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昆山SMT钢板制造技术

发布时间:2016-07-06 08:19:45 分类:资料中心

 本文介绍,昆山钢板制造技术,在为一个印刷制程订购钢板 (stencil) 时,有一个明确的经验曲线。当对其技术的熟悉帮助产生所希望结果的时候,钢板变成在一个另外可变的装配运作中的常量。

  “好的钢板得到好的印刷结果,然后帮助使其结果可以重复。”
  钢板的采购不仅是装配制程的一步,它也是重要的一步。钢板的主要功能是帮助锡膏的沈积 (deposition) 。目的是将准确数量的材料转移到光板 (bare PCB) 上准确的位置。锡膏阻塞在钢板上越少,沈积在电路板上就越多。因此,当在印刷过程中某个东西出错的时候,一个反应是去责备钢板?墒牵Ω眉亲。褂斜雀职甯匾牟问捎跋炱湫阅堋U庑┍淞堪ㄓ∷⒒⑽嗟目帕4笮『宛ざ取⒐蔚兜睦嘈汀⒉牧稀⒂捕取⑺俣群脱沽Α⒏职宕 PCB 的分离 ( 密封效果 ) 、阻焊层的平面度、和组件的平面性。
钢板制造技术 
   钢板制造的三个主要技术是,化学蚀刻 (etch) 、激光 (laser) 切割和电铸成形 (electroform) 。每个都有独特的优点与缺点。化学蚀刻和激光切割是递减 (substractive) 的制程、电铸成形是一个递增的制程。因此,某些参数比较,如价格,可能是属于苹果与橘子的比较。但主要的考虑应该是与成本和周转时间相适应的性能。
  通常,当用于紧的间距为 0.025" 以上的应用时,化学腐蚀 (chem-etched) 钢板和其它技术同样有效。相反,当处理 0.020" 以下的间距时,应该考虑激光切割和电铸成形的钢板。虽然后面类型的钢板对 0.025" 以上的间距也很好,但对其价格和周期时间可能就难说了。
化学蚀刻的钢板 
   化学蚀刻的钢板是钢板世界的主要类型。它们成本低,周转快。化学蚀刻的不锈钢钢板的制作是通过在金属箔上涂抗蚀保护剂、用销钉定位感光工具将图形曝光在金属箔两面、然后使用双面制程同时从两面腐蚀金属箔。由于制程是双面的,腐蚀剂穿过金属所产生的孔,或开口,不仅从顶面和底面,而且也水平地腐蚀。该技术的固有特性是形成刀锋、或沙漏形状 ( 图一 ) 。当在 0.020" 以下间距时,这种形状产生一个阻碍锡膏的机会,这个缺陷可以用叫做电抛光 (electropolishing) 的增强制程来减小。
  电抛光是一种电解后端制程,“抛光”孔壁,结果表面摩擦力减少、锡膏释放良好和空洞减少。它也可大大减少钢板底面的清洁。电抛光是通过将金属箔接到电极上并把它浸入酸浴中来达到的。电流使腐蚀剂首先侵蚀孔的较粗糙表面,对孔壁的作用大于对金属箔顶面和底面的作用,结果得到“抛光”的效果 ( 图二 ) 。然后,在腐蚀剂对顶面和底面作用之前,将金属箔移走。这样,孔壁表面被抛光,因此锡膏将被刮刀有效地在钢板表面上滚动 ( 而不是推动 ) ,并填满孔洞。
对于 0.020" 以下间距的改进锡膏释放的另一个技术是梯形截面孔 (TSA, trapezoidal section apertures) 。梯形截面孔 (TSA) 是在钢板的接触面 ( 或底面 ) 比刮刀面 ( 或顶面 ) 尺寸大 0.001~0.002" 的开孔 ( 图三 ) 。梯形截面孔可用两种方法来完成 :通过选择性修饰特殊组件,即双面显影工具的接触面尺寸做得比刮刀面大;或者全部梯形截面孔的钢板,它可以通过改变腐蚀剂喷雾的顶面与底面的压力设定来产生。当通过电抛光后,孔壁的几何形状可允许 0.020" 以下间距的锡膏释放。另外,得到的锡膏沈积是一个梯形“砖”的形状,它促进组件的稳定贴装和较少的锡桥。
 
  向下台阶 (stepdown) ,或双层面 (dual-level) 钢板,可以容易地通过化学蚀刻技术产生。该制程通过形成向下台阶的孔来减少所选择的组件的锡量。例如,在同一设计中,多数 0.050"~0.025" 间距的组件 ( 通常要求 0.007" 厚度的钢板 ) 和几个 0.020" 间距的 QFP(quad flat pack) 在一起,为了减少 QFP 的锡膏量,这个 0.007" 厚度的钢板可制出一个 0.005" 厚度的向下台阶区域。向下台阶应该总是在钢板的刮刀面,因为钢板的接触面必须在整个板上水平的 ( 图四 ) 。尽管如此,推荐在 QFP 与周围组件之间提供至少 0.100" 的间隔,以允许刮刀在钢板两个水平上完全地分配锡膏。化学蚀刻的钢板对于产生半蚀刻 (half-etched) 基准点 (fiducial) 和字幕名称也是好的。用于印刷机视觉系统对中的基准点可以半蚀刻,然后填充黑色树脂,提供视觉系统容易识别的、与光滑的金属背景的对比度。包含零件编号、制作日期和其它有关信息的字幕块也可以在钢板上半蚀刻出来,用作标识用途。两个制程都是通过只显影双面的一半来完成的。
  化学蚀刻的局限。除了刀锋形边缘的缺陷之外,化学腐蚀的钢板有另外一个局限:纵横比 (aspect ratio) 。简单地说,该比率限制按照手边的金属厚度可蚀刻的小孔开口。典型地,对于化学蚀刻的钢板,纵横比定义为 1.5 : 1 。因此,对于 0.006" 厚度的钢板,小的孔开口将是 0.009"(0.006"x1.5=0.009") 。相比之下,对于电铸成形的和激光切割的钢板,纵横比为 1 : 1 ,即通过任何一种制程可在 0.006" 厚度的钢板上产生 0.006" 的开口。
 电铸成形,一种递增而不是递减的制程,制作出一个镍金属钢板,具有独特的密封 (gasketing) 特性,减少锡桥和对钢板底面清洁的需要。该制程提供近乎完美的定位,没有几何形状的限制,具有内在梯形的光滑孔壁和低表面张力,改进锡膏释放。通过在一个要形成开孔的基板 ( 或芯模 ) 上显影光刻胶 (photoresist) ,然后逐个原子、逐层地在光刻胶周围电镀出钢板。正如图五中所看到的,镍原子被光刻胶偏转,产生一个梯形结构。然后,当钢板从基板取下,顶面变成接触面,产生密封效果?裳≡ 0.001 ~ 0.012" 范围的连续的镍厚度。该制程比较理想地适合超密间距 (ultra-fine-pitch) 要求 (0.008~0.016") 或者其它应用。它可达到 1 : 1 的纵横比。
  至于缺点,因为涉及一个感光工具 ( 虽然单面 ) 可能存在位置不正。如果电镀制程不均匀,会失去密封效果。还有,密封“块”可能会去掉,如果清洗过程太用力。
激光切割的钢板 
   直接从客户的原始 Gerber 数据产生,激光切割不锈钢钢板的特点是没有摄影步骤。因此,消除了位置不正的机会。钢板制作有良好的位置精度和可再生产性。 Gerber 文件,在作必要修改后,传送到 ( 和直接驱动 ) 激光机。物理干涉少,意味着出错机会少。虽然有激光光束产生的金属熔渣 ( 蒸发的熔化金属 ) 的主要问题,但现在的激光切割器产生很少容易清除的熔渣。
  也有问题出现,就是孔周围出现“扇贝状”的外形,造成孔壁粗糙。虽然这会增加表面摩擦力,但粗糙都是在垂直面的?墒牵募す饣饔心诓渴泳跸低常市斫鹗舨晕薇呖虻奶跫懈睢U馐呛苡幸庖宓模蛭职宓闹谱骺梢韵韧üЦ幢曜技渚嗟淖榧缓蠹す馇懈蠲芗渚 (fine-pitch) 的组件。这种“混合”或结合的钢板,得到两种技术的优点,降低成本和更快的周转。另外,整个钢板可以电抛光,以提供光滑的孔壁和良好的锡膏释放。激光切割制程的主要缺点是机器单个地切割出每一个孔。自然,孔越多,花的时间越长,钢板成本越高。尽管如此,如果设计允许,可以通过利用混合钢板制程来降低成本。按照激光光束的焦点,梯形孔自动产生?椎目谑导噬洗痈职宓慕哟ッ媲懈睿蝗缓蟾职宸怨蔚睹娉习沧啊
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