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什么是SMT鋼網(wǎng)(模板)?
SMT鋼網(wǎng)(模板)stencil :它是一種SMT與用模具; 其主要功能是幫助錫膏的沉積; 目的是將準(zhǔn)確數(shù)量的錫膏轉(zhuǎn)秱到空PCB上準(zhǔn)確位置 。
SMT鋼網(wǎng)(模板)搭配印刷設(shè)備實現(xiàn)將錫膏準(zhǔn)確絲印到PCB光板準(zhǔn)確位置。好的SMT鋼網(wǎng)(模板)可以提升印錫膏質(zhì)量,影響絲印質(zhì)因素除了SMT鋼網(wǎng)(模板),還有印刷機、膏的顆粒大小和黏度、刮刀的類型、材料、硬度阻焊速度和壓力、模板從PCB的分離(密封效果)、層的平面度、和元件的平面性,提升絲印錫膏質(zhì)量需要各個條件相互搭配最重要。
SMT鋼網(wǎng)(模板)類型
1. 按用途分: 印錫鋼網(wǎng)、 印膠鋼網(wǎng)、 BGA返修鋼網(wǎng)
、 BGA植球鋼網(wǎng)等;
2. 按工藝分: 蝕刻鋼網(wǎng)、 激光鋼網(wǎng)、 電鑄鋼網(wǎng),混合工藝鋼網(wǎng)。
3. 按材料分: 不銹鋼鋼網(wǎng)、 黃銅鋼網(wǎng)、 硬鎳鋼網(wǎng)、
高聚物鋼網(wǎng)等。
SMT鋼網(wǎng)(模板)制造工藝
1.SMT鋼網(wǎng)(模板)構(gòu)成
SMT鋼網(wǎng)(模板)由網(wǎng)框、 網(wǎng)布、 薄片和膠水構(gòu)成。
1.1 網(wǎng)框
網(wǎng)框分活動網(wǎng)框和固定網(wǎng)框,活動網(wǎng)框直接將鋼片安裝在框上,一個網(wǎng)框可以反復(fù)使用; 固定網(wǎng)框是用膠水將絲網(wǎng)布粘覆在網(wǎng)框上,后者又通過膠水不鋼片相聯(lián)。固定網(wǎng)框較易獲得均勻的鋼片張力,張力大小一般為35±2N/cm2。
1.2 網(wǎng)布
網(wǎng)布用于固定鋼片和網(wǎng)框,可分為丌銹鋼絲網(wǎng)和高分子聚脂網(wǎng)。不銹鋼絲網(wǎng)常用100目左右,可提供較穩(wěn)定足夠的張力,只是使用時間過長后,不銹鋼絲易發(fā)形失去張力; 聚脂網(wǎng)是有機物,常采有100目,它不易發(fā)形, 使用壽命長久。
1.3 薄片
即用來開孔的銅片、不銹鋼片、鎳合金片、聚脂物等。激光模板常采用不銹鋼片。
1.4 膠水
用來粘貼網(wǎng)框和鋼片的膠水在模板中作用較大,針對不同的客戶的使用情況,與門采用日 本雙組仹AB膠水及美國3M保護膠水,此膠水可保持牢固的粘著力。 并且可抵抗各種模板清洗劑的復(fù)雜清洗。
2.SMT鋼網(wǎng)(模板)制造工藝
2.1 化學(xué)蝕刻鋼網(wǎng)
化學(xué)蝕刻的不銹鋼模板的制作是通過在金屬箔上涂抗蝕保護劑、用銷釘定位感光工具將圖形曝光在金屬箔兩面、然后使用雙面工藝同時從兩面腐蝕金屬箔由于工藝是雙面的,腐蝕劑穿過金屬所產(chǎn)生的孔,即開口,不僅從頂面和底面而且也水平地腐蝕。該技術(shù)的固有特性是形成刀鋒或沙漏形狀。當(dāng)在0.020“(0.5mm)以下間距時,這種形狀產(chǎn)生一個阻礙錫膏的機會。
※關(guān)鍵工藝控制要素
---SMT鋼網(wǎng)STENCIL開孔設(shè)計
---菲林制作精度
---曝光量控制
---側(cè)腐蝕控制和補償
---腐蝕液控制
※特點:
一次成型, 速度較快, 價格較便宜。
※缺點:
---易形成沙漏形狀(蝕刻不夠);
---開口尺寸變大(過度蝕刻);
---客觀因素(經(jīng)驗、藥劑、菲林)影響大, 制作環(huán)節(jié)較多, 累積誤差較大, 不適合fine pitch模板制作;
---制作過程有污染, 不利于環(huán)保。
2.2 激光切割鋼網(wǎng)
直接從客戶的原始Gerber數(shù)據(jù)產(chǎn)生,激光切割不銹鋼模板的特點是沒有圖形轉(zhuǎn)移步驟。因此,消除了位置不正的機會。鋼網(wǎng)(模板)制作有良好的位置精度和可再生產(chǎn)性。Gerber文件,在作必要修改后,傳送到(和直接驅(qū)動)激光機。物理干涉少,意味著出錯機會少。雖然有激光光束產(chǎn)生的金屬熔渣(蒸發(fā)的熔化金屬)的主要問題,但現(xiàn)在的激光切割器產(chǎn)生很少容易清除的熔渣。
※關(guān)鍵工藝控制要素
---鋼網(wǎng)開孔設(shè)計
---激光切割參數(shù)調(diào)校
---激光燈管能量衰減控制
※特點:
---數(shù)據(jù)制作精度高,客觀因素影響??;
---梯形開口利于脫模;
---可做精密切割;
---價格適中。
※缺點:
逐個切割, 制作速度較慢。
2.3 電鑄鋼網(wǎng)
一種遞增而不是遞減的工藝,制作出一個鎳金屬模板,具有獨特的密封特性,減少錫橋和對模板底面清潔的需要。該工藝提供近乎完美的定位,沒有幾何形狀的限制,具有內(nèi)在梯形的光滑孔壁和低表面張力改進(jìn)錫膏釋放。鎳沉積在銅質(zhì)的陰極心上以形成開孔。一種光敏干膠片疊層在銅箔上(大約0.25”厚度)膠片用紫外光通過有模板圖案的遮光膜進(jìn)行聚合。經(jīng)過顯影后,在銅質(zhì)心上產(chǎn)生陰極圖案,只有模板開孔保持用光刻膠(photoresist)覆蓋然后在光刻膠的周圍通過鍍鎳形成了模板。在達(dá)到所希望的模板厚度后,把光刻膠從開孔除掉。電鑄成型的鎳箔通過彎曲從銅心上分開-個關(guān)鍵的工藝步驟。
※關(guān)鍵工藝控制要素
---鋼網(wǎng)開孔設(shè)計
---基板圖形制作精度
---電沉積藥液控制
---厚度均勻性控制
---基板剝離
※特點:
孔壁光滑, 特別適合超細(xì)間距模板的制作
※缺點:
工藝較難控制, 制作過程有污染, 不利于環(huán)保;
制作周期長,且價格太高。
2.4 混合工藝鋼網(wǎng)
混合工藝一般采用化學(xué)蝕刻或電鑄+激光切割工藝組合,即特性產(chǎn)品所用的階梯鋼網(wǎng)制作工藝,階梯鋼網(wǎng)是在一張鋼網(wǎng)上保留兩種及以上的厚度,與一般的只有一種厚度的鋼網(wǎng)不同,常見類型有Step-up和Step-down兩種。
A減薄面在PCB接觸面
B減薄面在印刷面
---局部減薄模板
---用較厚模板印刷FP或uFP元件錫膏時應(yīng)用
---如用0.13-0.15厚模板,0.5 μBGA處需減薄到0.1
---減薄量一般不超過0.05
---“L”至少應(yīng)大于0.1“
---用電鑄或腐蝕實現(xiàn)
---一般常用B工藝
2.5 三種工藝比較
a.參數(shù)比較
b.應(yīng)用比較
3.SMT鋼網(wǎng)生產(chǎn)后處理
3.1 電拋光
電拋光主要是利用電解原理,將已經(jīng)完成孔加工的鋼網(wǎng)放入化學(xué)溶液槽內(nèi),然后再接入直流電,尖峰放電原理使得孔內(nèi)壁尖銳位置處聚集較大的電流密度,通過放電將這些尖銳部分去除,以獲得光滑的孔內(nèi)壁表面。
在激光光束熔斷金屬的同時,金屬熔渣(蒸發(fā)的熔化金屬)造成孔壁粗糙增加開口孔壁磨擦力,影響錫膏的脫模性。但是,電拋光技術(shù)的出現(xiàn),可以提供光滑的孔壁和良好的錫膏釋放。
3.2 鍍鎳
電鍍工藝,可以在光滑的不銹片表面電鍍一層金屬鎳,以達(dá)到降低鋼網(wǎng)光滑程度的作用。在錫膏印刷時,防止錫膏在鋼網(wǎng)表面產(chǎn)生滑動,導(dǎo)致錫膏不能很好地在鋼網(wǎng)網(wǎng)孔內(nèi)的填充。表面鍍鎳可以增加錫膏印刷時的滾動,有助于錫膏在微型孔內(nèi)的填充。
3.3 納米涂層
所謂納米涂層是指,在化學(xué)蝕刻或激光切割鋼網(wǎng)與PCB接觸的一面及孔壁表面涂覆一層納米材料,以增加孔壁的光滑程度,涂刷的這層納米涂層有利于錫膏脫模。
納米涂層后效果
DOE實驗結(jié)果表明,采用納米涂層后,錫膏的下錫效率可以提升18%左右。同時納米涂層還增加了錫膏中的助焊劑成分與孔壁或鋼網(wǎng)與PCB接觸表面之間的不親和性,這有利于保持印刷過程中孔內(nèi)壁和鋼網(wǎng)表面的清潔,減小印刷過程中的清洗頻次,提高生產(chǎn)效率以達(dá)到降低生產(chǎn)成本的效果
SMT鋼網(wǎng)工藝怎么選擇?
當(dāng)用于最緊密的間距為0.025“(0.635mm)以上的應(yīng)用時,化學(xué)腐蝕(chem-etched)模板和其它技術(shù)同樣有效。相反,當(dāng)處理(0.5mm)以下的間距時,應(yīng)該考慮0.020”激光切割和電鑄成形的模板。雖然后面類型的模板對0.025"以上的間距也很好,但對其價格和周期時間可能就難說了。
電鑄鋼網(wǎng)孔壁光滑,呈倒梯形結(jié)構(gòu),其錫膏釋放性能最好。電鑄鋼網(wǎng)對于微型BGA,超細(xì)間距QFP和小型片式元件如01005、0201具有良好的印刷性能。
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