1. 项目概述从设计到生产的最后一公里在电子硬件开发领域PCB设计完成并送去打样只是万里长征走完了前半程。当第一块光板回来看着上面密密麻麻的焊盘如何高效、准确地将元器件焊接上去就成了摆在工程师面前最现实的问题。对于包含大量细间距BGA、QFN或0402、0201封装的板子手工焊接不仅效率低下而且极易出错虚焊、连锡、立碑等问题层出不穷。这时一张定制化的钢网就成了连接设计与批量生产的“桥梁”。钢网也叫SMT模板其核心作用是在PCB的焊盘上精确地涂覆焊锡膏。你可以把它想象成一个高精度的“漏印板”只有对应焊盘的位置是镂空的锡膏透过这些孔洞被刮刀压印到PCB上为后续的贴片和回流焊工序做好准备。一张高质量的钢网是保证SMT贴片良率、提升焊接一致性的关键。而这张钢网的“蓝图”正是由我们PCB设计工程师在Altium Designer后文简称AD中生成的钢网文件。很多新手工程师可能会觉得钢网制作是PCB工厂或SMT厂的事情自己只需要把Gerber文件发过去就行。但实际上Gerber文件包含的是所有层的信息工厂需要从中识别出哪些是阻焊层、哪些是钢网层这个过程存在误判的风险。尤其是当你的设计中有一些特殊处理比如某些大焊盘需要开网格以减小锡量或者某些测试点不需要上锡时如果依赖工厂的默认处理结果很可能不尽如人意。主动、规范地生成钢网文件是工程师把控生产质量、避免沟通成本的重要一环。本文将详细拆解在Altium Designer中从层定义、参数设置到文件输出的完整钢网文件生成流程并深入探讨钢网制作背后的工艺考量如开口设计、张力选择、阶梯钢网等。无论你是正在从学生向职业工程师转型还是希望优化现有生产流程的资深开发者掌握这套“设计即生产”的思维和技能都能让你在硬件开发中更加游刃有余。2. 钢网文件的核心原理与设计前准备在动手操作之前我们必须先理解钢网文件到底是什么以及它在AD中对应的物理层。这能帮助我们在后续设置中做出正确的判断而不是机械地点击“输出”。2.1 钢网层在AD中的映射关系在AD的层堆栈管理器中我们通常关注的是信号层Top Layer Bottom Layer、丝印层Top Overlay Bottom Overlay和阻焊层Top Solder Bottom Solder。而钢网层在AD的标准层命名中对应的是“Paste Mask”层即Top Paste和Bottom Paste。这里有一个非常关键且容易混淆的概念阻焊层Solder Mask和钢网层Paste Mask的作用是相反的。阻焊层Solder Mask定义的是“哪里不上绿油”。在阻焊层上画一个图形意味着这个区域会开窗露出铜皮以便焊接。所以阻焊层的数据通常是焊盘的负片。钢网层Paste Mask定义的是“哪里要上锡膏”。在钢网层上有一个图形意味着钢网上对应位置会开孔让锡膏通过。所以钢网层的数据通常是焊盘的正片对于大多数常规焊盘而言。在AD中当你放置一个标准焊盘Pad或过孔Via时软件会自动在对应的Paste Mask层生成一个相同形状、尺寸的图形。这是默认行为也是大多数情况下的正确做法。2.2 设计检查与特殊焊盘处理在生成文件前对PCB设计进行一次针对SMT的审查至关重要。我习惯在输出所有生产文件前专门为钢网做一次检查。首先确认所有需要焊接的表贴器件都已正确放置在板子上。这听起来像废话但我确实遇到过有工程师把备用器件或测试点做成封装放在库里面但实际PCB上并未放置结果检查钢网层时发现有多余图形的情况。使用AD的“PCB Filter”面板输入IsComponent可以高亮所有器件快速浏览一遍。其次也是最重要的检查特殊焊盘。默认的1:1开口并不总是最优解。常见需要手动调整钢网开口的情况包括大焊盘或散热焊盘例如QFN、DFN芯片底部的散热焊盘。如果完全按焊盘尺寸开孔会导致锡膏量过大在回流时可能使芯片浮起产生虚焊或形成大量空洞。通常的处理方法是开“网格状”或“条纹状”开口减少锡膏覆盖面积例如减少到50%-70%同时保证良好的导热和机械固定。细间距器件如0.4mm pitch以下的BGA或CSP。为了防止相邻焊盘间的锡膏桥接钢网开口通常需要内缩并且可能采用“home”形方形圆角而非完全正方形以利于锡膏释放。通孔回流焊PTH焊盘有些设计会将通孔器件也采用SMT工艺在过孔上印刷锡膏。这时钢网开口需要比焊盘大以确保有足够锡膏流入孔内。测试点Test Point纯粹的测试点不需要焊接因此其钢网层图形应当删除避免误印锡膏。在AD中可以在该测试点焊盘的属性里取消勾选“Paste Mask Expansion”下的“From Rule”并手动设置为一个极大的负值如-10mm使其在钢网层上“消失”。实操心得我强烈建议建立一个Excel表格或设计笔记记录板子上所有特殊器件的位号、封装类型和预设的钢网处理方案。例如“U5 QFN-325x5mm 底部散热焊盘 钢网开窗外围引脚1:1 中心焊盘开4x4阵列式0.3mm圆孔”。这样在后期修改或与钢网厂沟通时信息非常清晰不易出错。3. 在Altium Designer中生成钢网文件的完整流程掌握了原理并完成设计检查后我们就可以开始正式的生成步骤了。这个过程的核心是使用AD的“Gerber文件输出”功能但需要精确配置。3.1 配置Gerber输出设置进入输出配置界面在PCB文件界面点击菜单File-Fabrication Outputs-Gerber Files。这是标准的Gerber输出入口。通用General设置Units选择“Inches”或“Millimeters”。必须与你的PCB设计单位保持一致这是避免尺寸错误的第一步。国内通常用毫米mm。Format格式选择2:5。这表示整数位2位小数位5位。2:5格式即2位整数5位小数提供了足够高的精度0.00001英寸或0.01密耳能满足绝大多数高精度钢网的需求。2:4格式也可用但2:5是更通用、更保险的选择。层Layers设置这是最关键的一步。在Plot Layers下拉菜单中选择“Used On”或“All On”。建议先选“All On”然后手动取消勾选所有不需要的层。在层列表中只勾选你需要输出的钢网层。对于双面贴片的板子通常就是Top PasteBottom Paste务必取消勾选Mirror layers。钢网文件不需要镜像镜像会导致图形左右颠倒钢网厂制作出来完全无法使用。在Mechanical Layers to Add to All Plots部分我习惯将板框所在的机械层例如 Mechanical 1也添加进去。这样生成的Gerber文件自带板框方便钢网厂对齐和检查。勾选对应的机械层即可。钻孔图层Drill Drawing设置对于纯钢网文件钻孔信息不是必须的。但有些工程师或工厂喜欢附带钻孔图作为参考。如果你需要可以在Drill Drawing标签页配置。但更常见的做法是在输出完整的PCB生产文件包时才包含钻孔图。为简化流程此处可暂时不勾选任何钻孔层。光圈Apertures设置保持Embedded apertures (RS274X)被选中。这是现代Gerber的标准RS-274X它将光圈表嵌入文件内部避免了单独提交APT文件的麻烦和错误。永远使用这个选项。高级Advanced设置Leading/Trailing Zeroes选择Suppress leading zeroes。这也是一个通用设置能减少文件大小且被绝大多数CAM软件支持。其他选项如“Use software arcs”通常保持默认即可。3.2 生成文件与预览配置完成后点击OK。AD会在当前项目目录下自动生成一个Project Outputs for [项目名]的文件夹并在其中创建Gerber文件.GTL, .GBL, .GTO, .GTS等和一个CAMtastic文档.Cam。重要步骤预览检查不要直接发送文件。双击打开生成的 .Cam 文件AD会启动CAM编辑器。在这里你可以清晰地看到所有输出层的叠加效果。使用图层管理面板单独打开Top Paste和Bottom Paste层检查图形是否完整是否有不该出现的图形如测试点。特别检查那些你做过特殊处理的焊盘看其钢网开口是否符合预期。利用测量工具抽查几个关键焊盘的开口尺寸确认与设计值一致。注意事项CAM预览时如果发现钢网层图形和焊盘层对不齐首先检查输出单位是否与设计单位一致。其次检查PCB设计中是否存在非原点的巨大偏移。最好在PCB设计初期就把板子的左下角或一个主要定位孔设置在坐标原点(0,0)附近这能避免很多输出时的对齐问题。3.3 文件打包与命名规范确认无误后需要将文件打包发给钢网制造商。通常需要提供Top Paste Gerber文件例如.GTP文件如果格式是.PasteTop等依具体输出而定AD通常生成扩展名为.GTP和.GBP。Bottom Paste Gerber文件例如.GBP文件。板框文件如果你在输出时包含了机械层那么板框信息已经在钢网Gerber里了。但为了保险很多工厂要求单独提供一份板框的Gerber通常是.GM1或.GKO或DXF文件。你可以用同样的Gerber输出方法只输出板框所在的机械层。README说明文件强烈建议创建一个简单的文本文件如钢网制作说明.txt包含以下信息板厚如1.6mm。钢网厚度要求如0.1mm/4mil 0.12mm/5mil 0.15mm/6mil。这需要根据你的器件和引脚间距来确定下文会详述。钢网尺寸外框尺寸通常比板框大一些例如每边大20mm。特殊开口说明参照你之前整理的表格。联系方式。将所有这些文件放入一个文件夹用压缩软件打包成ZIP或RAR格式。文件夹和压缩包建议使用清晰的命名如[项目名]_RevA_钢网文件_20240515.zip。4. 钢网制作工艺的关键参数与选型考量文件发出去并不是工作的结束。作为设计者你需要对钢网制作的关键参数有所了解并在下单时做出明确要求这样才能真正拿到一张“好用”的钢网。4.1 钢网厚度与开口宽厚比钢网厚度是影响锡膏量的最直接因素。常见的激光钢网厚度有0.1mm4mil、0.12mm5mil、0.13mm5.1mil、0.15mm6mil等。选择厚度的核心原则是“宽厚比”和“面积比”。宽厚比Aspect Ratio 开口宽度W / 钢网厚度T。一般要求 1.5。对于细间距开口这个比值更重要。面积比Area Ratio 开口面积 / 孔壁面积 (L * W) / [2 * (L W) * T]。一般要求 0.66。如果比值过小锡膏会像湿沙子粘在铲子上一样难以从孔壁释放导致下锡不良。简单来说对于0402公制1005及以上尺寸的chip元件、SOP、QFP等使用0.12mm或0.13mm厚度是通用性最好的选择锡膏量适中。对于0201公制0603、01005或0.4mm pitch以下的细间距器件建议使用0.1mm厚度的钢网以减少桥连风险。对于有大焊盘、大电流需要大量锡膏的器件如功率电感、连接器可以考虑局部加厚即使用阶梯钢网Step Stencil在需要多锡膏的区域让钢网更厚。4.2 开口设计尺寸与形状钢网厂收到你的Gerber文件后通常会根据经验对开口进行微调这被称为“开口工艺处理”。你需要知道他们通常会怎么做并在说明文件中提出你的要求。开口尺寸通常不会完全1:1。对于阻容元件开口通常比焊盘宽度方向1:1长度方向外扩0.1-0.2mm。这样可以形成“鼓肚”状的锡膏在回流时产生更强的自对中力减少立碑。对于IC引脚为防止桥连开口宽度可能内缩10%-20%但长度可能外延0.1-0.2mm以保证足够的锡膏体积。BGA焊盘通常按1:1开口或稍作内缩如直径缩小0.02-0.05mm。对于间距很小的BGA可能会开成圆孔或方孔带圆角。开口形状方形开口释放性好但尖角处可能脱模不净。方形圆角Home Plate形综合了方形和圆形的优点是目前最常用的形状利于锡膏释放。圆形开口脱模性好但对于矩形焊盘锡膏覆盖面积可能不足。网格/条纹开口专用于大散热焊盘减少锡量防止空洞和芯片漂浮。4.3 钢网类型与材质选择激光切割钢网目前的主流。由激光在不锈钢板上直接切割出开口。精度高可达±0.01mm孔壁光滑可做电抛光处理进一步减少摩擦力交货快。对于绝大多数应用选择激光切割电抛光的钢网是最佳选择。电铸钢网通过电镀成型孔壁呈梯形上小下大理论上更利于锡膏释放。但制作周期长成本高通常只用于极高要求如01005元件、超细间距的场合。纳米涂层钢网在激光钢网表面涂覆一层疏锡的纳米材料如特氟龙类能极大减少锡膏在孔壁的残留特别适合高粘性锡膏或超细间距印刷。如果产品良率要求极高或生产中频繁出现少锡可以考虑此项附加服务。材质方面主流都是304或316L不锈钢强度高耐磨性好。框架通常为铝合金有各种标准尺寸如29”x29” 37”x47”。4.4 与钢网厂的沟通要点下单时不要只扔一个压缩包过去。主动沟通能避免很多问题明确提供所有关键参数在说明文件里写清楚板厚、器件最小间距、推荐的钢网厚度、是否有阶梯要求、特殊开口处理列表。确认开口工艺可以询问“对于我板子上的0.5mm pitch QFP和0402元件你们的开口设计规则是怎样的” 听取他们的建议并结合自己的经验做决定。索取开口文件确认负责任的钢网厂在制作前会提供一份经过工艺处理的开口图纸通常是Gerber或PDF给你确认。务必仔细核对这份文件重点核对特殊器件的开口、BGA的开口尺寸和形状、以及是否有你要求删除的测试点图形。明确张网张力要求新钢网的张力应大于35N/cm²。可以要求钢网厂提供张力测试报告。5. 常见问题排查与实战经验分享即使流程再规范在实际操作中还是会遇到各种问题。下面是我总结的一些典型故障及其排查思路。5.1 钢网文件生成与制作中的常见问题问题现象可能原因排查与解决方法钢网厂反馈文件无法打开或解析错误1. Gerber格式不兼容如用了老旧的RS-274D。2. 文件在传输过程中损坏。3. 压缩包使用了不常见的编码或密码。1. 确认输出为RS-274X格式并抑制前导零。2. 重新生成文件并用CAM软件如免费的ViewMate自行打开验证。3. 使用ZIP格式压缩避免用RAR并取消密码。制作的钢网与PCB对位不准1. 钢网文件与PCB板框不一致。2. 钢网文件本身没有包含板框或定位信息。3. PCB设计原点设置不当导致图形整体偏移。1. 核对发给钢网厂和PCB厂的板框文件是否一致最好用同一源文件。2. 确保钢网Gerber中包含了板框层机械层。3. 在AD中将板框左下角移动到原点附近重新输出文件。印刷时特定器件少锡或连锡1. 钢网开口设计不合理太大、太小、形状不佳。2. 钢网厚度选择不当。3. 器件焊盘本身设计有缺陷间距过小。1. 检查该器件的钢网开口图纸对比焊盘尺寸看是否做了不当的内缩/外扩。2. 评估宽厚比/面积比。对于细间距器件考虑换用更薄的钢网如0.1mm。3. 回溯PCB设计考虑是否需修改焊盘形状或间距。钢网使用几次后即出现严重堵孔1. 锡膏品质差助焊剂残留多。2. 钢网清洁不及时或不彻底。3. 钢网未做电抛光处理孔壁粗糙。1. 更换品质更好的锡膏如4号粉、5号粉对于细间距更佳。2. 建立严格的定时清洁规程如每印刷5-10片或每小时清洁一次。3. 下次制作时指定“激光切割电抛光”工艺。BGA焊接后空洞率超标1. BGA焊盘上的锡膏量过多或过少。2. 大焊盘如散热焊盘开口方式不对导致气体无法排出。3. 回流焊温度曲线不合适。1. 检查BGA钢网开口尺寸可尝试适当缩小如直径缩小5%。2. 将大焊盘的全开口改为网格或条纹开口为气体预留逸出通道。3. 优化回流曲线延长预热时间使助焊剂充分挥发。5.2 从设计端预防问题的实战技巧建立规范的封装库在画原理图库和PCB封装时就为特殊焊盘如散热焊盘定义好钢网层图形。例如在制作一个QFN封装时直接将其中心散热焊盘的Paste Mask层画成网格状。这样无论谁调用这个封装钢网信息都是正确的一劳永逸。利用AD的PCB规则对于需要全局调整钢网的情况可以使用设计规则。进入Design-Rules在Manufacturing类别下找到Paste Mask Expansion规则。你可以为不同的器件类如“All”、“BGA”、“FinePitch”设置不同的扩展值。例如为所有BGA器件设置一个-0.02mm的扩展内缩。输出前使用DRC检查钢网层AD的DRC设计规则检查也可以检查钢网层。你可以设置一个“Paste Mask Silver”规则检查钢网层上是否存在过于细小例如小于0.1mm的孤立银条这可能是设计错误在制作中极易损坏。首次打样建议做“通用钢网”对于全新的、器件种类多的板子第一次打样时如果对钢网开口没十足把握可以要求钢网厂按他们的通用工艺制作通常就是焊盘1:1开口大焊盘开网格。先用这张钢网试产一批根据焊接效果再决定是否需要修改开口制作第二张“优化钢网”。虽然多花一张钢网的钱但能避免因钢网问题导致整批PCBA报废的风险。生成和制作钢网文件是硬件工程师将设计转化为可靠产品的关键技能。它要求我们不仅会操作软件更要理解背后的工艺逻辑。从AD中一个简单的Gerber输出动作延伸到对宽厚比、开口形状、阶梯钢网的考量体现的是从“设计思维”到“制造思维”的转变。掌握它意味着你开始真正为产品的可制造性和可靠性负责。下次输出文件前不妨多花十分钟检查一下Paste Mask层和钢网厂工程师多聊两句这些小投入很可能为你省下大麻烦。
1. 项目概述从设计到生产的最后一公里在电子硬件开发领域PCB设计完成并送去打样只是万里长征走完了前半程。当第一块光板回来看着上面密密麻麻的焊盘如何高效、准确地将元器件焊接上去就成了摆在工程师面前最现实的问题。对于包含大量细间距BGA、QFN或0402、0201封装的板子手工焊接不仅效率低下而且极易出错虚焊、连锡、立碑等问题层出不穷。这时一张定制化的钢网就成了连接设计与批量生产的“桥梁”。钢网也叫SMT模板其核心作用是在PCB的焊盘上精确地涂覆焊锡膏。你可以把它想象成一个高精度的“漏印板”只有对应焊盘的位置是镂空的锡膏透过这些孔洞被刮刀压印到PCB上为后续的贴片和回流焊工序做好准备。一张高质量的钢网是保证SMT贴片良率、提升焊接一致性的关键。而这张钢网的“蓝图”正是由我们PCB设计工程师在Altium Designer后文简称AD中生成的钢网文件。很多新手工程师可能会觉得钢网制作是PCB工厂或SMT厂的事情自己只需要把Gerber文件发过去就行。但实际上Gerber文件包含的是所有层的信息工厂需要从中识别出哪些是阻焊层、哪些是钢网层这个过程存在误判的风险。尤其是当你的设计中有一些特殊处理比如某些大焊盘需要开网格以减小锡量或者某些测试点不需要上锡时如果依赖工厂的默认处理结果很可能不尽如人意。主动、规范地生成钢网文件是工程师把控生产质量、避免沟通成本的重要一环。本文将详细拆解在Altium Designer中从层定义、参数设置到文件输出的完整钢网文件生成流程并深入探讨钢网制作背后的工艺考量如开口设计、张力选择、阶梯钢网等。无论你是正在从学生向职业工程师转型还是希望优化现有生产流程的资深开发者掌握这套“设计即生产”的思维和技能都能让你在硬件开发中更加游刃有余。2. 钢网文件的核心原理与设计前准备在动手操作之前我们必须先理解钢网文件到底是什么以及它在AD中对应的物理层。这能帮助我们在后续设置中做出正确的判断而不是机械地点击“输出”。2.1 钢网层在AD中的映射关系在AD的层堆栈管理器中我们通常关注的是信号层Top Layer Bottom Layer、丝印层Top Overlay Bottom Overlay和阻焊层Top Solder Bottom Solder。而钢网层在AD的标准层命名中对应的是“Paste Mask”层即Top Paste和Bottom Paste。这里有一个非常关键且容易混淆的概念阻焊层Solder Mask和钢网层Paste Mask的作用是相反的。阻焊层Solder Mask定义的是“哪里不上绿油”。在阻焊层上画一个图形意味着这个区域会开窗露出铜皮以便焊接。所以阻焊层的数据通常是焊盘的负片。钢网层Paste Mask定义的是“哪里要上锡膏”。在钢网层上有一个图形意味着钢网上对应位置会开孔让锡膏通过。所以钢网层的数据通常是焊盘的正片对于大多数常规焊盘而言。在AD中当你放置一个标准焊盘Pad或过孔Via时软件会自动在对应的Paste Mask层生成一个相同形状、尺寸的图形。这是默认行为也是大多数情况下的正确做法。2.2 设计检查与特殊焊盘处理在生成文件前对PCB设计进行一次针对SMT的审查至关重要。我习惯在输出所有生产文件前专门为钢网做一次检查。首先确认所有需要焊接的表贴器件都已正确放置在板子上。这听起来像废话但我确实遇到过有工程师把备用器件或测试点做成封装放在库里面但实际PCB上并未放置结果检查钢网层时发现有多余图形的情况。使用AD的“PCB Filter”面板输入IsComponent可以高亮所有器件快速浏览一遍。其次也是最重要的检查特殊焊盘。默认的1:1开口并不总是最优解。常见需要手动调整钢网开口的情况包括大焊盘或散热焊盘例如QFN、DFN芯片底部的散热焊盘。如果完全按焊盘尺寸开孔会导致锡膏量过大在回流时可能使芯片浮起产生虚焊或形成大量空洞。通常的处理方法是开“网格状”或“条纹状”开口减少锡膏覆盖面积例如减少到50%-70%同时保证良好的导热和机械固定。细间距器件如0.4mm pitch以下的BGA或CSP。为了防止相邻焊盘间的锡膏桥接钢网开口通常需要内缩并且可能采用“home”形方形圆角而非完全正方形以利于锡膏释放。通孔回流焊PTH焊盘有些设计会将通孔器件也采用SMT工艺在过孔上印刷锡膏。这时钢网开口需要比焊盘大以确保有足够锡膏流入孔内。测试点Test Point纯粹的测试点不需要焊接因此其钢网层图形应当删除避免误印锡膏。在AD中可以在该测试点焊盘的属性里取消勾选“Paste Mask Expansion”下的“From Rule”并手动设置为一个极大的负值如-10mm使其在钢网层上“消失”。实操心得我强烈建议建立一个Excel表格或设计笔记记录板子上所有特殊器件的位号、封装类型和预设的钢网处理方案。例如“U5 QFN-325x5mm 底部散热焊盘 钢网开窗外围引脚1:1 中心焊盘开4x4阵列式0.3mm圆孔”。这样在后期修改或与钢网厂沟通时信息非常清晰不易出错。3. 在Altium Designer中生成钢网文件的完整流程掌握了原理并完成设计检查后我们就可以开始正式的生成步骤了。这个过程的核心是使用AD的“Gerber文件输出”功能但需要精确配置。3.1 配置Gerber输出设置进入输出配置界面在PCB文件界面点击菜单File-Fabrication Outputs-Gerber Files。这是标准的Gerber输出入口。通用General设置Units选择“Inches”或“Millimeters”。必须与你的PCB设计单位保持一致这是避免尺寸错误的第一步。国内通常用毫米mm。Format格式选择2:5。这表示整数位2位小数位5位。2:5格式即2位整数5位小数提供了足够高的精度0.00001英寸或0.01密耳能满足绝大多数高精度钢网的需求。2:4格式也可用但2:5是更通用、更保险的选择。层Layers设置这是最关键的一步。在Plot Layers下拉菜单中选择“Used On”或“All On”。建议先选“All On”然后手动取消勾选所有不需要的层。在层列表中只勾选你需要输出的钢网层。对于双面贴片的板子通常就是Top PasteBottom Paste务必取消勾选Mirror layers。钢网文件不需要镜像镜像会导致图形左右颠倒钢网厂制作出来完全无法使用。在Mechanical Layers to Add to All Plots部分我习惯将板框所在的机械层例如 Mechanical 1也添加进去。这样生成的Gerber文件自带板框方便钢网厂对齐和检查。勾选对应的机械层即可。钻孔图层Drill Drawing设置对于纯钢网文件钻孔信息不是必须的。但有些工程师或工厂喜欢附带钻孔图作为参考。如果你需要可以在Drill Drawing标签页配置。但更常见的做法是在输出完整的PCB生产文件包时才包含钻孔图。为简化流程此处可暂时不勾选任何钻孔层。光圈Apertures设置保持Embedded apertures (RS274X)被选中。这是现代Gerber的标准RS-274X它将光圈表嵌入文件内部避免了单独提交APT文件的麻烦和错误。永远使用这个选项。高级Advanced设置Leading/Trailing Zeroes选择Suppress leading zeroes。这也是一个通用设置能减少文件大小且被绝大多数CAM软件支持。其他选项如“Use software arcs”通常保持默认即可。3.2 生成文件与预览配置完成后点击OK。AD会在当前项目目录下自动生成一个Project Outputs for [项目名]的文件夹并在其中创建Gerber文件.GTL, .GBL, .GTO, .GTS等和一个CAMtastic文档.Cam。重要步骤预览检查不要直接发送文件。双击打开生成的 .Cam 文件AD会启动CAM编辑器。在这里你可以清晰地看到所有输出层的叠加效果。使用图层管理面板单独打开Top Paste和Bottom Paste层检查图形是否完整是否有不该出现的图形如测试点。特别检查那些你做过特殊处理的焊盘看其钢网开口是否符合预期。利用测量工具抽查几个关键焊盘的开口尺寸确认与设计值一致。注意事项CAM预览时如果发现钢网层图形和焊盘层对不齐首先检查输出单位是否与设计单位一致。其次检查PCB设计中是否存在非原点的巨大偏移。最好在PCB设计初期就把板子的左下角或一个主要定位孔设置在坐标原点(0,0)附近这能避免很多输出时的对齐问题。3.3 文件打包与命名规范确认无误后需要将文件打包发给钢网制造商。通常需要提供Top Paste Gerber文件例如.GTP文件如果格式是.PasteTop等依具体输出而定AD通常生成扩展名为.GTP和.GBP。Bottom Paste Gerber文件例如.GBP文件。板框文件如果你在输出时包含了机械层那么板框信息已经在钢网Gerber里了。但为了保险很多工厂要求单独提供一份板框的Gerber通常是.GM1或.GKO或DXF文件。你可以用同样的Gerber输出方法只输出板框所在的机械层。README说明文件强烈建议创建一个简单的文本文件如钢网制作说明.txt包含以下信息板厚如1.6mm。钢网厚度要求如0.1mm/4mil 0.12mm/5mil 0.15mm/6mil。这需要根据你的器件和引脚间距来确定下文会详述。钢网尺寸外框尺寸通常比板框大一些例如每边大20mm。特殊开口说明参照你之前整理的表格。联系方式。将所有这些文件放入一个文件夹用压缩软件打包成ZIP或RAR格式。文件夹和压缩包建议使用清晰的命名如[项目名]_RevA_钢网文件_20240515.zip。4. 钢网制作工艺的关键参数与选型考量文件发出去并不是工作的结束。作为设计者你需要对钢网制作的关键参数有所了解并在下单时做出明确要求这样才能真正拿到一张“好用”的钢网。4.1 钢网厚度与开口宽厚比钢网厚度是影响锡膏量的最直接因素。常见的激光钢网厚度有0.1mm4mil、0.12mm5mil、0.13mm5.1mil、0.15mm6mil等。选择厚度的核心原则是“宽厚比”和“面积比”。宽厚比Aspect Ratio 开口宽度W / 钢网厚度T。一般要求 1.5。对于细间距开口这个比值更重要。面积比Area Ratio 开口面积 / 孔壁面积 (L * W) / [2 * (L W) * T]。一般要求 0.66。如果比值过小锡膏会像湿沙子粘在铲子上一样难以从孔壁释放导致下锡不良。简单来说对于0402公制1005及以上尺寸的chip元件、SOP、QFP等使用0.12mm或0.13mm厚度是通用性最好的选择锡膏量适中。对于0201公制0603、01005或0.4mm pitch以下的细间距器件建议使用0.1mm厚度的钢网以减少桥连风险。对于有大焊盘、大电流需要大量锡膏的器件如功率电感、连接器可以考虑局部加厚即使用阶梯钢网Step Stencil在需要多锡膏的区域让钢网更厚。4.2 开口设计尺寸与形状钢网厂收到你的Gerber文件后通常会根据经验对开口进行微调这被称为“开口工艺处理”。你需要知道他们通常会怎么做并在说明文件中提出你的要求。开口尺寸通常不会完全1:1。对于阻容元件开口通常比焊盘宽度方向1:1长度方向外扩0.1-0.2mm。这样可以形成“鼓肚”状的锡膏在回流时产生更强的自对中力减少立碑。对于IC引脚为防止桥连开口宽度可能内缩10%-20%但长度可能外延0.1-0.2mm以保证足够的锡膏体积。BGA焊盘通常按1:1开口或稍作内缩如直径缩小0.02-0.05mm。对于间距很小的BGA可能会开成圆孔或方孔带圆角。开口形状方形开口释放性好但尖角处可能脱模不净。方形圆角Home Plate形综合了方形和圆形的优点是目前最常用的形状利于锡膏释放。圆形开口脱模性好但对于矩形焊盘锡膏覆盖面积可能不足。网格/条纹开口专用于大散热焊盘减少锡量防止空洞和芯片漂浮。4.3 钢网类型与材质选择激光切割钢网目前的主流。由激光在不锈钢板上直接切割出开口。精度高可达±0.01mm孔壁光滑可做电抛光处理进一步减少摩擦力交货快。对于绝大多数应用选择激光切割电抛光的钢网是最佳选择。电铸钢网通过电镀成型孔壁呈梯形上小下大理论上更利于锡膏释放。但制作周期长成本高通常只用于极高要求如01005元件、超细间距的场合。纳米涂层钢网在激光钢网表面涂覆一层疏锡的纳米材料如特氟龙类能极大减少锡膏在孔壁的残留特别适合高粘性锡膏或超细间距印刷。如果产品良率要求极高或生产中频繁出现少锡可以考虑此项附加服务。材质方面主流都是304或316L不锈钢强度高耐磨性好。框架通常为铝合金有各种标准尺寸如29”x29” 37”x47”。4.4 与钢网厂的沟通要点下单时不要只扔一个压缩包过去。主动沟通能避免很多问题明确提供所有关键参数在说明文件里写清楚板厚、器件最小间距、推荐的钢网厚度、是否有阶梯要求、特殊开口处理列表。确认开口工艺可以询问“对于我板子上的0.5mm pitch QFP和0402元件你们的开口设计规则是怎样的” 听取他们的建议并结合自己的经验做决定。索取开口文件确认负责任的钢网厂在制作前会提供一份经过工艺处理的开口图纸通常是Gerber或PDF给你确认。务必仔细核对这份文件重点核对特殊器件的开口、BGA的开口尺寸和形状、以及是否有你要求删除的测试点图形。明确张网张力要求新钢网的张力应大于35N/cm²。可以要求钢网厂提供张力测试报告。5. 常见问题排查与实战经验分享即使流程再规范在实际操作中还是会遇到各种问题。下面是我总结的一些典型故障及其排查思路。5.1 钢网文件生成与制作中的常见问题问题现象可能原因排查与解决方法钢网厂反馈文件无法打开或解析错误1. Gerber格式不兼容如用了老旧的RS-274D。2. 文件在传输过程中损坏。3. 压缩包使用了不常见的编码或密码。1. 确认输出为RS-274X格式并抑制前导零。2. 重新生成文件并用CAM软件如免费的ViewMate自行打开验证。3. 使用ZIP格式压缩避免用RAR并取消密码。制作的钢网与PCB对位不准1. 钢网文件与PCB板框不一致。2. 钢网文件本身没有包含板框或定位信息。3. PCB设计原点设置不当导致图形整体偏移。1. 核对发给钢网厂和PCB厂的板框文件是否一致最好用同一源文件。2. 确保钢网Gerber中包含了板框层机械层。3. 在AD中将板框左下角移动到原点附近重新输出文件。印刷时特定器件少锡或连锡1. 钢网开口设计不合理太大、太小、形状不佳。2. 钢网厚度选择不当。3. 器件焊盘本身设计有缺陷间距过小。1. 检查该器件的钢网开口图纸对比焊盘尺寸看是否做了不当的内缩/外扩。2. 评估宽厚比/面积比。对于细间距器件考虑换用更薄的钢网如0.1mm。3. 回溯PCB设计考虑是否需修改焊盘形状或间距。钢网使用几次后即出现严重堵孔1. 锡膏品质差助焊剂残留多。2. 钢网清洁不及时或不彻底。3. 钢网未做电抛光处理孔壁粗糙。1. 更换品质更好的锡膏如4号粉、5号粉对于细间距更佳。2. 建立严格的定时清洁规程如每印刷5-10片或每小时清洁一次。3. 下次制作时指定“激光切割电抛光”工艺。BGA焊接后空洞率超标1. BGA焊盘上的锡膏量过多或过少。2. 大焊盘如散热焊盘开口方式不对导致气体无法排出。3. 回流焊温度曲线不合适。1. 检查BGA钢网开口尺寸可尝试适当缩小如直径缩小5%。2. 将大焊盘的全开口改为网格或条纹开口为气体预留逸出通道。3. 优化回流曲线延长预热时间使助焊剂充分挥发。5.2 从设计端预防问题的实战技巧建立规范的封装库在画原理图库和PCB封装时就为特殊焊盘如散热焊盘定义好钢网层图形。例如在制作一个QFN封装时直接将其中心散热焊盘的Paste Mask层画成网格状。这样无论谁调用这个封装钢网信息都是正确的一劳永逸。利用AD的PCB规则对于需要全局调整钢网的情况可以使用设计规则。进入Design-Rules在Manufacturing类别下找到Paste Mask Expansion规则。你可以为不同的器件类如“All”、“BGA”、“FinePitch”设置不同的扩展值。例如为所有BGA器件设置一个-0.02mm的扩展内缩。输出前使用DRC检查钢网层AD的DRC设计规则检查也可以检查钢网层。你可以设置一个“Paste Mask Silver”规则检查钢网层上是否存在过于细小例如小于0.1mm的孤立银条这可能是设计错误在制作中极易损坏。首次打样建议做“通用钢网”对于全新的、器件种类多的板子第一次打样时如果对钢网开口没十足把握可以要求钢网厂按他们的通用工艺制作通常就是焊盘1:1开口大焊盘开网格。先用这张钢网试产一批根据焊接效果再决定是否需要修改开口制作第二张“优化钢网”。虽然多花一张钢网的钱但能避免因钢网问题导致整批PCBA报废的风险。生成和制作钢网文件是硬件工程师将设计转化为可靠产品的关键技能。它要求我们不仅会操作软件更要理解背后的工艺逻辑。从AD中一个简单的Gerber输出动作延伸到对宽厚比、开口形状、阶梯钢网的考量体现的是从“设计思维”到“制造思维”的转变。掌握它意味着你开始真正为产品的可制造性和可靠性负责。下次输出文件前不妨多花十分钟检查一下Paste Mask层和钢网厂工程师多聊两句这些小投入很可能为你省下大麻烦。
