階梯式鋼板的階梯應該開在刮刀面?還是PCB面?

到底階梯式鋼板(step stencil or 3D stencil)的階梯應該設計在刮刀面?還是開在PCB面?是很多SMT工程師爭論不休的一項議題,其實這兩種階梯式鋼板各有其優缺點,端看自己的需求來決定。

現在的電子組裝廠使用【階梯式鋼板(step-up/step-down stencil)】來調整SMT作業的錫膏量有越來越普遍的趨勢,這大概與被動元件體積快速縮小,但人機介面的零件則礙於人類手指操作的限制而未能跟著縮小有關,於是同一片印刷電路板上的大小零件間就產生了錫膏印刷量多寡的爭執戰。

因為在同一片印刷電路板(PCB)上有小零件(細間腳)的地方會求一點的錫膏厚度,目的是為了避免短路(soldering short),但有大零件及焊腳共面度(co-planarity)較差零件的地方卻又要求要有一點的錫膏,目的是為了多印錫膏以避免空焊(solder skip or solder empty)或錫少(insufficient solder)現象。

對於局部增加錫膏量的方法,工作熊之前曾撰文【四種方法局部增加SMT製程的焊錫量】討論過,其中還是以使用階梯式鋼板最為實用,因為製程較為穩定且不必增加人工成本,不過這階梯式鋼板的做法卻有兩種,正常情況下大多是將階梯開在面向PCB面(也就是鋼網的底下),另一種則是將階梯開在刮刀面(也就是鋼網的正面),究竟這兩種做法有何差異性?有何優缺點呢?又會造成什麼結果?

  階梯在刮刀面
(鋼網正面)
階梯在PCB面
(鋼網下面)
優點 1. 對於錫膏量的控管會比較精準。因為刮刀直接接觸在階梯面,刮刀可以沿著階梯的形狀作上下移動,達到精準錫量印刷的目的。印刷速度不建議太快。
2. 階梯的厚度可以有比較大的彈性。也就是說階梯可以設計得較厚,因為其可以較為精準的控制錫膏量,所以可以藉由增厚鋼板但縮小開孔大小來控制錫膏量。
3. 可以降低鋼網底部溢錫的比率。
1.不影響刮刀的壽命。(刮刀壽命與非階梯鋼板時一樣)
缺點 1. 刮刀的壽命會減損約20%
(這是因為刮刀直接接觸高低不平的鋼板表面,造成局部區域的施力不均致引起刮刀變形成波浪狀)
2. 階梯附近(3mm以內)如果有0402以下零件或細腳間距零件(0.2mm間隙)的焊錫容易造成錫多短路缺點(需特別管控)。
1. 階梯的厚度範圍較小。否則對錫膏量控制會變得不精準。
2. 階梯旁相鄰的錫膏量較難管控。 3. 印刷機自動擦拭清潔鋼網時易產生死角清不乾淨,容易有沾錫現象需注意。
4.階梯附近(3mm以內)如果有0402以下零件或細腳間距零件(0.2mm間隙)的焊錫容易造成短路問題(需特別管控)。
工作熊個人使用建議 如果對錫膏厚度有較大差異需求時建議採用,需同時衡量刮刀的壽命。 如果錫膏厚度差異的要求可以在0.025mm以內(附近無細小腳間距零件)時建議使用,較不影響刮刀壽命。

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訪客留言內容(Comments)

熊哥你好,跟您請益一下,看了您的階梯式鋼板文章後有一個小弟目前遇到的工程問題,我目前需要將一顆特殊腳位的BGA flash IC進行SMT貼片後測試,但由於這個BGA flash IC的Pin pad位置分為兩區塊,內圈跟外圍,其中內圈是已經有植球可直接進行SMT貼片,但外圍有裸pad但是無法植球,以這樣的flash IC的Pin位來看 中間有植球外圍pad沒植球。在SMT施作上可否使用梯形鋼板來進行SMT,中間有植球的部分鋼板較薄,外圍沒植球pad的部份讓鋼板較厚來增加PAD錫量來彌補無法植球的PAD與PCB的間距,請問這樣的做法可行嗎?

Jerry,
理論上是可以的,但是難度不小,而且其階梯落差會非常大,而且錫膏厚薄焊墊靠得太近,良率應該會非常低。
比較可行是做兩次的鋼板印刷,第一次使用正常的鋼板,第二次使用立體鋼板,只印刷IC外圍沒有錫球的焊墊。
有沒有想過既然IC上面只有內圈部份有錫球,而外圈沒有,是不是就不需要上錫?


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