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SMT模板钢网的制作过程
2018-01-13 00:00
SMT模板钢网的制作过程分析
一、钢网(SMT模板)的演变
钢网最初是由丝网制成的，因此那时叫网板(mask)。开始是尼龙(聚脂)网，后来由于耐用性的关系，就有铁丝网、铜丝网的出现，最后是不锈钢丝网。但不论是什么材质的丝网，均有成型不好、精度不高的缺点。
随着SMT的发展，对网板要求的增高，钢网就随之产生。受材料成本及制作的难易程序影响，最初的钢网是由铁/铜板制成的，但也是因为易锈蚀，不锈钢钢网就取代了它们，也就是现在的钢网(SMT Stencil)。
二、 钢网(SMT模板)分类
按SMT钢网的制作工艺可分为：激光模板，电抛光模板，电铸模板，阶梯模板，邦定模板， 镀镍模板，蚀刻模板。
激光钢网制作所需的资料
制作激光钢网需要以下资料：
1、PCB 2、菲林 3、数据文件
资料必须：
PCB：版次正确，无变形、损坏、断裂;
菲林：是SMD层及丝印层，注明正反面，确保未受冷受热，无折痕;
数据文件：鑫格瑞激光钢网(SMT模板)可接受各种CAD数据格式：GERBER、HPGL、*.JOB、*.PCB、*.GWK、*.CWK、*.PWK、*.DXF、*.PDF;以及下列软件设计的数据：PAD2000、POWERPCB、GCCAM4。14、PROTEL、AUTOCADR14(2000) 、CLIENT98、CAW350W、V2001。
数据过大时应压缩后传送，可使用*.ZIP、*.ARJ、*.LZH等任何压缩格式;
数据需要含SMT solder paste layer(含有Fiducial Mark数据和PCB外形数据)，还需要含有字符层数据，以便检查数据的正反面、元件类别等。
下面我们简单地介绍一下最常用的GERBER格式文件;
GERBER文件是美国GERBER公司提出的一种数据格式;它是将PCB信息转化成多种光绘机能识别的电子数据，亦称光绘文件。GERBER文件是一种有X、Y坐标和附加命令的软件结构，GERBER格式正式学名叫“RS274格式”。它已成为PCB行业的标准格式文件。
GERBER文件结合Aperture list(亦称D-Code)文件，定义了图形的起始点以及图形形状及大小。D-Code定义了电路中线路、孔、焊盘或别的图形的大小及形状。
GERBER文件有两种类型：RS274D及RS274X
RS274D含X、Y DATA，不含D-Code文件;
RS274X含X、Y DATA， D-Code文件也定义在该文件里。
三、SMT钢网(SMT模板)的制作工艺
SMT钢网（模板）的制作工艺有：化学蚀刻法(chemical etch)、激光切割法(laser cutting)、电铸成型法(electroform)。
1、化学蚀刻法(chemical etch)
工艺流程：数据文件PCB→菲林制作→曝光→显影→蚀刻→钢片清洗→张网
特点：一次成型，速度较快点;价格便宜。
缺点：易形成沙漏形状(蚀刻不够)或开口尺寸变大(过度蚀刻);客观因素(经验、药剂、菲林)影响大，制作环节较多，累积误差较大，不适合fine pitch钢网制作法;制作过程有污染，不利于环保。
2、激光切割法(laser cutting)
工艺流程：菲林制作PCB→取坐标→数据文件→数据处理→激光切割→打磨→张网
特点：数据制作精度高，客观因素影响小;梯形开口利于脱模;可做精密切割;价格适中。
缺点：逐个切割，制作速度较慢。
3、电铸成型法(electroform)
工艺流程：基板上涂感光膜→曝光→显影→电铸镍→成型→钢片清洗→张网
特点：孔壁光滑，特别适合超细间距钢网制作法;
缺点：工艺较难控制，制作过程有污染，不利于环保;制作周期长且价格太高。
四、SMT钢网(SMT模板)的开口设计
SMT钢网(模板）的开口设计应考虑锡膏的脱模性，它由三个因素决定：
①开口的宽厚比/面积比;②开口侧壁的几何形状;③孔壁的光洁度。
三个因素中，后两个因素由钢网（模板）的制造技术决定的，前一个我们将会考虑的更多。
因为激光钢网（模板）很好的性价比，所以这里我们重点探讨激光钢网（模板）的开口设计。
首先，我们认识宽厚比和面积比：
宽厚比：开口宽与钢网厚度的比率。
面积比：开口面积与孔壁横截面积的比率。
一般地说，要获得好的脱模效果，宽厚比应大于1.5，面积比应大于0.66。
什么时候考虑宽厚比，什么时候考虑面积比呢?通常，如果开口长度没有达到宽度的5倍时，应考虑用面积比来预测锡膏的脱模，其它情况考虑宽厚比。
以下是一些元件的开口范例：
当然，对钢网（模板）进行开口设计时，不能简单地追求宽厚比或面积比而忽略了其它工艺问题，如连锡，多锡等;
另外，对于0603(1608)以上的片状元件，我们应该更多地去考虑怎样防锡珠。
以上主要讲了锡膏工艺钢网（模板）的开口设计，下面我们来简单介绍一下胶水工艺钢网(SMT模板)的开口设计：
胶水因其特性的缘故，开口设计经验值很重要。
印胶钢网（模板）开口一般开成长条形或圆孔;非MARK点定位时应开两个定位孔。
备注：1、长条形的宽度W应为：0.3mm≤W≤2.0mm
2、圆孔的直径为：
3、印胶钢网（模板）的厚度一般选择0.15 mm～0.2mm
钢网(SMT模板)开口设计小技巧：
1、细间距IC/QFP，为防止应力集中，最好两头圆角;开方形孔的BGA及0402、0201件也一样子。
2、片状元件的防锡珠开法最好选择内凹开法。
3、钢网（模板）设计时，开口宽度应至少保证4颗最大锡球能顺畅通过。
五、钢网(SMT模板)的后处理
蚀刻及电铸钢网（SMT模板）一般不做后处理，这里讲的钢网（SMT模板）后处理主要针对激光钢网（SMT模板）而言。
因激光切割后会产生金属熔渣附着于也壁及开口处，所以一般要进行表面打磨;当然，打磨也不仅仅是除去熔渣(毛刺)，它同时也是对钢片表面进行粗化处理，增加表面摩擦力，以利锡膏滚动，达到良好的下锡效果;
有必要地话，还可以选择“电抛光”，对完全除熔渣(毛刺)改善孔壁。
六、钢网(SMT模板)的清洗
SMT钢网（模板）在使用前、中、后、都要进行清洗(一般都是用SMT钢网清洗机清洗)：
在使用前应抹拭;
在使用过程中也要定期擦拭钢网（SMT模板）底部，以保持钢网（模板）脱模顺畅;
使用后更要及时清洗钢网（模板），以便下次还能得到同样好的脱模效果。
钢网（SMT模板）清洗方式一般有擦拭和超声波清洗：
擦拭
用预先浸泡了清洁剂的不起毛抹布(或专用钢网擦拭纸)去擦拭钢网（SMT模板），以清除固化的锡膏或胶剂。
特点是方便、不受时间限制、成本低;
缺点是能不彻底地清洗钢网（SMT模板），尤其是密间距钢网（SMT模板）。
另外，有些印刷机带有自动擦拭功能，可设定印了几次后自动擦拭钢网（SMT模板）底部。这个过程也是用专用的钢网（SMT模板）擦拭纸，而且动作前机器会先喷射清洁剂在纸上。
超声波清洗
超声波清洗主要有浸泡式和喷雾式两种，还有一些厂家用一种半自动式的超声波清洗机清洗钢网（SMT模板）;
清洗剂的选择
理想的钢网（SMT模板）清洗剂必须是实用的、有效的、以及对人和环境都安全的，同时它还必须能够很好地清除钢网（SMT模板）上的锡膏(胶剂)。现在有专门的钢网（SMT模板）清洗剂，但它可能会使钢网（SMT模板）洗脱，使用时应慎重。若无特别要求，可用酒精或去离子水代替钢网（SMT模板）专用清洁剂。
七、钢网(SMT模板)的使用
SMT钢网（SMT模板）是一个“娇气”的精密模具，因此，使用时应注意：
1、轻拿轻放;
2、使用前应先清洗(抹拭)钢网（SMT模板），以去除运输过程携带的污物;
3、锡膏或红胶要搅拌均匀，以免堵塞开孔明;
4、印刷压力调到最佳：以刮刀刚好能刮尽钢网（SMT模板）上的锡膏(红胶)时的压力最好;
5、印刷时最好使用贴板印刷;
6、刮刀行程走完后，可能地话，最好停2～3秒再脱模，且脱模速度不宜过快;
7、不可用硬物或锋利的刀具撞击钢网（SMT模板）;
8、钢网（SMT模板）用完后应及时清洗干净，并回包装箱，置于专用储藏架上。
八、影响钢网(SMT模板)品质的因素
主要有以下几个因素会影响到钢网（SMT模板）的品质：
1、制作工艺
前面我们有探讨钢网（SMT模板）的制作工艺，显然最好的工艺应当是激光切割后做电抛光处理。化学蚀刻及电铸都存在存在菲林、曝光、显影等较易产生误差的工艺，而且电铸还受基板不平的影响。
2、使用的材料
包括网框、丝网、钢片、粘接胶等。网框必须能承受一定程序的接力且有很好地水平度;丝网最好用聚脂网，它能够长时间保持张力稳定;钢片最好用304号，且亚光的会比镜面的更加利于锡膏(胶剂)滚动;粘接胶必须强度足够且能耐一定的腐蚀。
3、开口设计
开口设计的好坏对钢网（SMT模板）品质影响最大。前面探讨过，开口设计应考虑制作工艺，宽厚比、面积比、经验值等。
4、制作资料
制作资料的完整与否，也会影响到钢网（SMT模板）品质。资料越全越好。同时，资料并存时应明确以哪个为准。还有，一般来讲以数据文件制作钢网（SMT模板）可尽可能减少误差。
5、使用方法
正确地印刷方法能使钢网（SMT模板）品质得到保持，反之，不正确地印刷方法如压力过大、印刷时钢网（SMT模板）或PCB不水平等，均会使钢网（SMT模板）受到损坏。
6、清洗
锡膏(胶剂)比较容易固化，若不及时清洗会堵塞钢网（SMT模板）开口，下次印刷将产生困难。因此，钢网（SMT模板）由机器上取下后或者在印刷机上1小时不印刷锡膏应及时清洗干净。
7、储存
钢网（SMT模板）应存放于特定的场所，切忌随意乱放，可以避免钢网（SMT模板）受到意外损坏。同时，钢网（SMT模板）不要叠放在一起，这样既不方便取又极可能会把网框压弯。
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