鋼網(wǎng)（SMT模板）簡介
鋼網(wǎng)(SMT模板)簡介
鋼網(wǎng)簡介
鋼網(wǎng)(stencils)也就是SMT模板(SMT Stencil)：它是一種SMT專用模具;其主要功能是幫助錫膏的沉積;目的是將準確數(shù)量的錫膏轉移到空PCB上準確位置。
SMT工藝的發(fā)展，SMT鋼網(wǎng)(SMT模板)還被應用于膠劑工藝。
鋼網(wǎng)(SMT模板)的演變
鋼網(wǎng)最初是由絲網(wǎng)制成的，因此那時叫網(wǎng)板(mask)。開始是尼龍(聚脂)網(wǎng)，后來由于耐用性的關系，就有鐵絲網(wǎng)、銅絲網(wǎng)的出現(xiàn)，最后是不銹鋼絲網(wǎng)。但不論是什么材質的絲網(wǎng)，均有成型不好、精度不高的缺點。
隨著SMT的發(fā)展，對網(wǎng)板要求的增高，鋼網(wǎng)就隨之產(chǎn)生。受材料成本及制作的難易程序影響，最初的鋼網(wǎng)是由鐵/銅板制成的，但也是因為易銹蝕，不銹鋼鋼網(wǎng)就取代了它們，也就是現(xiàn)在的鋼網(wǎng)(SMT Stencil)。
鋼網(wǎng)(SMT模板)分類
按SMT鋼網(wǎng)的制作工藝可分為：激光模板，電拋光模板，電鑄模板，階梯模板，邦定模板，鍍鎳模板，蝕刻模板。
激光鋼網(wǎng)制作所需的資料
制作激光鋼網(wǎng)需要以下資料：
1、PCB 2、菲林 3、數(shù)據(jù)文件
資料必須：
PCB：版次正確，無變形、損壞、斷裂;
菲林：是SMD層及絲印層，注明正反面，確保未受冷受熱，無折痕;
數(shù)據(jù)文件：偉創(chuàng)新鋼網(wǎng)(SMT模板)加工集團可接受多種CAD數(shù)據(jù)格式：GERBER、 HPGL、*.JOB、*.PCB、*.GWK、*.CWK、*.PWK、*.DXF、*.PDF;以及下列軟件設計的數(shù)據(jù)：PAD2000、 POWERPCB、GCCAM4。14、PROTEL、AUTOCADR14(2000) 、CLIENT98、CAW350W、V2001。
數(shù)據(jù)過大時應壓縮后傳送，可使用*.ZIP、*.ARJ、*.LZH等任何壓縮格式;
數(shù)據(jù)須含SMT solder paste layer(含有Fiducial Mark數(shù)據(jù)和PCB外形數(shù)據(jù))，還須含有字符層數(shù)據(jù)，以便檢查數(shù)據(jù)的正反面、元件類別等。
下面我們重點講一下GERBER文件;
GERBER文件是美國GERBER公司提出的一種數(shù)據(jù)格式;它是將PCB信息轉化成多種光繪機能識別的電子數(shù)據(jù)，亦稱光繪文件。GERBER文件是一種有X、Y坐標和附加命令的軟件結構，GERBER格式正式學名叫“RS274格式”。它已成為PCB行業(yè)的標準格式文件。
GERBER文件結合Aperture list(亦稱D-Code)文件，定義了圖形的起始點以及圖形形狀及大小。D-Code定義了電路中線路、孔、焊盤或別的圖形的大小及形狀。
GERBER文件有兩種類型：RS274D及RS274X
RS274D含X、Y DATA，不含D-Code文件;
RS274X含X、Y DATA， D-Code文件也定義在該文件里。
鋼網(wǎng)(SMT模板)的制作工藝
鋼網(wǎng)的制作工藝有：化學蝕刻法(chemICal etch)、激光切割法(laser cutting)、電鑄成型法(electroform)。
1、化學蝕刻法(chemical etch)
工藝流程：數(shù)據(jù)文件PCB→菲林制作→曝光→顯影→蝕刻→鋼片清洗→張網(wǎng)
特點：一次成型，速度較快點;價格便宜。
缺點：易形成沙漏形狀(蝕刻不夠)或開口尺寸變大(過度蝕刻);客觀因素(經(jīng)驗、藥劑、菲林)影響大，制作環(huán)節(jié)較多，累積誤差較大，不適合fine pitch鋼網(wǎng)制作法;制作過程有污染，不利于環(huán)保。
2、激光切割法(laser cutting)
工藝流程：菲林制作PCB→取坐標→數(shù)據(jù)文件→數(shù)據(jù)處理→激光切割→打磨→張網(wǎng)
特點：數(shù)據(jù)制作精度高，客觀因素影響小;梯形開口利于脫模;可做精密切割;價格適中。
缺點：逐個切割，制作速度較慢。
3、電鑄成型法(electroform)
工藝流程：基板上涂感光膜→曝光→顯影→電鑄鎳→成型→鋼片清洗→張網(wǎng)
特點：孔壁光滑，特別適合超細間距鋼網(wǎng)制作法;
缺點：工藝較難控制，制作過程有污染，不利于環(huán)保;制作周期長且價格太高。
鋼網(wǎng)(SMT模板)的開口設計
鋼網(wǎng)的開口設計應考慮錫膏的脫模性，它由三個因素決定：
①開口的寬厚比/面積比;②開口側壁的幾何形狀;③孔壁的光潔度。
三個因素中，后兩個因素同鋼網(wǎng)的制造技術決定的，前一個我們考慮的更多。
因為激光鋼網(wǎng)很好的性價比，所以這里我們重點探討激光鋼網(wǎng)的開口設計。
首先，我們認識寬厚比和面積比：
寬厚比：開口寬與鋼網(wǎng)厚度的比率。
面積比：開口面積與孔壁橫截面積的比率，如下圖示：
一般地說，要獲得好的脫模效果，寬厚比應大于1.5，面積比應大于0.66。
什么時候考慮寬厚比，什么時候考慮面積比呢?通常，如果開口長度沒有達到寬度的5倍時，應考慮用面積比來預測錫膏的脫模，其它情況考慮寬厚比。
以下是一些元件的開口范例：
當然，對鋼網(wǎng)進行開口設計時，不能一味地追求寬厚比或面積比而忽略了其它工藝問題，如連錫，多錫等;
另外，對于0603(1608)以上的片狀元件，我們應該更多地去考慮怎樣防錫珠。
以上主要講了錫膏工藝鋼網(wǎng)的開口設計，下面我們來簡單介紹一下膠水工藝鋼網(wǎng)(SMT模板)的開口設計：
膠水因其特性的緣故，開口設計經(jīng)驗值很重要。
印膠鋼網(wǎng)開口一般開成長條形或圓孔;非MARK點定位時應開兩個定位孔。
備注：1、長條形的寬度W應為：0.3mm≤W≤2.0mm
2、圓孔的直徑為：
3、印膠鋼網(wǎng)的厚度一般選擇0.15 mm～0.2mm
鋼網(wǎng)(SMT模板)開口設計小技巧：
1、細間距IC/QFP，為防止應力集中，最好兩頭圓角;開方形孔的BGA及0402、0201件也一樣子。
2、片狀元件的防錫珠開法最好選擇內凹開法，這樣可以有效地預防元件墓碑。
3、鋼網(wǎng)設計時，開口寬度應至少保證4顆最大錫球能順暢通過。
鋼網(wǎng)(SMT模板)的后處理
蝕刻及電鑄鋼網(wǎng)一般不做后處理，這里講的鋼網(wǎng)后處理主要針對激光鋼網(wǎng)而言。
因激光切割后會產(chǎn)生金屬熔渣附著于也壁及開口處，所以一般要進行表面打磨;當然，打磨也不僅僅是除去熔渣(毛刺)，它同時也是對鋼片表面進行粗化處理，增加表面摩擦力，以利錫膏滾動，達到良好的下錫效果;
有必要地話，還可以選擇“電拋光”，對完全除熔渣(毛刺)改善孔壁。
鋼網(wǎng)(SMT模板)的清洗
SMT鋼網(wǎng)在使用前、中、后、都要進行清洗(一般都是用SMT鋼網(wǎng)清洗機清洗)：
在使用前應抹拭;
在使用過程中也要定期擦拭鋼網(wǎng)底部，以保持鋼網(wǎng)脫模順暢;
使用后更要及時清洗鋼網(wǎng)，以便下次還能得到同樣好的脫模效果。
鋼網(wǎng)清洗方式一般有擦拭和超聲波清洗：
擦拭
用預先浸泡了清潔劑的不起毛抹布(或專用鋼網(wǎng)擦拭紙)去擦拭鋼網(wǎng)，以清除固化的錫膏或膠劑。
特點是方便、不受時間限制、成本低;
缺點是能不徹底地清浩鋼網(wǎng)，尤其是密間距鋼網(wǎng)。
另外，有些印刷機帶有自動擦拭功能，可設定印了幾次后自動擦拭鋼網(wǎng)底部。這個過程也是用專用的鋼網(wǎng)擦拭紙，而且動作前機器會先噴射清潔劑在紙上。
超聲波清洗
超聲波清洗主要有浸泡式和噴霧式兩種，還有一些廠家用一種半自動式的超聲波清洗機清洗鋼網(wǎng);
清洗劑的選擇
理想的鋼網(wǎng)清洗劑必須是實用的、有效的、以及對人和環(huán)境都安全的，同時它還必須能夠很好地清除鋼網(wǎng)上的錫膏(膠劑)。現(xiàn)在有專門的鋼網(wǎng)清洗劑，但它可能會鋼網(wǎng)洗脫，使用時應慎重。若無特別要求，可用酒精或去離子水代替鋼網(wǎng)專用清潔劑。
鋼網(wǎng)(SMT模板)的使用
SMT鋼網(wǎng)是一個“嬌氣”的精密模具，因此，使用時應注意：
1、輕拿輕放;
2、使用前應先清洗(抹拭)鋼網(wǎng)，以去除運輸過程攜帶的污物;
3、錫膏或紅膠要攪拌均勻，以免堵塞開孔明;
4、印刷壓力調到最佳：以刮刀剛好能刮盡鋼網(wǎng)上的錫膏(紅膠)時的壓力最好;
5、印刷時最好使用貼板印刷;
6、刮刀行程走完后，可能地話，最好停2～3秒再脫模，且脫模速度不宜過快;
7、不可用硬物或鋒利的刀具撞擊鋼網(wǎng);
8、鋼網(wǎng)用完后應及時清洗干凈，并回包裝箱，置于專用儲藏架上。
影響鋼網(wǎng)(SMT模板)品質的因素
主要有以下幾個因素會影響到鋼網(wǎng)的品質：
1、制作工藝
前面我們有探討鋼網(wǎng)的制作工藝，可以知道，最好的工藝應當是激光切割后做電拋光處理。化學蝕刻及電鑄都存在做壽 菲林、曝光、顯影等較易產(chǎn)生誤差的工藝，而且電鑄還受基板不平的影響。
2、使用的材料
包括網(wǎng)框、絲網(wǎng)、鋼片、粘接膠等。網(wǎng)框必須能承受一定程序的接力且有很好地水平度;絲網(wǎng)最好用聚脂網(wǎng)，它能夠長時間保持張力穩(wěn)定;鋼片最好用304號，且亞光的會比鏡面的更加利于錫膏(膠劑)滾動;粘接膠必須強度足夠且能耐一定的腐蝕。
3、開口設計
開口設計的好壞對鋼網(wǎng)品質影響最大。前面探討過，開口設計應考慮制作工藝，寬厚比、面積比、經(jīng)驗值等。
4、制作資料
制作資料的完整與否，也會影響到鋼網(wǎng)品質。資料越全越好。同時，資料并存時應明確以哪個為準。還有，一般來講以數(shù)據(jù)文件制作鋼網(wǎng)可盡可能減少誤差。
5、使用方法
正確地印刷方法能使鋼網(wǎng)品質得到保持，反之，不正確地印刷方法如壓力過大、印刷時鋼網(wǎng)或PCB不水平等，均會使鋼網(wǎng)受到損壞。
6、清洗
錫膏(膠劑)比較容易固化，若不及時清洗會堵塞鋼網(wǎng)開口，下次印刷將產(chǎn)生困難。因此，鋼網(wǎng)由機器上取下后或者在印刷機上1小時不印刷錫膏應及時清洗干凈。
7、儲存
鋼網(wǎng)應用特定的儲存場所，不能隨意亂放，這樣可以避免鋼網(wǎng)受到意外傷害。同時，鋼網(wǎng)不要疊放在一起，這樣即不好拿又可能把網(wǎng)框壓彎。
