)計(jì)，弧形的邊角更容易解決焊 膏粘連的問題。無鉛工藝的模板設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素（無鉛焊膏和有鉛焊膏在物理特性上的區(qū)別） ?無鉛焊膏的浸潤(rùn)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于有鉛焊膏；?無鉛焊膏的助焊劑含量通常要高于有鉛焊膏， 無鉛合金的比重較低；?由于缺少鉛的潤(rùn)滑作用，焊膏印刷時(shí)填充性和 脫膜性較差。無鉛模板開口設(shè)計(jì)開口設(shè)計(jì)比有鉛大，焊膏盡可能完全覆蓋焊盤

20、對(duì)于Pitch>0.5mm的器件一般采取1:1.02 1:1.1的開口，并且 適當(dāng)增大模板厚度。對(duì)于Pitch < 0.5mm的器件通常采用1:1開口，原則上至少不用縮 小對(duì)于0402的器件通常采用1:1開口，為防止元件底部錫 絲、墓碑、回流時(shí)旋轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，可將焊盤開口內(nèi) 側(cè)修改成弓形或圓弧形； 無鉛模板寬厚比和面積比 由于無鉛焊膏填充和脫膜能力較差，對(duì)模板開口 孔壁光滑度和寬厚比/面積比要求更高，無鉛要求：寬厚比>1.6,面積比0.71開口寬度（W）/模板厚度（T） > 1.5開口面積（WX L）/孔壁面積2 X （L+W）X T >0.66 （IPC7525標(biāo)準(zhǔn)

21、） 0402 CHIP C、 R、 L設(shè)計(jì)值X1:1Y420mil 做201nli>20mH 做 1:1G16mil(0.4min)備注四角倒3mil(0.075mm)圓YG設(shè)計(jì)值<22mil 做 22mil22mil 做 1:1以內(nèi)切方式做16mli(0.4mm)四角倒4miI(0.1 mm)圓(3) 0603-1206 CHIP C> R、L 1206以上CHIP C、R、L7計(jì)值 元件、設(shè)計(jì)值XYGH倒角06031:1260.4L4 mil0805400.4L6 mil1206各外移2面10.4L8 mil1206以上不變0.4L10 mil備注1206以上元件:當(dāng)L大

22、于120mil (3mm)時(shí)，中間架橋10血1k- YD二極管、F保險(xiǎn)絲、Q三腳電晶體1:1開設(shè)倒圓角功率晶體管 »M M .四邊碰角一1 ® 叫 M 歹*i" VI1 1/2不開 妗長(zhǎng)度大于120加1架橋 12milA四邊角圓角RYllXI小型功率晶體管1X1 ： 1Y1 ： 1引腳做橢圓XI、Y1約200而1,二道架橋1032而1開 不笑工開不四去血±一 ImT小型功率晶體管|X1 : 1Y1 ： 1引腳做橢圓XI、Y1 為400miL 開口三道架橋 10-12mil（6） IC、QFP,排阻等器件PitchXY0.4mm7.5mil外側(cè)放大4mil

23、（0.1mm）0.5mm9.5mil外側(cè)放大4mil（0.1mm）0.65mm12mil外側(cè)放大4mil（0.1mm）0.8mm18mil1 : 1 開口1.0mm22mil1 ： 11.27mm30mil1 ： 1備注所有IC, QFP均做橢圓形IC中間接地開孔做面積70%,十字架橋12milQEP中間接地開孔做面積60%物高濡翡柢用卬乩eCN元件（連接器）E3r hNaPitchXY固定腳0.5mm9.5mil1:1 外移 4mil1:1 外移 4mil0.65mm12mil1:1 外移 4mil1:1 外移 4mil0.8mm18mil1:1 外移 4mil1:1 外移4mil1.0mm

24、22mil1:1 外移 4mil1:1 外移 4mil1.27mm30mil1:1 外移 4mil1:1 外移 4mil備注引腳為神圓BGA飛3. 五點(diǎn)的球大于內(nèi)側(cè)Ritch1. 27unn2811111,其余 24milL Onun22而L其余2Oiil0. 8u外二圓17砧1,其余l(xiāng)&dl0. 5nun11.5nil,其余UmilSocket BGA （BGA插座）Pitch外五點(diǎn)32miL其余24ndi1. 27mm外五點(diǎn)24miL其余20nilL Outm事» a ""以上鋼板厚度選擇 0.12mm-0.15mm(8) PQFN的模板設(shè)計(jì)示意圖四周

25、導(dǎo)電焊盤的模板開口設(shè)計(jì)?四周導(dǎo)電焊盤的模板開口設(shè)計(jì)與模板厚度的選 取有直接的關(guān)系，根據(jù)PCBM體情況可選擇100 150um?較厚的模板可縮小開口尺寸?較薄的網(wǎng)板開口尺寸1: 1?面積比要符合IPC-7525規(guī)定。?推薦使用激光加工并經(jīng)過電拋光處理的模板 PQFNB熱焊盤的模板開口設(shè)計(jì)?再流焊時(shí)，由于熱過孔和大面積散熱焊盤中的 氣體向外溢出時(shí)容易產(chǎn)生濺射、錫球和氣孔等各 種缺陷，減小焊膏覆蓋面積可以得到改善。?對(duì)于大面積散熱焊盤，模板開口應(yīng)縮小2050% ?焊膏覆蓋面積5080喊合適。對(duì)于不同的熱過孔設(shè)計(jì)需要不同的焊膏量8.膠齊讓板（Adhesive Stencil）?膠劑模板是指用于印刷貼片膠的模板。?PCB早盤Gerber文件也使計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD） 操作員可容易地決定一個(gè)焊盤形狀的質(zhì)心點(diǎn)。有 這個(gè)功能可以將設(shè)計(jì)文件中焊膏層可轉(zhuǎn)換成圓 形和橢圓形。因此，可制作一塊模板來“印刷” 貼片膠，來替代滴膠。印刷比滴膠速度快、一致 性好。紅膠鋼板厚度?一般紅膠鋼板厚度在0.2mm以上?紅膠開孔寬度小于8mil時(shí)，鋼板厚度必須改 為 0.18mm?紅膠開孔寬度小于7mi