SMT絲印模板的分類以及制造方法
發布時間:2016-07-19 08:16:07 分類:企業新聞
歷史上,使用一種厚的乳膠絲網,它有別于絲印模板,現在只有少數錫膏絲印機使用。金屬模板比乳膠絲網普遍得多,優越得多,并且也不會太貴。下圖給出了一個價格比較的概念:
厚乳膠絲網
錫膏印刷技術源自于完善建立的工業絲印(silk screen printing)行業,因此術語“絲印”被源用到這種要求較稠沉淀物的錫膏印刷。厚乳膠絲網原本比金屬模板經濟得多,但使用壽命不長,而且用于密腳(fine pitch)也不實際。
制造過程如下:
在框架上張布一張尼龍、聚酯纖維或不銹鋼的絲網。不銹鋼絲是好的,因為其剛性。工業絲印用的網很細密,大約每英寸400絲,這樣細小的油墨粒子(2~3μm)才可以很流暢地通過絲網。為了使錫珠通過絲網,建議采用一種粗糙得多的絲網,大約每英寸80絲。 絲網上涂蓋光敏乳膠,通常約十層以封住網孔,形成一層典型的8thou的厚度。將正趨光性(黑色焊盤)透明玻璃放在上面,然后用很強的紫外光來曝光(如:2kw,幾秒鐘)。曝光區域變硬,軟的地方沒曝光,可被洗掉而留下網孔。因此,絲印時錫膏可以通過這些孔來印刷。
絲印刮刀(squeegee)是利用泵作用原理將錫膏壓擠通過絲網,因此要使用一種軟的橡膠刮刀(見刮刀部分)。絲印時絲網與PCB之間留有1~3mm的間隙,刮刀將絲網壓低和PCB接觸,隨后“撕開”。這種作用是必要的,否則,錫膏會滯留在絲網上而不是在PCB的焊盤上。
厚乳膠絲網的應用,其局限性主要是由于開孔上有絲網的阻礙,得到的絲印沉淀物有限,不可以用于小于30thou的密間隔。
金屬模板
金屬模板現在在大多數的錫膏絲印機上使用。其組成是薄金屬板上開有小孔,錫膏從中印出,解決了前面網印的沉淀物無規律的問題。不要求絲印刮刀有泵作用,因為錫膏可以很容易流過開孔。也不要求模板與PCB之間有間隙。
有三種制造金屬模板的方法:化學、激光和電蝕。
化學腐蝕
現時絲印模板主要是這種方法制造的,過程如下:
取薄銅板,或更普遍的不銹鋼板,在兩面涂蓋光敏耐酸物,正趨光性(黑色焊盤)模版分別疊放在兩面,用強力紫外光曝光。曝光區域變硬,而軟的焊盤區域可以被沖洗掉。然后將板放入酸中洗浴,從兩面腐蝕掉所希望孔。
金屬板兩邊的正趨光性模版的相互定位是關鍵性的,特別是密引腳間隔的元件。如果模版定位不好,孔會形成斜坡,造成絲印不好,出現這種情況的機會通常是十分之一,但在過去幾年中,該問題很 大成度上被解決了,因為改進的CAD數據和制造技術使失誤率下降到大約五十分之一。成功的技術將使得模版如同一個信封,將空板放入,可達到2~20micron的精度。
孔壁不能達到太平整,因為酸是逐步腐蝕到孔內,但也會往板的橫向腐蝕。形成一個“8”字形截面。(下圖為放大圖)
但是,由于絲印模板很薄,所以通常這不是問題。
激光刻制模板
另一個技術是使用電腦控制的CO2 或YAG激光從板的一面切割出絲孔,可能要花去大約半個小時來刻制一塊模板,開孔區越大,時間就越多,費用也越高。激光機大約成本為400,000 美元,因此激光使用時間昂貴,結果通常一塊模板費用是化學腐蝕的三倍。
該系統很精密,但除了成本貴外,還有一個缺點:激光將熔化的金屬切割出絲孔,同時也容易熔化模板表面,造成表面粗糙。因此需要用沙拋光或用化學方法來清洗表面,留下幾個micron的粗糙度,看 上去好象表面暗淡,對聚酯刮刀有磨損作用,并且使得模板難以清潔,雖然有人認為粗糙度將有助于錫膏的“滾動”。
電蝕模板
電蝕模板現時約占使用的2~3%,其制造過程是加成的,不象其它工藝,模板成形方法如下:
用光敏絕緣乳膠埋蓋住芯板(基板),通過負趨光性模版(焊盤區透明,非絲印區不透明)用紫外光曝光。焊盤區域變硬,其它區域被清洗掉,然后將芯板浸浴在酸性電解溶液內,作為陰極聯接在電源上,陽極為耗損性鎳。經過幾個小時,鎳就沉淀在導電區域(非焊盤),并可以象一張紙一樣撕下,形成絲孔。
這種模板有比其它模板優越的地方,孔的內壁很平滑,可以作成梯形,即底部比上部稍寬,1~2°的角度,這有助于錫膏穿過模板印到PCB上。在孔的底部四周形成10~20micron的“尖頭”,在焊盤周圍形成一圈邊框,絲印時有助于錫膏準確地停留在焊盤上,見下圖:
成本大約比化學腐蝕高30%。
來源:
SMT絲印模板的分類以及制造方法