昆山SMT鋼板制造技術(shù)
發(fā)布時(shí)間：2016-07-06 08:19:45 分類：資料中心
本文介紹，昆山smt鋼板制造技術(shù)，在為一個(gè)印刷制程訂購(gòu)鋼板 (stencil) 時(shí)，有一個(gè)明確的經(jīng)驗(yàn)曲線。當(dāng)對(duì)其技術(shù)的熟悉幫助產(chǎn)生所希望結(jié)果的時(shí)候，鋼板變成在一個(gè)另外可變的裝配運(yùn)作中的常量。
“好的鋼板得到好的印刷結(jié)果，然后
自動(dòng)化幫助使其結(jié)果可以重復(fù)。”
鋼板的采購(gòu)不僅是裝配制程的一步，它也是重要的一步。鋼板的主要功能是幫助錫膏的沈積 (deposition) 。目的是將準(zhǔn)確數(shù)量的材料轉(zhuǎn)移到光板 (bare PCB) 上準(zhǔn)確的位置。錫膏阻塞在鋼板上越少，沈積在
電路板上就越多。因此，當(dāng)在印刷過(guò)程中某個(gè)東西出錯(cuò)的時(shí)候，一個(gè)反應(yīng)是去責(zé)備鋼板?？墒?，應(yīng)該記住，還有比鋼板更重要的參數(shù)，可影響其性能。這些變量包括印刷機(jī)、錫膏的顆粒大小和黏度、刮刀的類型、材料、硬度、速度和壓力、鋼板從 PCB 的分離 ( 密封效果 ) 、阻焊層的平面度、和組件的平面性。
鋼板制造技術(shù)
鋼板制造的三個(gè)主要技術(shù)是，化學(xué)蝕刻 (etch) 、激光 (laser) 切割和電鑄成形 (electroform) 。每個(gè)都有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)?；瘜W(xué)蝕刻和激光切割是遞減 (substractive) 的制程、電鑄成形是一個(gè)遞增的制程。因此，某些參數(shù)比較，如價(jià)格，可能是屬于蘋果與橘子的比較。但主要的考慮應(yīng)該是與成本和周轉(zhuǎn)時(shí)間相適應(yīng)的性能。
通常，當(dāng)用于緊的間距為 0.025" 以上的應(yīng)用時(shí)，化學(xué)腐蝕 (chem-etched) 鋼板和其它技術(shù)同樣有效。相反，當(dāng)處理 0.020" 以下的間距時(shí)，應(yīng)該考慮激光切割和電鑄成形的鋼板。雖然后面類型的鋼板對(duì) 0.025" 以上的間距也很好，但對(duì)其價(jià)格和周期時(shí)間可能就難說(shuō)了。
化學(xué)蝕刻的鋼板
化學(xué)蝕刻的鋼板是鋼板世界的主要類型。它們成本低，周轉(zhuǎn)快。化學(xué)蝕刻的不銹鋼鋼板的制作是通過(guò)在金屬箔上涂抗蝕保護(hù)劑、用銷釘定位感光工具將圖形曝光在金屬箔兩面、然后使用雙面制程同時(shí)從兩面腐蝕金屬箔。由于制程是雙面的，腐蝕劑穿過(guò)金屬所產(chǎn)生的孔，或開(kāi)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 ( 圖一 ) 。當(dāng)在 0.020" 以下間距時(shí)，這種形狀產(chǎn)生一個(gè)阻礙錫膏的機(jī)會(huì)，這個(gè)缺陷可以用叫做電拋光 (electropolishing) 的增強(qiáng)制程來(lái)減小。
電拋光是一種電解后端制程，“拋光”孔壁，結(jié)果表面摩擦力減少、錫膏釋放良好和空洞減少。它也可大大減少鋼板底面的清潔。電拋光是通過(guò)將金屬箔接到電極上并把它浸入酸浴中來(lái)達(dá)到的。電流使腐蝕劑首先侵蝕孔的較粗糙表面，對(duì)孔壁的作用大于對(duì)金屬箔頂面和底面的作用，結(jié)果得到“拋光”的效果 ( 圖二 ) 。然后，在腐蝕劑對(duì)頂面和底面作用之前，將金屬箔移走。這樣，孔壁表面被拋光，因此錫膏將被刮刀有效地在鋼板表面上滾動(dòng) ( 而不是推動(dòng) ) ，并填滿孔洞。
對(duì)于 0.020" 以下間距的改進(jìn)錫膏釋放的另一個(gè)技術(shù)是梯形截面孔 (TSA, trapezoidal section apertures) 。梯形截面孔 (TSA) 是在鋼板的接觸面 ( 或底面 ) 比刮刀面 ( 或頂面 ) 尺寸大 0.001~0.002" 的開(kāi)孔 ( 圖三 ) 。梯形截面孔可用兩種方法來(lái)完成 ：通過(guò)選擇性修飾特殊組件，即雙面顯影工具的接觸面尺寸做得比刮刀面大；或者全部梯形截面孔的鋼板，它可以通過(guò)改變腐蝕劑噴霧的頂面與底面的壓力設(shè)定來(lái)產(chǎn)生。當(dāng)通過(guò)電拋光后，孔壁的幾何形狀可允許 0.020" 以下間距的錫膏釋放。另外，得到的錫膏沈積是一個(gè)梯形“磚”的形狀，它促進(jìn)組件的穩(wěn)定貼裝和較少的錫橋。
向下臺(tái)階 (stepdown) ，或雙層面 (dual-level) 鋼板，可以容易地通過(guò)化學(xué)蝕刻技術(shù)產(chǎn)生。該制程通過(guò)形成向下臺(tái)階的孔來(lái)減少所選擇的組件的錫量。例如，在同一
設(shè)計(jì)中，多數(shù) 0.050"~0.025" 間距的組件 ( 通常要求 0.007" 厚度的鋼板 ) 和幾個(gè) 0.020" 間距的 QFP(quad flat pack) 在一起，為了減少 QFP 的錫膏量，這個(gè) 0.007" 厚度的鋼板可制出一個(gè) 0.005" 厚度的向下臺(tái)階區(qū)域。向下臺(tái)階應(yīng)該總是在鋼板的刮刀面，因?yàn)殇摪宓慕佑|面必須在整個(gè)板上水平的 ( 圖四 ) 。盡管如此，推薦在 QFP 與周圍組件之間提供至少 0.100" 的間隔，以允許刮刀在鋼板兩個(gè)水平上完全地分配錫膏。化學(xué)蝕刻的鋼板對(duì)于產(chǎn)生半蝕刻 (half-etched) 基準(zhǔn)點(diǎn) (fiducial) 和字幕名稱也是好的。用于印刷機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)中的基準(zhǔn)點(diǎn)可以半蝕刻，然后填充黑色樹(shù)脂，提供視覺(jué)系統(tǒng)容易識(shí)別的、與光滑的金屬背景的對(duì)比度。包含零件編號(hào)、制作日期和其它有關(guān)信息的字幕塊也可以在鋼板上半蝕刻出來(lái)，用作標(biāo)識(shí)用途。兩個(gè)制程都是通過(guò)只顯影雙面的一半來(lái)完成的。
化學(xué)蝕刻的局限。除了刀鋒形邊緣的缺陷之外，化學(xué)腐蝕的鋼板有另外一個(gè)局限：縱橫比 (aspect ratio) 。簡(jiǎn)單地說(shuō)，該比率限制按照手邊的金屬厚度可蝕刻的小孔開(kāi)口。典型地，對(duì)于化學(xué)蝕刻的鋼板，縱橫比定義為 1.5 : 1 。因此，對(duì)于 0.006" 厚度的鋼板，小的孔開(kāi)口將是 0.009"(0.006"x1.5=0.009") 。相比之下，對(duì)于電鑄成形的和激光切割的鋼板，縱橫比為 1 : 1 ，即通過(guò)任何一種制程可在 0.006" 厚度的鋼板上產(chǎn)生 0.006" 的開(kāi)口。
電鑄成形，一種遞增而不是遞減的制程，制作出一個(gè)鎳金屬鋼板，具有獨(dú)特的密封 (gasketing) 特性，減少錫橋和對(duì)鋼板底面清潔的需要。該制程提供近乎完美的定位，沒(méi)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。通過(guò)在一個(gè)要形成開(kāi)孔的基板 ( 或芯模 ) 上顯影光刻膠 (photoresist) ，然后逐個(gè)原子、逐層地在光刻膠周圍電鍍出鋼板。正如圖五中所看到的，鎳原子被光刻膠偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個(gè)梯形結(jié)構(gòu)。然后，當(dāng)鋼板從基板取下，頂面變成接觸面，產(chǎn)生密封效果。可選擇 0.001 ~ 0.012" 范圍的連續(xù)的鎳厚度。該制程比較理想地適合超密間距 (ultra-fine-pitch) 要求 (0.008~0.016") 或者其它應(yīng)用。它可達(dá)到 1 : 1 的縱橫比。
至于缺點(diǎn)，因?yàn)樯婕耙粋€(gè)感光工具 ( 雖然單面 ) 可能存在位置不正。如果電鍍制程不均勻，會(huì)失去密封效果。還有，密封“塊”可能會(huì)去掉，如果清洗過(guò)程太用力。
激光切割的鋼板
直接從客戶的原始 Gerber 數(shù)據(jù)產(chǎn)生，激光切割不銹鋼鋼板的特點(diǎn)是沒(méi)有攝影步驟。因此，消除了位置不正的機(jī)會(huì)。鋼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(dòng) ) 激光機(jī)。物理干涉少，意味著出錯(cuò)機(jī)會(huì)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(wèn)題，但現(xiàn)在的激光切割器產(chǎn)生很少容易清除的熔渣。
也有問(wèn)題出現(xiàn)，就是孔周圍出現(xiàn)“扇貝狀”的外形，造成孔壁粗糙。雖然這會(huì)增加表面摩擦力，但粗糙都是在垂直面的?？墒?，近的激光機(jī)器有內(nèi)部視覺(jué)系統(tǒng)，它允許金屬箔以無(wú)邊框的條件切割。這是很有意義的，因?yàn)殇摪宓闹谱骺梢韵韧ㄟ^(guò)化學(xué)腐蝕標(biāo)準(zhǔn)間距的組件，然后激光切割密間距 (fine-pitch) 的組件。這種“混合”或結(jié)合的鋼板，得到兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，降低成本和更快的周轉(zhuǎn)。另外，整個(gè)鋼板可以電拋光，以提供光滑的孔壁和良好的錫膏釋放。激光切割制程的主要缺點(diǎn)是機(jī)器單個(gè)地切割出每一個(gè)孔。自然，孔越多，花的時(shí)間越長(zhǎng)，鋼板成本越高。盡管如此，如果
設(shè)計(jì)允許，可以通過(guò)利用混合鋼板制程來(lái)降低成本。按照激光光束的焦點(diǎn)，梯形孔自動(dòng)產(chǎn)生?？椎拈_(kāi)口實(shí)際上從鋼板的接觸面切割；然后鋼板翻轉(zhuǎn)以刮刀面朝上安裝。
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