开孔规范

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• 日期: 2015-07-18
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• GERBER文件

之前有介绍GERBER文件的格式和内容，那么要保证Stencil模板开口正确无误需要哪些GERBER文件呢？一般GERBER文件主要有几个图层，文字层、线路层、焊盘层、防焊层及钻孔层这几种，这些图层主要在于制作PCB时所设计，并配合PCB零件开口来设计钢板。

• 文字层（黄）：

作用：区分不同零件方向及名称。

• 贴片层或焊盘层（橘）：

作用：正确的焊盘开口图层，为钢板开口最主要的图层。

• 线路层（绿）

作用：内含焊盘位置及大小，可搭配贴片层确认多孔、少孔。

• 防焊层（粉红）

作用：防焊层焊盘大小比贴片层焊盘大4mil（0.1mm）左右，含焊盘防焊及钻孔防焊，位置与贴片焊盘一致，也做为确认焊盘用。

• 钻孔层（红）

作用：主要为PCB通孔位置，依客户需求开立。

• 钻孔标记层（蓝）

作用：标记钻孔位置中心点，与钻孔层相对应。
一个正确的GERBER文件提供，除了上述几点外，就是当提供GERBER RX-274D文件时候，必须要有相匹配的D-CODE文件，往往很多CEM专业代加工厂在客户提供数据的时候因涉及到一些智慧产权的问题，客户在提供文件的时候往往不能提供比较全面的文件，而我们有必要建议提供一块PCB或FPC实物。另一点需要注意的是PCB生产厂家在生产过程中有使用菲林工具，为了更确保Stencil准确性，提供PCB实物是有一定必要的。此外，提供PCB实物好处是可以告诉我们PCB焊盘上涂覆地是什么涂层材料，因为不同焊盘表面涂层在焊接沾锡性能上各有所不同，故若不去考虑PCB焊盘涂层而贸然开一块Stencil是不正确的。

• 开口设计

之前已详细介绍有关钢板开口及厚度选择，也了解锡膏对印刷的影响，更了解锡珠如何产生，除了改善锡膏的影响之外，从钢板开口设计也能得到更好的防锡珠处理，设计之前我们首先要了解锡膏，过去印刷一直采用着有铅锡膏，但现今环保意识强烈，欧洲联合体（EU）共15个国家决定，从2006年7月1日开始，限制在电子电气设备上使用有害化学物质。除限制铅、镉、汞、六价铬以外，还把作为阻燃剂的聚合溴化联苯（PBB）与聚合溴化联苯乙醚（PBDE）列为禁用对象。随着全球环保法规对有害物质禁用与废弃回收规定的实施，且在以WEEE为母法下，RoHS指令则明确要求电子电机产品里不可含有重金属铅、镉、汞、六价铬、溴化耐燃剂等6种有害物质，面对RoHS要求愈来愈严谨法津下，近而推出无铅锡膏，而无铅锡膏和有铅锡膏在物理特性上的区别：

1. 无铅和有铅最大的物理差别在于无铅锡膏的浸润性远远低于有铅锡膏；
2. 无铅锡膏的助焊剂含量通常要高于有铅锡膏；
3. 由于缺少铅的润滑作用，锡膏印刷时其下锡能力比有铅锡膏差；

针对以上三点，无铅锡膏对钢板开口设计就有所不同，基于无铅锡膏浸润性较差这一特点，主要考虑印刷后的锡膏要尽可能完全覆盖焊盘。因此，开口设计通常要比有铅大，而不必担心有铅时焊膏量大而引起的短路现象。由于无铅锡膏下锡能力较差，对钢板开口孔壁光滑度要求更高，然而一旦开口加大时，锡砖大于焊盘尺寸，经印刷后零件压至锡砖后，会造成锡砖挤压至防焊处，再经回流焊后，会有所谓锡珠产生，因此，更好的方法是加高锡砖厚度并加大锡膏量，经零件挤压后，锡膏外扩至所要位置，而得到最好的印刷效果。
无铅制程所采用PCB为锞铜板居多，而锞铜板特性较有铅所用的喷锡板流动特性更差，且锞铜板经一段时间后会有氧化的现象，大部份主板或卡类PCB测试点都会开立，将锞铜以锡防护避免氧化，因锞铜板特性差加上无铅锡膏特性，因此，开法要比有铅来的小，且零件开口内距需保持一定间距并适当减少锡量，以防止内部经挤压后所产生的锡球，而外缘部份又需要有一定锡量，避免锡量不足，对于无铅开法以内切方式及三边外加的方式最佳。
我们了解有铅和无铅锡膏及锞铜板与喷锡板的差异后，对于单位换算是SMD图形修改应具备的常识，在GERBER文件中有英制单位及公制单位，英制代表为inch，而公制代表为mm，以下为英公制单位换算：
1 inch     = 1000mil     = 25.4mm
1 mil   = 0.0254mm      =25.4μm
1 mm = 1/0.0254mil    =39.37mil
 
以下正式介绍正中有铅开口及无铅开口设计规范：

• 有铅锡膏开口规范

 
 
 
 
 
 
 
 
 

锡膏从钢片开口释放取决于钢板设计的宽深比和面积比，而良好的宽厚比大于1.5、面积比大于0.66，当长度L大于宽度W五倍时，不考虑面积比仅考虑宽深比，因此，QFP、IC、CN排阻等零件考虑其宽厚比，而CHIP C、R、L及BGA等零件考虑其面积比，以下为各零件焊盘参考尺寸、开口设计方式及建议钢板厚度。
 

CHIP C、R、L
大小	焊盘长度	焊盘宽度	开口长度	开口宽度	钢板厚度	面积比
1206	55~75mil 1.4~1.9mm	50~60mil 1.27~1.5mm	55~75mil 1.4~1.9mm	50~60mil 1.27~1.5mm	0.15	2.22~2.82
0805	45~55mil 1.1~1.4mm	40~50mil 1~1.27mm	45~55mil 1.1~1.4mm	40~50mil 1~1.27mm	0.15	1.79~2.22
0603	36~42mil 0.9~1mm	36~42mil 0.9~1mm	36~42mil 0.9~1mm	36~42mil 0.9~1mm	0.15	1.52~1.78
0402	20~25mil 0.5~0.6mm	18~22mil 0.45~0.55mm	20~25mil 0.5~0.6mm	18~22mil 0.45~0.55mm	0.12	1~1.24
0201	10~15mil 0.25~0.4mm	10~15mil 0.25~0.4mm	14mil 0.355mm	9mil 0.23mm	0.1	0.69
			15mil 0.38mm	11mil 0.28mm	0.12	0.67

 

• 当PCB上有0402零件以下时，其钢版厚度选择0.12mm以下；若有0201零件时建议钢片厚度为0.08或0.1mm。

 
0603~1206 CHIP C、R、L防锡珠开口设计方式推荐以下三种：
 
 
 
 
 
 
 
 
 

一般采用a种方式长宽1:1而内凹圆大小在大于1/2以上，其建议内凹大小如下：
 

0603	内凹半径12~16mil
0805	内凹半径20~24mil
1206	内凹半径28~32mil

 

• 1206以上CHIP C、R、L零件及二极管D、保险丝F皆采1:1方式不修改并倒圆角，若PAD尺寸大于120mil时做架桥，线宽12mil。

 
 

 
 
 
 
 
 

0402开口设计方式                  0201开口设计方式
 

 

長寬1:1做OB橢圓處理，而內距C保持在20mil以上，若小於20mil時，PAD以外移方式至20mil。

W1=1.1W    L1=0.95L 若內距C小於9mil時，PAD以外移方式保持內距在9mil。

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

IC、QFP、排阻
间距	焊盘长度	焊盘宽度	开口长度	开口宽度	钢板厚度	宽厚比
1.27mm	80mil 2mm	25mil 0.635mm	80mil 2mm	24mil 0.6mm	0.15	4.064
1mm	70mil 1.8mm	22mil 0.55mm	70mil 1.8mm	20mil 0.5mm	0.15	3.387
0.8mm	60mil 1.5mm	18mil 0.45mm	60mil 1.5mm	16mil 0.4mm	0.15	2.709
0.65mm	60mil 1.5mm	12mil 0.3mm	60mil 1.5mm	11.5mil 0.29mm	0.15	1.947
0.5mm	60mil 1.5mm	10mil 0.254mm	60mil 1.5mm	9mil 0.23mm	0.15	1.524
0.4mm	50mil 1.27mm	8mil 0.2mm	50mil 1.27mm	7.3mil 0.185mm	0.12	1.545
0.3mm	50mil 1.27mm	8mil 0.2mm	50mil 1.27mm	6mil 0.15mm	0.1	1.524
				7.2mil 0.183mm	0.12	1.524

 

• 从上表来看PITCH值越小其开口宽度及钢片厚度选择上必须特别注意，以PITCH 0.3mm来说，若钢片厚度选择0.12mm时，开口宽度设计7.2mil，其宽厚比大于1.5，但PITCH 0.3宽度为7.2mil（0.183mm），脚与脚间的内距为0.117mm，内距太小会造成短路现象，为避免短路情形，建议开口宽度为6mil而钢片厚度选择0.08~0.1mm最佳。

 
 
 
 
 
 
 
 
 

• IC、QFP、排阻类所有脚皆做OB椭圆处理。
• 若在按此设计，有客户反应在印刷QFP零件与印刷方向垂直的脚难下锡时，建议印刷方向垂直的脚加大其宽度，如PITCH 0.5mm宽做9.5mil、PICTH 0.4mm宽做7.6mil。

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

BGA
间距	焊盘直径	开口直径	钢板厚度	面积比
1.27mm	30mil 0.762mm	24mil 0.6096mm	0.15	1.016
1mm	20mil 0.508mm	18mil 0.4572mm	0.12	0.9525
0.8mm	16mil 0.4064mm	16mil 0.4064mm	0.12	0.8467
0.5mm	13mil 0.33mm	13mil 0.33mm	0.12	0.6879
			0.10	0.8255

 

• PITCH 0.5mm 的uBGA开口设计中，直径设计为13mil（0.33mm）钢片厚度选用0.12mm时，面积比为0.6879大于0.66，但开口形状设计为圆形时面积比方孔小，因此，建议开口形状改为方形，并倒圆角半径为0.05mm。

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

※注意事项：

• 当零件有0402或0.4pitch以下零件时，其钢板厚度应采用0.12mm以下，若钢片厚度选择太薄可能会造成0603及0.5pitch以上零件锡量变少，如此应加大开口尺寸以增加锡量，0603~1206 chipC、R、L外三边可外加面积的110％再开内凹，而0.5~1.27pitch 长度外加0.1mm，宽度增加105％。

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

• 在确认GERBER图文件，图文件必须有文字层及贴片层，建议有防焊层或线路层做PAD核对用，若无文字层时，应有PCB作确认零件名称及方向用。
• 制作NOTEBOOK时，除文字层、防焊层及贴片层外，要有钻孔层方能制作。
• 若有附PCB或FPC时，图档先与PCB或FPC核对是否相符，如不符立即反应业务或客户，以争取确认时间。
• 在编辑图档时，原始图层需先存盘，避免在修改D-CODE大小时，修改到原始图层，而影响最终QC结果。
• 当在确认PAD之间间距小于安全间距（10~12mil）时，有0402以下零件为保持安全间距而需内切，应先通知客户及业务，避免内切造成锡量不足，若需内切时，因0402以下零件小，其安全间距保持在8mil即可。
• 在制作拼板时，先编辑单板再以复制方式至其它单板；如已编辑好也拼板好，但某些零件需再重新修改时，先将其它拼板删除只留一单板再修改，修改好后再以复制方式至其它单板。
• 编辑完要有最终检验过程，避免零件修改错误、少孔、多孔及文字编辑错误等，检验完毕打印原始图稿及输出修改后之菲林以利后制程检验用，并填写钢板跟踪表。
• 为了保护客户智慧财产安全，客户制作规范非经上层主管及客户同意，非相关人员不得传阅或烤贝。
• 文字摆放依刮刀流向或PCB正字为主，置于钢板右下角距钢板边各五公分为原则（如下图所示），文字线宽做0.06mm。
• 如有外框线需切割，外框线线宽做0.041mm。

 
 
 
 
 
 

• 无铅锡膏开口规范

0201 CHIP C、R、L
 

 

			設計值 L 各邊外加1mil W 小於等於10mil做10mil 大於10mil做 1：1 D 9mil (0.23mm) 備註 四角倒2mil(0.05mm)圓

 
 
 
 
 
 
 
 

0402 CHIP C、R、L

 

					設計值 L 1：1 W 小於等於20mil做20mil 大於20mil做1：1 D 16mil (0.4mm) 備註 四角倒3mil(0.075mm)圓
					設計值 L 小於等於22mil做22mil 大於22mil做1：1 W 1：1 D 以內切方式做16mil (0.4mm) 備註 四角倒4mil(0.1mm)圓

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

0603~1206 CHIP C、R、L            1206以上 CHIP C、R、L

 

	設計值 L W D H 倒角 0603 1：1 26 0.4L 4mil 0805 40 0.4L 6mil 1206 各外移2mil 0.4L 8mil 1206以上 不變 0.4L 10mil 備註 1206以上零件：當L大於120mil時，中間架橋10mil

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

• D二极管、F保险丝、Q三脚晶体管1：1开立并倒圆角。
• IC、QFP、排阻等器件

 

PITCH	长	宽
0.4mm	外加4mil（0.1mm）	7.5mil
0.5mm	外加4mil（0.1mm）	9.5mil
0.65mm	外加4mil（0.1mm）	12mil
0.8mm	1：1	18mil
1.0mm	1：1	22mil
1.27mm	1：1	30mil
备注	所有IC、QFP皆做椭圆形
	IC中间接地开口做面积70％，十字架桥12mil
	QFP中间接地开口做面积60％，十字加桥12mil

 

• CN器件

 
 
 
 
 
 
 
 
 

PITCH	W	L	固定脚
0.5mm	9.5mil	1：1外移4mil	1：1外移4mil
0.65mm	12mil	1：1外移4mil	1：1外移4mil
0.8mm	18mil	1：1外移4mil	1：1外移4mil
1.0mm	22mil	1：1外移4mil	1：1外移4mil
1.27mm	30mil	1：1外移4mil	1：1外移4mil
备注	脚做椭圆

 

• BGA

PITCH 直徑 1.27mm 外三圈做28mil，其餘做24mil 1.0mm 外三圈做22mil，其餘做20mil 0.8mm 外二圈做17mil，其餘做15mil 0.5mm 外二圈做11.5mil，其餘做11mil

Socket BGA PITCH 直徑 1.27mm 外五點做32mil，其餘24mil 1.0mm 外五點做24mil，其餘做20mil

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

• 功率晶体管

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

• 其它零件

			4Pin RB 4Pin做橢圓 外邊各加2mil，內距保持不變

 
 
 
 
 
 
 
 
 

• 、点胶开口规范

点胶模板印刷并非锡膏而为红胶，特性与锡膏全然不同，且点胶位置与焊盘位置不同，其开口位置于Chip零件中央部位，再经回焊炉高温固化，使零件能牢固黏着在PCB上，然而胶量过多或过少都会影响到黏着质量，过多有溢胶情形，过少则降低黏着度，而胶厚度也必须达到一定高度，通常模板厚度至少在0.15mm以上，面对模板有一定厚度，则开口必须注意到宽深比问题，基本开口宽度≧模板厚度，若开口宽度低于模板厚度时，在印刷过程中将会有胶释放不全的问题而无法将零件黏牢于PCB上，针对种种条件，设计以下开口规范：
CHIP C、R、L、D、F等零件
 

 

			W1=1/3 W L1=1.1 L 若W低於30mil時，W1=1/2W

 
 
 
 
 
 
 
 

三脚晶体管

 

			W1=1/3 W L1=1.1 L 若W低於30mil時，W1=1/2W 功率電晶體比照此做法

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

排阻

 

			W1=1/3 W 長度與L相等

 
 
 
 
 
 
 
 
 


 

L

IC

 

									L 圓數量 圓大小 間距D 150mil以下 2 1/4W 三等分 151~400mil 3 1/4W 四等分 401~600mil 4 1/4W 五等分 600mil以上 5 1/4W 六等分

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

QFP
 

 

							圓大小以QFP短邊為主做1/4W，平均放中央五顆。

 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 

钢板厚度的选择：
⑴一般点胶钢板厚度在0.2mm以上
⑵点胶开口宽度小于8mil时，钢板厚度必须改为0.18mm
⑶点胶开口宽度小于7mil时，钢板厚度必须改为0.15mm
⑷开口宽度≧钢板厚度
※点胶钢板开四定位孔，而定位孔的位置位于PCB四角属通孔。
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

• 阶层钢板运用

我们都知道模板制作有化学蚀刻、激光切割及电铸法三种技术，一般都采用激光切割来制作，而在特殊情况时，激光模板可搭配化学蚀刻来克服问题，如当PCB或FPC板面及焊盘并非在同一平面时，以正常激光模板无法完全贴合于PCB或FPC焊盘上，造成模板与焊盘产生间隙，在印刷时，锡膏释放至PCB上，因间隙的产生，使得锡膏从间隙中溢出至焊盘外，经回流焊时进而产生锡珠，为了改善此问题进而延伸出STEP-DOWN及STEP-UP工艺。
STEP-DOWN（局部减薄）：利用半蚀刻原理在模板需减薄区域进行蚀刻，而蚀刻深度依据需求而定，半蚀模板可从刮刀面、印物面或双面半蚀。
1)、刮刀面半蚀：目的为了局部减少锡膏厚度，面对零件越来越精细，其开口也越来越小，而钢板选择厚度也随着减小，但过薄钢板厚度会影响零件较大（0603以上）锡量过少而出现露铜现象，若加厚钢板厚度又会造成较小零件（0201或pitch 0.4mm以下IC、QFP）有塞孔、下锡不全产生，甚至影响焊盘之间短路，因此，我们运用蚀刻法于模板刮刀面局部减薄来改善以上问题

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2)、印物面半蚀：目的有二种，图一为避开PCB或FPC凸起区域，避免模板与PCB产生间隙，而突起地方无焊盘，模板厚度可依焊盘大小而定；图二也为避开PCB凸起区域，但突起地方有焊盘且需印刷时，模板厚度选择要比正常情况来得厚，如原厚度选择0.12mm，但凸起高度为0.06mm时，印物面半蚀模板应选择0.18mm（半蚀0.06mm），如此一来，半蚀区模板厚度即在0.12mm；。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3)、双面半蚀：有二种情形需双面半蚀，图一：PCB凸起区块无焊盘，非凸起地方有焊盘，而凸起高度大于正常使用模板厚度，如正常模板厚度为0.12mm，但凸起高度为0.15mm时，可采用0.18mm以上模板厚度进行双面半蚀；图二：PCB凸起区块有焊盘且需刷，而非凸起地方也有焊盘，且所有焊盘应使用相同模板厚度，如模板厚度0.12mm，凸起高度0.06mm时，采双面半蚀时，模板厚度改为0.18mm，刮刀面半蚀掉0.06mm，印物面半蚀掉0.06mm。