step-up & step-down stencil 階梯式鋼板局部加厚/打薄

zengfanhua123 · 发表于 2015-4-27 18:39

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无意间看到的一篇文章，，copy过来大家学习下

現今的SMD零件可說是越作越小，什麼0402、0201(註1)的尺寸都出來了，甚至連01005都開始有人在使用了，就連一般的IC(積體電路)零件腳距也都縮到了0.5mm (fine pitch，微腳距)，甚至更小(0.3mm)，這對SMT製程來說是一項挑戰。如何讓這些細小的電子零件完好的焊接在電路板上，還不可以發生空焊及短路，著實讓SMT工程師傷透腦筋。但更大的挑戰是電路板上並非全部都是這些小零件、小焊點而已，比較容易出問題的是同一片板子上同時混合了一些較大的零件及這些小零件。

大零件需要較多的焊錫量於焊腳上，這樣才能確保焊錫可以牢靠於電路板上，而小零件則需要精準的控制微少的錫膏量，否則容易發生焊腳間短路的缺點。比如說對外的聯接器或是電源相關的零件，這些零件會需要比較多的錫膏量來確保終端使用不會因為經常的插拔而把零件拔下來，但是設計上這些大零件的旁邊及附近同常都會設計一些小零件，有些是為了防ESD、防突波…等。這時如何選用適當厚度的鋼板及其開口(APERTURE)就成為一大學問。
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註1：所謂的0402，一般是說電子被動元件的長寬尺寸為0.04"x0.02"(約1.0mmx0.5mm)，所以0201就表示 0.02"x0.01" (約0.6mmx0.3mm)，其他還有0603、0805、及1206的尺寸。
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為了應付這些大大小小電子零件同時出現於同一面的電路板上，而且還要得到良好的焊錫品質，我們需要在同一面鋼板上可以印刷不同錫膏厚度(量)，因為這樣才能精準地控制錫膏量，於是有所謂的 STEP-UP (局部加厚) 及 STEP-DOWN (局部打薄)的特殊鋼板應運而生。這種鋼板可以藉由局部的增加鋼板厚度(step-up)來增加錫膏印刷量，或是局部的降低鋼板厚度(step-down)而減少錫膏量。這種 STEP-UP 鋼板也可以克服一些零件腳位不夠平整(COPOLANARITY)的問題，STEP-DOWN 則可以有效控制 FINE PICTH 零件腳的短路問題。

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如果你有留意上面這張圖片，你會發現局部加厚的鋼板方下要放在刮刀的另外一面，也就是要加厚的那一面鋼板必須貼著電路板，這樣才不會括壞刮刀。

當然，這種特殊鋼板的價錢會較一般的鋼板貴上10％～20％左右，因為種特殊鋼板必須使用較厚的鋼板，然後利用雷射的方式去除掉需要變薄的部份，所以 STEP-DOWN 應該會比 STEP-UP 來得容易製作。所以，如果只是單純的想要增加錫膏量，可以先試看看增加鋼板的開口(APERTURE)以降低成本。

另外必須提醒的，這種特殊鋼板會有以下的限制：

§ 同一片鋼板的高度差最好在0.03mm以內，也就是說如果鋼板為0.15mm的厚度，那麼 STEP-UP的鋼板厚度就不應該超過 0.18mm，而 STEP-DOWN 的鋼板厚度不應小於 0.12mm。因為刮刀在印刷時，不太容易隨時控制變換其高度，以配合鋼板的高度差，如果高度差變化太大，容易出現刮刀壓力過大或是過小的問題，而產生錫膏量過多或是過少，甚至變形的缺失。

§ 在刮刀刮過 STEP-UP 或是 STEP-DOWN 的鋼板區域，鋼板的厚度最好可以同時加厚或是變薄，因為刮刀碰到 STEP-UP 的區域會突然被撐起來，如果同一直線上的部份鋼板厚度未跟著加高，則容易出現錫膏量不均勻的現象。這關係到電路板零件擺放(LAYOUT)的設計，必須要求電路板的CAD工程師配合，把需要較多錫量或是較少錫量的零件擺放在同一直線區域，如此刮刀刮過去的時候，才可以同時增加或時減少錫膏量。當然現實上大部分的 STEP-UP 鋼板都不會整個加厚，通常都只有需要的局部區域加厚而已，所以使用尚要更小心。
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§ 在鋼板的 STEP-UP 或是 STEP-DOWN 邊緣，需至少保留 3～5mm 的空間，其後才可以再擺放其他的小零件(錫膏量少)或是大零件(錫膏量多)，這是為了避免刮刀來不及反應鋼板厚度的變化，產生無法將錫膏完全的刮入其開口(APERTURE)，並造成錫膏量不足的現象發生。

§ 使用這種 STEP-UP 或是 STEP-DOWN 鋼板時，刮刀的速度必須要降低才能得到較精準的錫膏量，還要控制刮刀下壓力。