焊點橋連、虛焊、少錫……這些常見的SMT焊接缺陷，很大程度上源于鋼網(wǎng)開口設計不當和工藝參數(shù)設置不合理。據(jù)統(tǒng)計，名列PCBA焊接不良前五位的缺陷中，大多數(shù)都與焊膏印刷、鋼網(wǎng)設計及溫度曲線設置直接相關(guān)。

對于SMT貼片加工廠而言，鋼網(wǎng)設計是工藝設計的核心工作，也是工藝優(yōu)化的主要手段。1943科技將分享鋼網(wǎng)開口設計與關(guān)鍵工藝參數(shù)如何成為提升SMT焊點質(zhì)量的雙刃劍。

01 鋼網(wǎng)開口設計：焊膏精確沉積的基礎

鋼網(wǎng)作為焊膏從容器到PCB焊盤的轉(zhuǎn)移媒介，其開口設計直接決定了焊膏的沉積形態(tài)和體積。精準的開口設計是實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)焊點的第一道關(guān)卡。

鋼網(wǎng)制造方法的選擇

目前，鋼網(wǎng)的制造方法主要有激光切割、化學腐蝕和電鑄，每種方法各有特點：

• 激光切割：目前主要的制造方法，孔壁表面較粗糙，焊膏的轉(zhuǎn)移率在70%～75%，適合焊膏轉(zhuǎn)移的鋼網(wǎng)開窗與側(cè)壁的面積比大于等于0.66。

• 電鑄工藝：孔壁表面平滑、呈梯形，焊膏的轉(zhuǎn)移率高，達85%以上，可用于鋼網(wǎng)開窗與側(cè)壁的面積比小于0.66、大于0.5的場合。

鋼網(wǎng)厚度設計的關(guān)鍵原則

鋼網(wǎng)厚度是決定焊膏量的關(guān)鍵因素，為達到最佳的焊膏釋放，鋼網(wǎng)的開窗面積與側(cè)壁面積比應大于等于0.66。

這是一個實現(xiàn)70%以上焊膏轉(zhuǎn)移的經(jīng)驗數(shù)值，也是鋼網(wǎng)厚度設計的依據(jù)。實際選擇中：

• 0.4mm間距的QFP、0201片式元器件，合適的鋼網(wǎng)厚度為0.1mm

• 0.4mm間距的CSP器件，合適的鋼網(wǎng)厚度為0.08mm

開口尺寸設計的核心要點

除特定情況外，鋼網(wǎng)開口可采用與焊盤1：1的原則設計，但務必了解前提是焊盤是按照引腳寬度設計的，如果不是，應根據(jù)引腳寬度開窗。

特殊情況的開口設計策略：

• 無引線元器件底部焊接面部分，鋼網(wǎng)開孔一定要內(nèi)縮，以消除橋連或錫珠現(xiàn)象，如QFN的熱焊盤內(nèi)縮0.8mm，片式元器件要削角。

• 共面性差元器件，鋼網(wǎng)開窗一般要向非封裝區(qū)外擴0.5～1.5mm，以便彌補共面性差的不足。

• 大面積焊盤，必須開柵格孔或線條孔，以避免焊膏印刷時刮薄或焊接時把元器件托起，使其他引腳開焊。

02 階梯鋼網(wǎng)：應對復雜組裝挑戰(zhàn)的利器

隨著電子產(chǎn)品向小型化和高密度方向發(fā)展，同一PCB上常常需要組裝多種尺寸的元件，這時階梯鋼網(wǎng)就成為解決不同封裝對焊膏量個性化需求的有效方案。

階梯鋼網(wǎng)的應用場景

根據(jù)對PCBA焊接問題的統(tǒng)計分析，0.635mm及以下間距的QFP/SOP等密腳元器件的橋連和電源模塊、變壓器、共模電感、連接器等元器件的開焊名列前五大缺陷。

這些缺陷主要是因為印刷的焊膏厚度或量不合適，階梯鋼網(wǎng)能夠兼顧各種封裝對焊膏厚度的不同需求。

階梯鋼網(wǎng)的設計要點

階梯鋼網(wǎng)有兩種階梯方式：局部下沉（Step-down）和局部凸起（Step-up）。一般多采用Step-up階梯方式，因為Step-down方式隨著印刷次數(shù)的增加，蝕刻部分的鋼網(wǎng)會變得松弛，可能引起精細間距元器件焊膏圖形的移位。

階梯鋼網(wǎng)的蝕刻表面宜做成光亮面，粗糙的表面往往不利于刮凈焊膏。如果加大刮刀的壓力，很容易引起鋼網(wǎng)移位、焊膏網(wǎng)狀化。

03 焊膏轉(zhuǎn)移率：鋼網(wǎng)設計的核心評估指標

焊膏轉(zhuǎn)移率是指鋼網(wǎng)開窗內(nèi)焊膏沉積到焊盤上的體積百分比，是評估鋼網(wǎng)設計是否優(yōu)化的關(guān)鍵指標。

面積比與轉(zhuǎn)移率的關(guān)系

統(tǒng)計分析表明，在焊膏與印刷參數(shù)確定的情況下，轉(zhuǎn)移率的95%是由面積比決定的。當面積比上升時，轉(zhuǎn)移率的偏差就變小，得到的印刷體積重復性更好。

隨著元器件間距的變小，鋼網(wǎng)開孔也在變小，這樣印刷的轉(zhuǎn)移率會降低。為了獲得較高的轉(zhuǎn)移率，需要引進一些新的鋼網(wǎng)設計模型——每個孔單獨做成階梯開孔。

實驗結(jié)果表明，在面積比非常低的情況下，采用單孔階梯孔的鋼網(wǎng)設計，可以提高焊膏的轉(zhuǎn)移率，其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在鋼網(wǎng)厚度比較厚的情況下。

04 關(guān)鍵工藝參數(shù)：確保焊膏印刷精度的保障

優(yōu)秀的鋼網(wǎng)設計需要搭配精確的工藝參數(shù)，才能實現(xiàn)穩(wěn)定一致的焊膏印刷效果。

印刷參數(shù)設置

• 印刷壓力：壓力不足（＜5N/mm）會導致錫膏無法完全填充鋼網(wǎng)開孔，反而在焊盤邊緣堆積。

• 印刷速度：過快（＞50mm/s）時，錫膏因剪切力不足形成“拖尾”，這些邊緣不規(guī)整的錫膏在回流時極易粘連。

• 脫模速度：合適的脫模速度（如1mm/s）有助于焊膏清晰脫模。

PCB支撐要求

PCB支撐不足導致的板彎（＞0.3mm），會使鋼網(wǎng)與焊盤貼合不緊密，造成局部下錫過量。在先進的專業(yè)代工廠里，發(fā)明了很多非常有效的PCB支撐工裝，用于矯正PCB的翹曲，保證零間隙印刷。

05 回流焊工藝：形成可靠焊點的最后關(guān)口

即使焊膏沉積完美，不當?shù)幕亓骱竻?shù)也會導致焊接缺陷，影響焊點質(zhì)量。

溫度曲線的關(guān)鍵參數(shù)

• 預熱階段：升溫過快（＞3℃/s）會導致助焊劑提前劇烈揮發(fā)，殘留的溶劑在熔融時形成氣泡，推動焊料向周邊擴散。

• 峰值溫度：過高（超過錫膏熔點 30℃以上）會使焊料表面張力驟降，尤其是間距＜0.3mm的焊盤間極易被“淹沒”。

• 冷卻速率：過慢（＜1℃/s）會延長焊料液態(tài)時間，增加流動風險。

優(yōu)化策略

采用“緩慢升溫+充分保溫”策略（預熱速率1.5-2℃/s，保溫時間60-90秒），峰值溫度控制在熔點 + 20-25℃，冷卻速率提升至2-3℃/s，縮短焊料液態(tài)停留時間。

06 協(xié)同優(yōu)化：實現(xiàn)零缺陷焊接的系統(tǒng)工程

提升SMT焊點質(zhì)量需要鋼網(wǎng)設計、焊膏選擇和工藝參數(shù)的協(xié)同優(yōu)化，這是一個系統(tǒng)工程。

焊膏特性的影響

錫膏的粘度和顆粒度是橋連的重要影響因素：

• 粘度過低（如＜80Pa?s）的錫膏印刷后易因重力或振動自然流淌，尤其在0.5mm以下細間距焊盤間形成連接。

• 錫粉顆粒過細（＜20μm）時，比表面積增大導致表面張力下降，焊料熔融后流動性過剩，更容易漫過焊盤邊界。

環(huán)境因素控制

• 車間濕度：＞60% RH時，錫膏易吸收水分，回流時水汽蒸發(fā)形成的沖擊力會推動焊料移位。

• 潔凈度：不足（＞Class 10000）導致的灰塵顆粒，可能成為焊料流動的“支點”，引發(fā)局部橋連。

焊膏印刷被業(yè)界稱為“SMT貼片的心臟”，它直接決定了焊接質(zhì)量的基準水平。一顆顆精準分布在焊盤上的錫膏，是形成可靠焊點的物質(zhì)基礎，而這背后正是鋼網(wǎng)開口設計與工藝參數(shù)的精確把控。

作為SMT貼片加工廠，我們深刻理解：優(yōu)質(zhì)焊點不是檢測出來的，而是通過科學的設計和工藝控制生產(chǎn)出來的。從鋼網(wǎng)開口的微觀世界到回流焊的溫度場，每一個細節(jié)都值得我們精益求精。