深入解析电子制造领域中的钢网印刷：原理、工艺与关键技术要点

在电子制造产业的链条中，钢网印刷作为表面贴装技术（SMT）流程里至关重要的一环，承担着将焊膏精准分配到 PCB（印制电路板）焊盘上的核心任务，其印刷质量直接决定了后续元器件焊接的可靠性与电子产品的整体性能。无论是消费电子如智能手机、笔记本电脑，还是工业控制设备、汽车电子等领域，钢网印刷都以其高效、精准、稳定的特点，成为电子组装过程中不可或缺的关键工序。

钢网印刷的本质是一种基于网版漏印原理的精密涂覆技术，通过将定制化的钢网与 PCB 精准对位，利用刮刀施加一定压力并按设定轨迹移动，使焊膏或贴片胶通过钢网上的开孔区域，均匀且定量地转移到 PCB 对应的焊盘表面，为后续的贴片、回流焊等工序奠定基础。相较于其他涂覆技术，钢网印刷在批量生产中具备成本低、效率高、一致性好的优势，尤其适用于各类规格元器件的焊膏印刷需求，从微小的 01005 规格 chip 元件到大型的 BGA（球栅阵列封装）、CSP（芯片级封装）元件，都能通过合理设计钢网实现高质量印刷。

一、钢网的类型与结构组成

钢网作为印刷过程中的核心载体，其类型选择和结构设计直接影响印刷精度。目前电子制造领域中常用的钢网主要分为三类：电解抛光钢网（Electro Polished Steel Mesh, EPS）、激光切割钢网（Laser Cut Steel Mesh）和电铸钢网（Electroformed Steel Mesh）。

1.1 电解抛光钢网

电解抛光钢网以不锈钢为基材，通过化学蚀刻的方式在钢网上形成所需的开孔，随后进行电解抛光处理。这种钢网的优势在于制造成本较低，适用于批量生产中对精度要求相对不高的常规元器件，如电阻、电容等 chip 元件。但其局限性也较为明显，由于蚀刻工艺的限制，开孔的侧壁垂直度较差，容易出现 “倒锥形” 结构，导致焊膏释放不畅，尤其在印刷微小间距元器件时，易出现焊膏量不足或偏移的问题。

1.2 激光切割钢网

激光切割钢网采用高能量激光束直接在不锈钢板上切割出开孔，无需化学蚀刻步骤。激光切割技术能够实现更高的开孔精度，开孔侧壁垂直度可达 90° 左右，且开孔边缘光滑，无毛刺和残留，有效提升了焊膏的释放性能。这类钢网适用于精细间距元器件的印刷，如 QFP（Quad Flat Package，方形扁平封装）、SOP（Small Outline Package，小外形封装）等，同时也可根据元器件的特殊需求，实现异形开孔的定制，如针对 BGA 焊盘设计的 “阶梯式” 开孔。不过，激光切割钢网的制造成本高于电解抛光钢网，且对于极薄（如厚度小于 0.1mm）的钢网，激光切割过程中易出现钢网变形的问题。

1.3 电铸钢网

电铸钢网采用电铸工艺制造，通过在金属母模上沉积金属镍，形成具有高精度开孔的钢网。其最大优势在于开孔精度极高，开孔尺寸误差可控制在 ±1μm 以内，且开孔侧壁光滑度优异，焊膏释放效率可达 95% 以上，是目前用于超精细间距元器件（如 008004 规格 chip 元件、微型 CSP）和高可靠性要求产品（如航空航天电子、医疗电子）的首选钢网类型。此外，电铸钢网的厚度均匀性好，能够有效保证不同区域焊膏印刷量的一致性。但电铸钢网的制造周期长、成本高，且钢网材质较脆，在使用过程中需避免剧烈碰撞，否则易出现破裂。

无论哪种类型的钢网，其基本结构都由三部分组成：钢网基材、开孔区域和边框。钢网基材通常采用不锈钢材质，厚度根据印刷需求选择，常规厚度范围为 0.1mm-0.2mm，精细间距元器件印刷多选用 0.08mm-0.12mm 的薄钢网；开孔区域是钢网的核心功能区，开孔的形状、尺寸、位置需与 PCB 焊盘完全匹配，通常由专业的 CAD 设计软件根据 PCB Gerber 文件生成；边框则用于固定钢网，一般采用铝合金材质，通过粘胶或焊接的方式与钢网基材连接，确保钢网在印刷过程中保持平整，避免因钢网变形影响印刷精度。

二、钢网印刷的核心工艺流程

钢网印刷的工艺流程看似简单，实则包含多个关键环节，每个环节的参数控制都对最终印刷质量起着决定性作用。完整的钢网印刷流程主要包括：印刷前准备、PCB 定位与钢网对位、焊膏添加与刮刀设置、正式印刷、印刷质量检测五个步骤。

2.1 印刷前准备

印刷前准备是保证印刷过程稳定的基础，主要包括以下工作：

• 钢网检查：使用放大镜或光学检测设备检查钢网的开孔是否存在堵塞、变形、毛刺等问题，若发现开孔堵塞，需用专用的钢网清洗工具（如高压气枪、钢网清洗机）进行清理；同时检查钢网边框是否牢固，钢网表面是否平整，避免因钢网缺陷导致印刷不良。
• PCB 检查：核对 PCB 的型号、版本是否与生产要求一致，检查 PCB 表面是否存在污渍、划伤、焊盘氧化等问题，若焊盘氧化严重，需进行表面处理（如等离子清洗），确保焊膏与焊盘的结合力；此外，还需检查 PCB 的定位孔位置是否准确，避免影响后续的定位精度。
• 焊膏准备：根据焊接需求选择合适类型的焊膏（如无铅焊膏、有铅焊膏，不同熔点的焊膏），并按照焊膏的存储要求进行解冻（通常在室温下解冻 4-6 小时，禁止直接加热），解冻完成后需进行搅拌，使焊膏成分均匀，粘度符合印刷要求（常规焊膏粘度范围为 100-300Pa・s）。

2.2 PCB 定位与钢网对位

定位与对位是保证印刷精度的关键环节，其核心目标是使钢网上的开孔与 PCB 上的焊盘完全重合，偏差控制在允许范围内（通常要求偏差≤0.05mm）。目前常用的定位方式有两种：

• 机械定位：通过 PCB 上的定位孔与印刷机工作台上的定位销配合实现定位，这种方式定位速度快，适用于批量生产中 PCB 规格统一、定位孔精度高的情况。在定位过程中，需确保定位销与定位孔的间隙控制在 0.01-0.02mm 之间，避免因间隙过大导致 PCB 偏移。
• 视觉定位：利用印刷机上的高清摄像头拍摄 PCB 上的基准点（通常为 PCB 表面的圆形或方形基准标记），通过图像识别技术计算出 PCB 的实际位置，并与预设的标准位置进行对比，自动调整工作台位置，实现精准定位。视觉定位适用于无定位孔的 PCB 或对定位精度要求极高的场景（如精细间距元器件印刷），定位精度可达 ±0.01mm。

钢网对位通常与 PCB 定位同步进行，在 PCB 定位完成后，通过调整钢网的 X、Y 轴位置和旋转角度，使钢网开孔与 PCB 焊盘对齐。部分高端印刷机还具备自动对位功能，通过摄像头同时拍摄钢网开孔和 PCB 焊盘，自动计算偏差并完成调整，进一步提升对位效率和精度。

2.3 焊膏添加与刮刀设置

焊膏添加和刮刀设置直接影响焊膏的转移量和印刷均匀性：

• 焊膏添加：将搅拌好的焊膏均匀涂抹在钢网的一端，焊膏的用量需根据印刷面积和钢网厚度确定，通常要求焊膏在钢网上形成一条宽度为 20-30mm、高度为 5-10mm 的 “焊膏带”，避免因焊膏过少导致印刷中断，或焊膏过多造成浪费和钢网污染。
• 刮刀设置：刮刀是推动焊膏通过钢网开孔的核心部件，其设置参数主要包括刮刀材质、刮刀角度、刮刀压力和刮刀速度。
• 刮刀材质：常用的刮刀材质有聚氨酯和金属（如不锈钢），聚氨酯刮刀弹性好，适用于常规元器件印刷，硬度通常选择 70-85 Shore A；金属刮刀硬度高，刮印压力均匀，适用于精细间距元器件和硬质钢网（如电铸钢网）的印刷。
• 刮刀角度：刮刀与钢网表面的夹角通常设置为 45°-60°，角度越小，焊膏受到的压力越大，转移量越多，但角度过小易导致钢网变形；角度过大则焊膏转移量不足，需根据焊膏粘度和钢网厚度进行调整，常规情况下选择 50°-55°。
• 刮刀压力：刮刀压力需适中，压力过小会导致焊膏无法完全填满开孔，出现漏印；压力过大则会损坏钢网和 PCB，同时可能导致焊膏过度挤压，出现桥连（焊膏在相邻焊盘间连接）。常规刮刀压力设置为 10-30N，具体需根据刮刀宽度和印刷面积调整，一般每厘米刮刀宽度对应 1-2N 的压力。
• 刮刀速度：刮刀移动速度通常设置为 20-50mm/s，速度过快会导致焊膏填充不充分，速度过慢则会降低生产效率，且易导致焊膏在钢网表面堆积。对于精细间距元器件，需适当降低刮刀速度，控制在 20-30mm/s，确保焊膏充分填充开孔。

2.4 正式印刷

在完成上述准备工作后，即可启动印刷机进行正式印刷。印刷过程中，刮刀按照预设的轨迹在钢网表面移动，推动焊膏通过开孔转移到 PCB 焊盘上，同时钢网在印刷完成后会与 PCB 分离（即 “脱模”），脱模速度和脱模距离也是影响印刷质量的关键参数。脱模速度通常设置为 1-5mm/s，速度过快易导致焊膏出现拉丝、偏移，速度过慢则可能导致焊膏残留于钢网开孔内；脱模距离一般控制在 5-10mm，确保钢网与 PCB 完全分离，避免影响后续 PCB 的传输。

印刷过程中，操作人员需实时观察印刷情况，检查焊膏的外观是否均匀、有无漏印、桥连等问题，若发现异常，需及时停机调整参数，确保印刷质量稳定。

2.5 印刷质量检测

印刷质量检测是钢网印刷流程的最后一环，也是确保后续焊接工序顺利进行的重要保障。检测方式主要分为人工检测和自动光学检测（AOI）两种：

• 人工检测：操作人员使用放大镜或显微镜，对印刷后的 PCB 进行抽样检查，重点检查焊膏的厚度、面积、位置是否符合要求，有无漏印、多印、桥连、空洞等缺陷。人工检测成本低，灵活性高，但检测效率低，主观性强，易出现漏检，适用于小批量生产或对检测精度要求不高的场景。
• 自动光学检测（AOI）：利用 AOI 设备的高清摄像头和图像处理系统，对印刷后的 PCB 进行全面扫描，通过对比预设的标准图像，自动识别焊膏的缺陷类型和位置，并生成检测报告。AOI 检测效率高（可实现每小时数千块 PCB 的检测），检测精度高（可识别最小 0.01mm 的缺陷），客观性强，能够有效避免人工检测的漏检问题，适用于大批量生产和高精度印刷质量要求的场景。

检测过程中，若发现焊膏缺陷，需根据缺陷类型分析原因并采取相应的解决措施，如漏印可能是由于钢网开孔堵塞或刮刀压力不足导致，需清理钢网或调整刮刀压力；桥连可能是由于刮刀压力过大或焊膏粘度过低导致，需降低刮刀压力或更换合适粘度的焊膏。

三、钢网印刷的关键参数控制要点

钢网印刷的质量受多个参数的综合影响，除了上述工艺流程中提到的刮刀参数、脱模参数外，还有钢网参数、焊膏参数、环境参数等，这些参数的精准控制是实现高质量印刷的核心。

3.1 钢网参数控制

钢网参数主要包括钢网厚度、开孔尺寸和开孔形状，其控制要点如下：

• 钢网厚度：钢网厚度直接决定了焊膏的印刷厚度，通常根据元器件的类型和焊盘尺寸选择。对于常规 chip 元件（如 0402、0603），钢网厚度选择 0.12-0.15mm；对于精细间距元器件（如 QFP 间距≤0.5mm），钢网厚度选择 0.10-0.12mm；对于 BGA、CSP 等球栅阵列元件，钢网厚度需根据焊球直径确定，一般为焊球直径的 1/2-2/3，以确保焊膏量既能满足焊接需求，又不会出现焊膏过多导致的桥连。
• 开孔尺寸：开孔尺寸需与 PCB 焊盘尺寸匹配，通常遵循 “开孔尺寸 = 焊盘尺寸 × 缩放比例” 的原则，缩放比例根据元器件类型调整。对于常规 chip 元件，缩放比例一般为 90%-95%，即开孔尺寸比焊盘尺寸小 5%-10%，避免焊膏溢出；对于 QFP 等精细间距元件，缩放比例为 85%-90%，防止桥连；对于 BGA 元件，由于焊盘为圆形，开孔尺寸通常与焊盘尺寸相同或略小（-0.02mm），确保焊膏能够完全覆盖焊盘。
• 开孔形状：开孔形状需根据焊盘形状和元器件焊接需求设计。常规 chip 元件的焊盘为矩形，对应的开孔形状也为矩形；QFP 元件的焊盘为长条形，开孔形状可设计为长方形或 “水滴形”（两端为半圆形），以提升焊膏释放性能；BGA 元件的焊盘为圆形，开孔形状为圆形；对于一些特殊元器件（如连接器），可根据焊盘分布设计异形开孔，确保焊膏均匀分布。

3.2 焊膏参数控制

焊膏参数主要包括粘度、合金成分、助焊剂含量，其控制要点如下：

• 粘度：焊膏的粘度是影响印刷质量的关键指标，粘度过高会导致焊膏难以通过钢网开孔，出现漏印、焊膏量不足；粘度过低则会导致焊膏流动性过强，出现桥连、焊膏溢出。焊膏的粘度需根据钢网厚度、开孔尺寸和刮刀速度进行调整，通常在印刷前需使用粘度计测量焊膏粘度，确保其在规定范围内（常规无铅焊膏粘度为 150-250Pa・s）。若粘度不符合要求，可通过添加专用的焊膏稀释剂（需严格按照说明书添加，添加量不超过 5%）或搅拌调整。
• 合金成分：焊膏的合金成分需根据焊接温度、可靠性要求选择。常用的无铅焊膏合金成分有 Sn-Ag-Cu（SAC）、Sn-Cu、Sn-Ag 等，其中 SAC 系列焊膏（如 SAC305，含 3% Ag、0.5% Cu）因具有良好的焊接性能和可靠性，被广泛应用于消费电子、工业电子等领域；Sn-Cu 焊膏成本较低，适用于对可靠性要求不高的低端产品；Sn-Ag 焊膏熔点较高，适用于高温环境下工作的产品。在选择合金成分时，需确保焊膏的熔点与回流焊炉的温度曲线匹配，避免出现虚焊或元器件损坏。
• 助焊剂含量：焊膏中助焊剂的含量通常为 8%-12%，助焊剂的主要作用是去除焊盘和元器件引脚表面的氧化层，降低焊膏的表面张力，促进焊膏的流动和润湿。助焊剂含量过高会导致焊接后残留过多，影响 PCB 的绝缘性能；含量过低则会导致助焊效果不佳，出现虚焊、焊球等缺陷。在印刷过程中，需确保焊膏中的助焊剂分布均匀，避免因助焊剂分离导致印刷不良。

3.3 环境参数控制

钢网印刷的环境参数主要包括温度、湿度和洁净度，其控制要点如下：

• 温度：印刷环境的温度通常控制在 22℃-26℃，温度过高会导致焊膏中的溶剂挥发过快，粘度升高，影响印刷性能；温度过低则会导致焊膏粘度降低，流动性增强，易出现桥连。同时，温度的剧烈波动会导致钢网和 PCB 热胀冷缩，影响定位精度，因此需确保印刷车间的温度稳定，温差不超过 ±2℃。
• 湿度：印刷环境的相对湿度通常控制在 40%-60%，湿度过高会导致焊膏吸潮，焊接时易出现锡珠、空洞等缺陷；湿度过低则会导致焊膏中的溶剂挥发过快，粘度升高，同时静电风险增加，可能损坏元器件。在潮湿季节，需使用除湿设备控制湿度；在干燥季节，需使用加湿设备保持湿度在规定范围内。
• 洁净度：印刷环境的洁净度要求达到 Class 10000（万级）以上，避免空气中的灰尘、杂质污染钢网开孔和 PCB 焊盘，导致焊膏印刷不良或焊接缺陷。车间需配备空气净化系统，定期清洁地面、工作台和设备表面；操作人员需穿戴防静电服、防静电手套和口罩，避免人体毛发、皮屑等污染物进入印刷区域。

四、钢网印刷常见问题及解决办法

在钢网印刷过程中，由于参数设置不当、设备故障或操作失误等原因，常会出现各种印刷不良问题，以下是几种常见问题的表现、原因分析及解决办法。

4.1 漏印（少锡）

漏印是指 PCB 焊盘上未印刷到焊膏或焊膏量远低于规定要求，其主要表现为焊盘表面裸露或焊膏覆盖面积不足。

• 原因分析：

1. 钢网开孔堵塞，焊膏无法通过开孔转移到焊盘；
2. 刮刀压力不足，焊膏未能充分填充钢网开孔；
3. 焊膏粘度过高，流动性差，难以通过开孔；
4. 钢网与 PCB 对位偏差过大，开孔未与焊盘重合；
5. 脱模速度过快，焊膏被钢网带离焊盘。

• 解决办法：

1. 使用钢网清洗机或高压气枪清理钢网开孔，定期对钢网进行彻底清洗；
2. 适当增加刮刀压力，确保焊膏充分填充开孔（注意压力不可过大，避免损坏钢网）；
3. 检查焊膏粘度，若粘度过高，可添加适量稀释剂或重新搅拌焊膏；
4. 重新进行钢网与 PCB 的对位，调整定位参数，确保开孔与焊盘精准重合；
5. 降低脱模速度，控制在 1-3mm/s，确保焊膏平稳转移到焊盘。

4.2 桥连（连锡）

桥连是指相邻的 PCB 焊盘之间被焊膏连接，形成 “桥状” 结构，焊接后易导致短路。

• 原因分析：

1. 钢网开孔尺寸过大或相邻开孔间距过小，导致焊膏溢出；
2. 刮刀压力过大，焊膏过度挤压，超出焊盘范围；
3. 焊膏粘度过低，流动性过强，易在相邻焊盘间扩散；
4. 刮刀速度过慢，焊膏在钢网表面堆积过多；
5. PCB 焊盘间距过小，且钢网开孔设计不合理。

• 解决办法：

1. 重新设计钢网开孔，减小开孔尺寸或增大相邻开孔间距；
2. 降低刮刀压力，确保焊膏仅填充开孔，不溢出；
3. 更换粘度更高的焊膏，或调整焊膏的存储和使用条件，避免粘度降低；
4. 适当提高刮刀速度，控制在 30-50mm/s，减少焊膏堆积；
5. 对于间距过小的焊盘，采用电铸钢网或设计异形开孔，提升焊膏印刷精度。

4.3 焊膏偏移

焊膏偏移是指印刷到 PCB 焊盘上的焊膏位置与预设位置存在偏差，超出允许范围，可能导致后续贴片时元器件无法精准对位。

• 原因分析：

1. 钢网与 PCB 对位不准确，存在 X、Y 轴偏差或旋转偏差；
2. PCB 定位不牢固，印刷过程中 PCB 发生移动；
3. 刮刀移动轨迹不平整，出现倾斜或偏移；
4. 钢网变形，导致开孔位置与焊盘位置不匹配；
5. 脱模时钢网与 PCB 分离方向不垂直，带动焊膏偏移。

• 解决办法：

1. 重新进行钢网与 PCB 的对位，使用视觉定位系统提高对位精度；
2. 检查 PCB 定位装置，确保定位销或真空吸附装置工作正常，避免 PCB 移动；
3. 校准刮刀的移动轨迹，确保刮刀沿直线移动，无倾斜或偏移；
4. 更换变形的钢网，选择厚度均匀、强度高的钢网材质；
5. 调整脱模参数，确保钢网与 PCB 垂直分离，脱模速度均匀。

4.4 焊膏空洞

焊膏空洞是指印刷后的焊膏内部存在气泡或空洞，焊接后可能导致焊点内部出现空洞，影响焊点的可靠性。

• 原因分析：

1. 焊膏在存储或使用过程中吸潮，印刷后溶剂挥发形成空洞；
2. 焊膏搅拌不均匀，内部混入空气；
3. 钢网开孔侧壁不光滑，存在凹陷或毛刺，导致焊膏填充时卷入空气；
4. 刮刀速度过快，焊膏填充不充分，形成气泡；
5. 印刷环境湿度较低，焊膏中的溶剂挥发过快。

• 解决办法：

1. 严格按照焊膏的存储要求（通常为 – 10℃-5℃冷藏）进行存储，解冻后充分搅拌，避免吸潮；
2. 使用专用的焊膏搅拌器进行搅拌，搅拌时间根据焊膏类型确定（通常为 2-5 分钟），确保搅拌均匀，排出内部空气；
3. 选择开孔侧壁光滑的钢网（如激光切割钢网、电铸钢网），避免使用蚀刻工艺的钢网；
4. 适当降低刮刀速度，确保焊膏充分填充开孔，减少气泡产生；
5. 调整印刷环境湿度，控制在 40%-60%，避免溶剂挥发过快。