近年來，隨著智能手機(jī)、平板電腦等智能終端設(shè)備的性能需求的提高，SMT制造業(yè)對小型化、薄型化的電子元器件需求更加強(qiáng)烈，隨著可穿戴設(shè)備的興起，這種需求更是日益高漲。下圖是iPhone 3G 和iPhone 7 主板的比較，新的I-phone手機(jī)功能更強(qiáng)大，但是裝配而成的主板卻更小了，這需要更小的元器件以及更密集的元器件裝配才能做到。
越來越小的元器件，對我們生產(chǎn)的工藝也將會越來越難，一次直通率的提升成了SMT工藝工程師的主要攻克目標(biāo)好任務(wù)。一般來說SMT行業(yè)60%以上的不良都和錫膏印刷有關(guān)，錫膏印刷是SMT生產(chǎn)中的一道關(guān)鍵工序。解決了錫膏印刷的問題，就相當(dāng)于解決了整個SMT工序中大半的工藝問題。
下圖是SMT元器件公英制尺寸對照表。
下圖是SMT元器件的發(fā)展歷程以及展望未來的發(fā)展趨勢。目前英制01005貼片器件和0.4 pitch的BGA/CSP 在SMT生產(chǎn)中運(yùn)用比較普遍。公制03015貼片器件也有少部分在生產(chǎn)中運(yùn)用，而公制0201貼片器件目前還只是在試產(chǎn)階段，預(yù)計未來幾年會逐漸在生產(chǎn)中運(yùn)用。
要了解小型化元器件對錫膏印刷帶來的挑戰(zhàn)，首先要了解鋼網(wǎng)印刷的面積比率（Area Ratio）。
對于普通的激光鋼網(wǎng)印刷，鋼網(wǎng)開孔面積比率有如下要求：
對于長方形 開孔：
如果鋼網(wǎng)開孔面積比率達(dá)不到要求（鋼網(wǎng)太厚），就會出現(xiàn)下圖的情況，錫膏印刷脫模時，小元器件的錫膏粘在鋼網(wǎng)孔壁處，脫落到焊盤上的錫膏量很少。
對于小型化焊盤的錫膏印刷，越小的焊盤和鋼網(wǎng)開孔，錫膏越難脫離鋼網(wǎng)孔壁。要解決小型化焊盤的錫膏印刷，有以下幾種方案供參考：
1. 最直接的解決方案是降低鋼網(wǎng)的厚度，增加開孔面積比率。
如下圖所示，用了薄鋼網(wǎng)后，小元器件焊盤的下錫良好。如果生產(chǎn)的基板沒有大尺寸的元器件，那么這是一個最簡單而有效的解決方案，但是如果基板上有大的元器件，那么大的元器件會因?yàn)殄a量少而焊接不良。所以如果是高混合有大元器件的基板，我們需要下面列出的其他解決方案。
2.利用新的鋼網(wǎng)技術(shù)，降低對鋼網(wǎng)開孔比率的要求。
1）FG（Fine Grain）鋼網(wǎng)
FG鋼片含有一種鈮元素，該元素能細(xì)化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強(qiáng)度。經(jīng)激光切割的FG鋼片孔壁比普通304鋼片的孔壁更清潔光滑，更有利于脫模。FG鋼片制成的鋼網(wǎng)開孔面積比率可以低于0.65，對比同樣開孔比率的304鋼網(wǎng)，F(xiàn)G鋼網(wǎng)可以做的比304鋼網(wǎng)略厚一些，從而降低大元器件少錫的風(fēng)險。
304鋼片和FG鋼片的對比
2）電鑄鋼網(wǎng)
電鑄鋼網(wǎng)的制造原理：通過在導(dǎo)電金屬底板上印刷光阻材料，再通過遮擋模和紫外線曝光來制作電鑄的模板，然后薄模板放在電鑄液中電鑄。其實(shí)電鑄類似于電鍍，只是電鑄后的鎳片可以從底板中剝離制成鋼網(wǎng)。
電鑄鋼網(wǎng)有以下特點(diǎn)：鋼片內(nèi)部沒有應(yīng)力，孔壁非常平滑，鋼網(wǎng)可以是任意厚度（0.2mm以內(nèi)，通過電鑄時間來控制），缺點(diǎn)是造價較高。下圖是激光鋼網(wǎng)和電鑄鋼網(wǎng)孔壁圖比較。電鑄鋼網(wǎng)光滑的孔壁在印刷后有更好的脫模效果，使得開孔比率可以低至0.5。
3）階梯鋼網(wǎng)
階梯鋼網(wǎng)可以是局部加厚或減薄。局部加厚的部分用來印刷錫膏需求量大的焊盤，加厚的部分是通過電鑄來實(shí)現(xiàn)，成本較高。而減薄是通過化學(xué)蝕刻來實(shí)現(xiàn)，減薄的部分用來印刷小型化元器件的焊盤，使得脫模效果更好，對成本更敏感的用戶建議使用化學(xué)蝕刻，成本更低。
4）納米涂層。（Nano Ultra Coating ）
在鋼網(wǎng)表面涂覆或鍍上一層納米涂層，納米涂層使孔壁對錫膏排斥，所以脫模 效果更好，錫膏印刷的體積穩(wěn)定性比較一致。這樣，印刷的質(zhì)量比較有保證，同時也可以減少鋼網(wǎng)的清洗擦拭次數(shù)。目前國內(nèi)大部分工藝只是涂覆一層納米涂層，經(jīng)過一定次數(shù)的印刷后效果就減弱了，國外有直接鍍在鋼網(wǎng)上的納米涂層，效果和耐久性更好，當(dāng)然成本也更高。
3. 雙重錫膏成型工藝。
1）印刷/印刷
通過兩臺印刷機(jī)來印刷成型錫膏。第一臺用普通鋼網(wǎng)印密間距小元器件焊盤，第二臺用3D鋼網(wǎng)或階梯鋼網(wǎng)印刷大元器件焊盤。這種方式需要兩臺印刷機(jī)，而且鋼網(wǎng)成本也高，如果使用3D鋼網(wǎng)還要用到梳狀刮刀，增加成本，生產(chǎn)效率也低。
2）印刷/噴錫
第一臺錫膏印刷機(jī)印刷密間距小元器件焊盤，第二臺噴印機(jī)噴印大元器件焊盤。這種方式錫膏成型效果好，但是成本高，效率低（取決于大元器件焊盤數(shù)量）。
以上幾種解決方案，用戶可以根據(jù)自身情況選擇使用。從成本和生產(chǎn)效率考慮，降低鋼網(wǎng)厚度、使用低要求開孔面積比率鋼網(wǎng)、階梯鋼網(wǎng)是比較適合的選擇；產(chǎn)量低、品質(zhì)要求高、成本不敏感的用戶，可以選擇印刷/噴印方案。
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