【干货】SMT钢网开口设计秘笈首次曝光，一步步助你成为SMT工艺大咖！

                                                                                                   





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背景在SMT工艺中，PCB板的焊盘设计、以及钢网开口对焊点的合格率和可靠性具有重要的作用。将这两者与元件的尺寸关系处理好，焊接产品的质量和可靠性将大幅度提高。因此需要认真审核、评估焊盘设计、钢网开口以及与元件尺寸的相互关系。在SMT行业订购印刷钢网，你可能会要求钢网供应商按“行业标准”或IPC标准设计，但这些标准指标非常宽松，不同的钢网制造商可能会有不同的解释，IPC-7525B标准的许多部分仅是建议，并且建议通常是针对不同类型元器件给出减小尺寸和/或减小面积的范围。本文主要解析钢网开口设计的工艺评审工作。

设计SMT钢网主要考虑四种类型元器件：细间距元器件、片式元器件、球栅阵列（BGA）器件、底部端子元器件(包括LED器件)。
1.细间距元器件细间距元器件可以描述为具有重复走线或焊盘的任何元器件，例如QFP、QFN、电阻网络、TSSOP等。在目前的IPC-7525B标准3.2.2.1有引线的SMD表面贴装器件中称：“对于有引线的SMD（例如细间距的J型引线或鸥翼形元器件），开孔尺寸的宽度和长度通常需减少0.03 mm至0.08 mm (1.2mil至3.1 mil)。”通常情况下，标准建议宽度和长度可减少2 mil。

IPC-7525B推荐的钢网设计
Pitch：间距 Aperture: 开孔 copper：铜




HALF PITCH RULE半间距规则    Copper铜Pitch间距    Half Pitch半间距Recommended Stencil Aperture建议钢网开孔使钢网开孔宽度为节距的一半，钢网开孔长度与铜焊盘一致，为1：1。对大于33mil（0.84mm）间距的开孔，将开孔减小到节距的一半以上，最大减少20％。

2.片式元器件第2类元器件是片式元器件，在审核其钢网设计时，首先要明确PCB组件是采用免洗焊膏还是水溶性焊膏。当采用免洗焊膏时，要求钢网设计能够减少或消除焊球或元器件中间焊珠；当采用水溶性焊膏时，为减少焊球不使用定制钢网设计，只需减小开孔每侧的尺寸，或整体按百分比减小开孔。


图4：可减少焊球的片式元器件钢网设计Chip Components≥0402：片式元器件≥0402Water Soluble：水溶焊膏No Clean：免洗焊膏1 mil per side reduction：每侧减少1 mil4 mil stencil-AR=1.7：4 mil钢网-AR = 1.7Standard homeplate：标准主垒板4 mil stencil-AR=1.555：4 mil钢网-AR = 1.555Inverted homeplate：反向主垒板4 mil stencil-AR=1.419：4 mil钢网-AR = 1.419U-shape homeplate U形主垒板4 mil stencil-AR=1.346 ：4mil钢网-AR = 1.346

3.球栅阵列（BGA）



BGA/CSP DESIGN BGACSP设计Original Design    原始设计Copper=11.343mils    铜=11.343milPaste=9.840mils    焊膏=9.840milNew Aperture 11.343 Sq. 2 mil Radius 新方形开孔：边长11.343mil，四个圆角弧度半径为2milStencil aperture 1:1 with copper, change to rounded square. Can also overprint 1 mil.钢网开孔与铜焊盘的比例为1：1，改为带圆角的方形开孔，也可以套印1 mil。
当客户要求我们根据行业标准设计钢网时，我们会建议他们审查铜或阻焊层限定焊盘的尺寸，如果焊盘大于19.7mil，则减少1mil至2mil，并且焊盘保持圆形；当设计用于微型BGA的钢网时，其中铜或阻焊层限定焊盘小于19.7mil，工业标准通常建议使开孔与铜焊盘的比例为1：1，并将开孔形状从圆形改为带圆角的方形，此设计可扩大焊膏沉积，增加面积比，并在圆形焊盘的四个角上增加了焊膏量，同时又不会减小焊盘之间的间隙，避免短路或桥接。对于这类元器件，在阻焊层上印刷焊膏可以使钢网与PCB之间形成更好的密封环，焊膏更好地从钢网转移到由BGA焊盘周围的阻焊膜产生的腔体中。
4.底部端子元器件


图６. 带散热盘的QFNOriginal Design原始设计New Aperture 50% Ares Reduction and Cross-Hatch新开孔面积减少50％，增加了交叉窗格
此类元器件包括QFN、LGA和LED。底部周边有端子的元器件应采用半间距规则设计钢网，QFN和DFN类型元器件的散热盘通常具有一定挑战。首先，如果对散热盘涂敷太多的焊膏，当焊膏变为液态时，焊膏量过大会导致元器件歪斜，引起周边引线桥接。IPC-7525B建议将QFN和DFN散热盘的焊膏量减少20％至50％。行业标准设常建议采用窗格设计并将焊膏量减少40％，对于LED也要求减少焊膏量，以防止歪斜和移位。焊膏量应减少30％至50％并添加窗格以减少空洞。

图7：LED器件LEDs are typically mask defined and the stencil layer should be designed to reduce volume.LED通常采用阻焊层限定焊盘，并且钢网设计应减少焊膏量。Volume should be reduced 30%-50% and Window Panes added to reduce voids.






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