SMT絲印模板的分類以及制造方法

　　

 

 

　　厚乳膠絲網(wǎng)

　　錫膏印刷技術(shù)源自于完善建立的工業(yè)絲印(silk screen printing)行業(yè)，因此術(shù)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(wǎng)原本比金屬模板經(jīng)濟(jì)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(wǎng)。不銹鋼絲是好的，因為其剛性。工業(yè)絲印用的網(wǎng)很細(xì)密，大約每英寸400絲，這樣細(xì)小的油墨粒子(2~3μm)才可以很流暢地通過絲網(wǎng)。為了使錫珠通過絲網(wǎng)，建議采用一種粗糙得多的絲網(wǎng)，大約每英寸80絲。 絲網(wǎng)上涂蓋光敏乳膠，通常約十層以封住網(wǎng)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(qiáng)的紫外光來曝光(如：2kw，幾秒鐘)。曝光區(qū)域變硬，軟的地方?jīng)]曝光，可被洗掉而留下網(wǎng)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(wǎng)，因此要使用一種軟的橡膠刮刀(見刮刀部分)。絲印時絲網(wǎng)與PCB之間留有1~3mm的間隙，刮刀將絲網(wǎng)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(wǎng)上而不是在PCB的焊盤上。

　　厚乳膠絲網(wǎng)的應(yīng)用，其局限性主要是由于開孔上有絲網(wǎng)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(xiàn)在在大多數(shù)的錫膏絲印機(jī)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(wǎng)印的沉淀物無規(guī)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(xué)、激光和電蝕。

　　化學(xué)腐蝕

　　現(xiàn)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(qiáng)力紫外光曝光。曝光區(qū)域變硬，而軟的焊盤區(qū)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(guān)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(xiàn)這種情況的機(jī)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(jìn)的CAD數(shù)據(jù)和制造技術(shù)使失誤率下降到大約五十分之一。成功的技術(shù)將使得模版如同一個信封，將空板放入，可達(dá)到2~20micron的精度。

　　孔壁不能達(dá)到太平整，因為酸是逐步腐蝕到孔內(nèi)，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(shù)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(qū)越大，時間就越多，費用也越高。激光機(jī)大約成本為400,000 美元，因此激光使用時間昂貴，結(jié)果通常一塊模板費用是化學(xué)腐蝕的三倍。

　　該系統(tǒng)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(xué)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(rèn)為粗糙度將有助于錫膏的“滾動”。

　　電蝕模板

　　電蝕模板現(xiàn)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(fù)趨光性模版(焊盤區(qū)透明，非絲印區(qū)不透明)用紫外光曝光。焊盤區(qū)域變硬，其它區(qū)域被清洗掉，然后將芯板浸浴在酸性電解溶液內(nèi)，作為陰極聯(lián)接在電源上，陽極為耗損性鎳。經(jīng)過幾個小時，鎳就沉淀在導(dǎo)電區(qū)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(yōu)越的地方，孔的內(nèi)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(zhǔn)確地停留在焊盤上，見下圖：

　　

 

 

　　成本大約比化學(xué)腐蝕高30%。