昆山SMT鋼板制造技術

發(fā)布時間：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，在為一個印刷制程訂購鋼板 (stencil) 時，有一個明確的經(jīng)驗曲線。當對其技術的熟悉幫助產(chǎn)生所希望結果的時候，鋼板變成在一個另外可變的裝配運作中的常量。

　　“好的鋼板得到好的印刷結果，然后自動化幫助使其結果可以重復。”

　　鋼板的采購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) 。目的是將準確數(shù)量的材料轉移到光板 (bare PCB) 上準確的位置。錫膏阻塞在鋼板上越少，沈積在電路板上就越多。因此，當在印刷過程中某個東西出錯的時候，一個反應是去責備鋼板?？墒?，應該記住，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、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

　　鋼板制造的三個主要技術是，化學蝕刻 (etch) 、激光 (laser) 切割和電鑄成形 (electroform) 。每個都有獨特的優(yōu)點與缺點?；瘜W蝕刻和激光切割是遞減 (substractive) 的制程、電鑄成形是一個遞增的制程。因此，某些參數(shù)比較，如價格，可能是屬于蘋果與橘子的比較。但主要的考慮應該是與成本和周轉時間相適應的性能。

　　通常，當用于緊的間距為 0.025" 以上的應用時，化學腐蝕 (chem-etched) 鋼板和其它技術同樣有效。相反，當處理 0.020" 以下的間距時，應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 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。

化學蝕刻的鋼板

　　化學蝕刻的鋼板是鋼板世界的主要類型。它們成本低，周轉快?；瘜W蝕刻的不銹鋼鋼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、然后使用雙面制程同時從兩面腐蝕金屬箔。由于制程是雙面的，腐蝕劑穿過金屬所產(chǎn)生的孔，或開口，不僅從頂面和底面，而且也水平地腐蝕。該技術的固有特性是形成刀鋒、或沙漏形狀 ( 圖一 ) 。當在 0.020" 以下間距時，這種形狀產(chǎn)生一個阻礙錫膏的機會，這個缺陷可以用叫做電拋光 (electropolishing) 的增強制程來減小。

　　電拋光是一種電解后端制程，“拋光”孔壁，結果表面摩擦力減少、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。電拋光是通過將金屬箔接到電極上并把它浸入酸浴中來達到的。電流使腐蝕劑首先侵蝕孔的較粗糙表面，對孔壁的作用大于對金屬箔頂面和底面的作用，結果得到“拋光”的效果 ( 圖二 ) 。然后，在腐蝕劑對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 ( 而不是推動 ) ，并填滿孔洞。

對于 0.020" 以下間距的改進錫膏釋放的另一個技術是梯形截面孔 (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" 的開孔 ( 圖三 ) 。梯形截面孔可用兩種方法來完成：通過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，它可以通過改變腐蝕劑噴霧的頂面與底面的壓力設定來產(chǎn)生。當通過電拋光后，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梯形“磚”的形狀，它促進組件的穩(wěn)定貼裝和較少的錫橋。

　　向下臺階 (stepdown) ，或雙層面 (dual-level) 鋼板，可以容易地通過化學蝕刻技術產(chǎn)生。該制程通過形成向下臺階的孔來減少所選擇的組件的錫量。例如，在同一設計中，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 0.020" 間距的 QFP(quad flat pack) 在一起，為了減少 QFP 的錫膏量，這個 0.007" 厚度的鋼板可制出一個 0.005" 厚度的向下臺階區(qū)域。向下臺階應該總是在鋼板的刮刀面，因為鋼板的接觸面必須在整個板上水平的 ( 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水平上完全地分配錫膏。化學蝕刻的鋼板對于產(chǎn)生半蝕刻 (half-etched) 基準點 (fiducial) 和字幕名稱也是好的。用于印刷機視覺系統(tǒng)對中的基準點可以半蝕刻，然后填充黑色樹脂，提供視覺系統(tǒng)容易識別的、與光滑的金屬背景的對比度。包含零件編號、制作日期和其它有關信息的字幕塊也可以在鋼板上半蝕刻出來，用作標識用途。兩個制程都是通過只顯影雙面的一半來完成的。

　　化學蝕刻的局限。除了刀鋒形邊緣的缺陷之外，化學腐蝕的鋼板有另外一個局限：縱橫比 (aspect ratio) 。簡單地說，該比率限制按照手邊的金屬厚度可蝕刻的小孔開口。典型地，對于化學蝕刻的鋼板，縱橫比定義為 1.5 : 1 。因此，對于 0.006" 厚度的鋼板，小的孔開口將是 0.009"(0.006"x1.5=0.009") 。相比之下，對于電鑄成形的和激光切割的鋼板，縱橫比為 1 : 1 ，即通過任何一種制程可在 0.006" 厚度的鋼板上產(chǎn)生 0.006" 的開口。

電鑄成形，一種遞增而不是遞減的制程，制作出一個鎳金屬鋼板，具有獨特的密封 (gasketing) 特性，減少錫橋和對鋼板底面清潔的需要。該制程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，改進錫膏釋放。通過在一個要形成開孔的基板 ( 或芯模 ) 上顯影光刻膠 (photoresist) ，然后逐個原子、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，產(chǎn)生一個梯形結構。然后，當鋼板從基板取下，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") 或者其它應用。它可達到 1 : 1 的縱橫比。

　　至于缺點，因為涉及一個感光工具 ( 雖然單面 ) 可能存在位置不正。如果電鍍制程不均勻，會失去密封效果。還有，密封“塊”可能會去掉，如果清洗過程太用力。

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是沒有攝影步驟。因此，消除了位置不正的機會。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。

　　也有問題出現(xiàn)，就是孔周圍出現(xiàn)“扇貝狀”的外形，造成孔壁粗糙。雖然這會增加表面摩擦力，但粗糙都是在垂直面的?？墒牵募す鈾C器有內(nèi)部視覺系統(tǒng)，它允許金屬箔以無邊框的條件切割。這是很有意義的，因為鋼板的制作可以先通過化學腐蝕標準間距的組件，然后激光切割密間距 (fine-pitch) 的組件。這種“混合”或結合的鋼板，得到兩種技術的優(yōu)點，降低成本和更快的周轉。另外，整個鋼板可以電拋光，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是機器單個地切割出每一個孔。自然，孔越多，花的時間越長，鋼板成本越高。盡管如此，如果設計允許，可以通過利用混合鋼板制程來降低成本。按照激光光束的焦點，梯形孔自動產(chǎn)生?？椎拈_口實際上從鋼板的接觸面切割；然后鋼板翻轉以刮刀面朝上安裝。

來源：昆山SMT鋼板制造技術