SMT钢网制作工艺与PCB工艺

SMT（表面贴装技术）钢网制作工艺和PCB（印刷电路板）工艺是电子制造中的两大核心环节，二者紧密配合，共同确保电子产品的组装质量和可靠性。以下是对这两大工艺的详细解析及关联性说明：

一、SMT钢网制作工艺

钢网（Stencil）是SMT贴片工艺中用于印刷锡膏的关键工具，其制作工艺直接影响锡膏印刷的精度和焊接质量。

1. 核心工艺流程

1. 材料选择

   • 材质：通常采用304或316不锈钢，厚度范围0.1-0.2mm（根据元件类型调整，如0402元件需更薄）。

   • 框架：铝合金或钢制框架，需具备高刚性以防止变形。

2. 制作方法

   • 化学蚀刻：成本低，适合简单PCB设计，但精度较低（±25μm），开口内壁粗糙。

   • 激光切割：主流技术，精度可达±10μm，支持复杂图形（如阶梯钢网），但需电解抛光以去除毛刺。

   • 电铸成型：通过电镀镍形成钢片，精度极高（±5μm），寿命长，但成本高昂，适用于超细间距BGA/QFN元件。

3. 关键参数

   • 开口设计：根据焊盘尺寸调整，通常比焊盘缩小5-15%以防止桥接。

   • 厚度选择：常规元件用0.12mm，大焊盘（如电源模块）可增至0.15mm。

   • 表面处理：纳米涂层（如纳米镍）可减少锡膏残留，提升脱模效果。

4. 质量控制

   • 张力测试：钢网需保持40-50N/cm²的张力，避免印刷变形。

   • AOI检测：使用光学设备检查开口尺寸、位置及毛刺。

2. 特殊设计

• 阶梯钢网：在同一钢网上实现不同厚度，适用于混装元件（如芯片与连接器）。

• 局部电抛光：针对细间距区域进行额外抛光，提升锡膏释放率。

二、PCB制造工艺

PCB作为电子元件的载体，其工艺复杂度直接影响电路性能和组装良率。

1. 核心工艺流程

1. 基材准备

   • 材料：FR-4（常规）、高频材料（Rogers）、柔性基材（PI）等。

   • 覆铜层压：通过高温高压将铜箔与基材结合。

2. 图形转移

   • 内层制作：干膜光刻+蚀刻形成内层线路，线宽/间距可低至3mil（多层板）。

   • 层压（多层板）：交替叠放芯板与半固化片（PP），层压后钻孔。

3. 钻孔与金属化

   • 机械钻孔：最小孔径0.15mm（6mil），高密度板需激光钻孔（0.1mm以下）。

   • 沉铜电镀：孔壁化学镀铜+电镀加厚，确保导通可靠性。

4. 外层线路与蚀刻

   • 图形电镀：增加线路铜厚至1-2oz，提升载流能力。

   • 碱性蚀刻：精准控制线宽，公差±10%。

5. 阻焊与表面处理

   • 阻焊层（绿油）：LDI曝光技术实现高精度开窗，避免焊接短路。

   • 表面处理：

     • HASL：成本低，但平整度差，不适合细间距元件。

     • ENIG：平整度高，可焊性好，适合BGA。

     • OSP：环保但存储周期短。

     • 沉锡/沉银：用于高频或高可靠性场景。

6. 测试与成型

   • 电气测试：飞针测试或针床测试，检测开路/短路。

   • 外形加工：CNC铣切或激光切割，公差±0.1mm。

2. 特殊工艺

• HDI板：采用激光盲埋孔+叠孔设计，实现超高密度布线。

• 阻抗控制：通过调整线宽、介质厚度满足高速信号要求。

三、SMT钢网与PCB工艺的协同关系

1. 设计匹配

   • 钢网开口需与PCB焊盘严格对齐，通常钢网设计文件（Gerber）源自PCB设计。

   • 焊盘尺寸公差（如±0.05mm）影响钢网开口设计策略。

2. 工艺交互

   • PCB平整度：翘曲度需<0.75%，否则导致钢网与PCB贴合不良，锡膏厚度不均。

   • 表面处理兼容性：如ENIG表面可能导致锡膏扩散性差异，需调整钢网开口补偿。

3. 问题协同分析

   • 锡膏桥接：可能因钢网开口过大或PCB焊盘间距不足。

   • 虚焊：PCB焊盘氧化（OSP失效）或钢网厚度不足导致锡膏量少。

四、应用场景对比

五、未来趋势

1. 钢网工艺：向智能化检测（AI+AOI）和自适应开口（动态调整锡膏量）发展。

2. PCB工艺：高密度互连（mSAP）、嵌入元件技术（埋阻容）及环保材料（无卤素）的应用。

通过深入理解SMT钢网与PCB工艺的细节及协同要求，制造商可显著提升直通率（FPY），降低生产成本，适应电子产品小型化、高频化的需求。