1.鋼板開孔技術(shù)簡介解析

SMTTechnologyDevelopmentCommitteeSMTTechnologyCenterSMT技術(shù)中心鋼板開孔技朮簡介目錄一序言二鋼板的作用三鋼板的結(jié)構(gòu)四鋼板的演變五鋼板的制造技術(shù)六造制技術(shù)的比較目前,隨著世界高科技的飛速發(fā)展﹐電子產(chǎn)品已向小型化和高功能化發(fā)展﹐短小輕薄是全世界的主流趨勢﹐所以印刷電路板也愈來愈高精度化﹒SMT技術(shù)已成為主流﹒最近更是隨著超精密Pitch(≦0.4mm)的零件的應(yīng)用.對(duì)我們錫膏印刷制程提出強(qiáng)有力的挑戰(zhàn).同時(shí)對(duì)鋼板設(shè)計(jì)的要求也越來越高.序言鋼板的作用鋼板的主要功能是幫助錫膏的沉積(deposition)。目的是將準(zhǔn)確數(shù)量的材料轉(zhuǎn)移到光板(barePCB)上準(zhǔn)確的位置。錫膏阻塞在鋼板上越少，沉積在電路板上就越多。因此，當(dāng)在印刷過程中某個(gè)東西出錯(cuò)的時(shí)候，第一個(gè)反應(yīng)是去責(zé)備模板。可是，應(yīng)該記住，還有比模板更重要的參數(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、模板從PCB的分離(密封效果)、阻焊層的平面度、和組件的平面性。鋼板的定義

：一種SMT專用模具（又稱模板）鋼板的結(jié)構(gòu)

鋼板是一種用液體或干膜覆蓋于金屬薄片并蝕刻制成的金屬板,覆蓋層除那些需蝕刻成切口的區(qū)域外,將金屬薄片完全蓋住,蝕刻后,再將覆蓋層去除,將此金屬薄片直接粘接在框架上,稱為金屬鋼板,若是通過金屬絲網(wǎng)與框架進(jìn)行粘接,則稱為柔性鋼板,一般建議使用柔性鋼板的粘接方式,因?yàn)榻饘俳z網(wǎng)可令鋼板在其牽引下變得平坦無彎曲.鋼板的基本組成部分鋼板網(wǎng)框鋼板金屬板部分鋼板張網(wǎng)部分金屬板與張網(wǎng)連接鋼板的結(jié)構(gòu)鋼板的結(jié)構(gòu)網(wǎng)框鋼片絲網(wǎng)A.鋼片﹕鋼片材質(zhì)的好壞直接影響鋼板使用壽命和印刷效果﹐選用鋼片材質(zhì)﹕SUS304H﹐使用壽命達(dá)到20萬次以上特點(diǎn)﹕硬度高﹐無磁性﹐耐腐蝕。B.絲網(wǎng)﹕絲網(wǎng)選用100目鋼絲網(wǎng)﹐張力大平整度好﹐熱膨脹系數(shù)與不銹鋼片相匹配不易變形。

鋼板的結(jié)構(gòu)網(wǎng)框鋼片絲網(wǎng)

繃網(wǎng)采用紅膠+鋁膠帶方式，在鋁框與膠粘接處，須均勻刮上一層保護(hù)漆（S224）。同時(shí)，為保證網(wǎng)板有足夠的張力(規(guī)定不小于30牛頓/cm)和良好的平整度C.網(wǎng)框:框架尺寸根據(jù)印刷機(jī)的要求而定，以DEK265和MPMUP3000機(jī)型為例，框架尺寸為29′*29′(inch),采用鋁合金,框架型材規(guī)格為1.5′*1.5′(inch)鋼板一般由黃銅或不銹鋼制成,早期使用黃銅是因其容易取得且易于蝕刻,但是,黃銅因?yàn)槠淇箯?qiáng)度僅為27.0001b,而顯得太軟,所以,黃銅制成的印刷模板在制程中,取置及貯存時(shí)均易變形受損。而不銹鋼,因其抗強(qiáng)度為163.0001b之高,故不易變形受損,因?yàn)楹苣陀?不銹鋼的缺點(diǎn)是蝕刻為困難.模板的結(jié)構(gòu)模板的演變尼龍/聚脂網(wǎng)板鐵/銅絲網(wǎng)板鐵/銅模板不銹鋼模板網(wǎng)板（MASK）模板（STENCIL）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(chemicaletching)、激光切割(lasercutting)和電鑄成形(electroforming)。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)的工藝、電鑄成形是一個(gè)遞增的工藝。通常，當(dāng)用于最緊的間距為0.025"以上的應(yīng)用時(shí)，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0.020"以下的間距時(shí)，應(yīng)該考慮激光切割和電鑄成形的模板。雖然后面類型的模板對(duì)0.025"以上的間距也很好，但對(duì)其價(jià)格和周期時(shí)間可能就難說了?；瘜W(xué)蝕刻的鋼板

化學(xué)蝕刻的模板是模板世界的主要類型。它們成本最低，周轉(zhuǎn)最快。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(hù)劑、用銷釘定位感光工具將圖形曝光在金屬箔兩面、然后使用雙面工藝同時(shí)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，或開口，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(圖一)?；瘜W(xué)蝕刻的缺點(diǎn):

這個(gè)方法對(duì)引腳間距為0.65mm或更大的組件是可接受的。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)工藝來減小。改進(jìn)錫膏釋放的另一個(gè)技術(shù)是梯形截面孔(TSA,trapezoidalsectionapertures)，可以進(jìn)一步提高表面光潔度，消除表面不規(guī)則電鑄成形(Electroforming)電鑄成形，一種遞增而不是遞減的工藝，制作出一個(gè)鎳金屬模板，具有獨(dú)特的密封(gasketing)特性，減少錫橋和對(duì)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。

電鑄成形的缺點(diǎn):

因?yàn)樯婕耙粋€(gè)感光工具(雖然單面)可能存在位置不正。如果電鍍工藝不均勻，會(huì)失去密封效果。還有，如果清洗過程太用力，密封“塊”可能會(huì)去掉。激光切割的模板直接從客戶的原始Gerber數(shù)據(jù)產(chǎn)生，激光切割不銹鋼模板的特點(diǎn)是沒有攝影步驟。因此，消除了位置不正的機(jī)會(huì)。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(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)的主要問題，但現(xiàn)在的激光切割器產(chǎn)生很少容易清除的熔渣。激光技術(shù)是唯一允許現(xiàn)有的模板進(jìn)行返工的工藝。鋼板(Stencil)開孔動(dòng)技術(shù)三種工藝流程的比較﹕三種工藝流程的比較﹕鋼板(Stencil)開孔動(dòng)技術(shù)SL-600*600切割機(jī)1）大理石基座的固體剛性結(jié)構(gòu)保證了加工的高精度和高穩(wěn)定性2）X軸Y軸線性光柵校準(zhǔn)系統(tǒng)保證位置精度，全程誤差<+5um,重復(fù)精度〈+3um，分辯率0.5um。激光鋼板制作管制項(xiàng)目:1)光斑大小2)波長3)頻率4)切割速度5)金屬板厚度6)張網(wǎng)方式7)張網(wǎng)力量8)金屬板扭曲度激光切割

鋼

板的后處理去除開口處熔渣（毛刺）增加表面摩擦力，以利錫膏滾動(dòng)，達(dá)到良好下錫表面打磨有必要地話，可選擇電拋光以完全去除熔渣，改善孔壁電拋光與電鑄媲美的電拋光模板激光切割鋼板制作所需的資料空基板數(shù)據(jù)文件菲林激光切割鋼板制作所需的資料空基板菲林版次正確，無變形/損壞/斷裂SMD及絲印層，無折痕，未受冷受熱激光切割鋼板制作所需的資料數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)文件須含SMTsolderpastelayer(含有FiducialMark數(shù)據(jù)和PCB外形數(shù)據(jù)）還須含有字符層數(shù)據(jù)，以便檢查正反面、組件類別等數(shù)據(jù)過大時(shí)應(yīng)壓縮后傳送，可使用*.ZIP、*.ARJ、*.LZH等任何壓縮格式GEBER、HPGL、*.JOB、*.PCB、*.GWK、*.CWK、*.PWK、*.DXFPADS2000、POWERPCB、GCCAM4.14、PROTEL、AUTOCADR14(2000)、CLIENT98、CAM350V、V2001激光切割鋼板制作所需的資料GERBER文件學(xué)名：RS274格式它是將PCB信息轉(zhuǎn)化成多種光繪機(jī)能識(shí)別電子數(shù)據(jù)，亦稱光繪文件GERBER文件是一種有X、Y坐標(biāo)和附加命令的軟件結(jié)構(gòu)GERBER文件結(jié)合Aperturelist(亦稱D-Code)文件，定義了圖形形狀及大小。D-Code定義了電路中的線路、孔、焊盤或別的圖形的大小及形狀RS274X：含X、Y坐標(biāo)，也含D-Code文件RS274D：含X、Y坐標(biāo)，不含D-Code文件GERBER文件類型技術(shù)的進(jìn)步電子數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移

除了激光切割與電鑄成形之外，模板制作中的最重要進(jìn)步是電子數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移。近如1995年，提供給模板制造商的多數(shù)圖片都是膠片正片(filmpositive)，一比一地配合光銅上的圖形。組件開孔的修飾涉及重復(fù)的攝影技巧和手工操作。該工藝也決定于所提供膠片正片的質(zhì)量。最后，分步重復(fù)圖片是一項(xiàng)繁重的任務(wù)。

膠劑模板(AdhesiveStencil)

電子文件也使計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)操作員可容易地決定一個(gè)焊盤形狀的質(zhì)心點(diǎn)。有這個(gè)能力，設(shè)計(jì)文件中錫膏層可轉(zhuǎn)換成圓形和橢圓形。示組件尺寸而定(圖七)。因此，可制作一塊模板來“印刷”，而不是滴膠。印刷比滴膠快，將這種設(shè)備讓給其它工作上面。技術(shù)的進(jìn)步返工模板一個(gè)比較近期的創(chuàng)新發(fā)生在返修(rework)領(lǐng)域?，F(xiàn)在有“小型的”模板，專門設(shè)計(jì)用來返工或翻修單個(gè)組件?？少徺I單個(gè)組件的模板，如標(biāo)準(zhǔn)的QFP和球柵陣列(BGA)。當(dāng)然也有相應(yīng)的刮板，或小型刮刀。技術(shù)的進(jìn)步價(jià)格比較

化學(xué)腐蝕模板的價(jià)格是有框架尺寸驅(qū)使的。雖然金屬箔是模板制作過程中的重點(diǎn)，但框架是單一的、最貴的固定成本。其尺寸很大程度上由印刷機(jī)類型決定?？墒?，大多數(shù)印刷機(jī)可接納不止一個(gè)框架尺寸。(框架尺寸是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))。多數(shù)模板供應(yīng)商保持一定庫存的標(biāo)準(zhǔn)框架，尺寸范圍從5x5"~29x29"。因?yàn)榭盏慕饘俨杀緵]有框架的那么多，金屬厚度對(duì)價(jià)格沒有影響。并且由于所有孔都是同時(shí)蝕刻的，其數(shù)量也是無關(guān)緊要的。電鑄成形模板價(jià)格主要是由金屬厚度驅(qū)使的。電鍍到所希望的厚度是主要的考慮：厚的模板比薄的模板成本低。激光切割模板價(jià)格是按照設(shè)計(jì)的孔數(shù)激光一次切割一個(gè)孔，即孔越多，成本越高。還要加上所要求的框架尺寸。一個(gè)用激光切割密間距和化學(xué)腐蝕標(biāo)準(zhǔn)間距組件的混合模板，當(dāng)要求許多開孔時(shí)，可能是成本有效的方法?？墒?，對(duì)于少于2500個(gè)孔的設(shè)計(jì)，完全用激光切割整個(gè)模板也許更成本低。價(jià)格比較幾種鋼板的比較STENCIL相關(guān)知識(shí)了解----電拋光鋼板特性蝕刻鋼板切片普通激光切割鋼板切片電拋光激光鋼板切片鋼板制作

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工程單位負(fù)責(zé)制定<<無鉛鋼板制作規(guī)範(fàn)>>,該規(guī)范須清楚說明鋼片厚度,開孔制作方式及鋼板上對(duì)應(yīng)PCB各種PAD的開口形狀及開口大小等要求,并將最新的<<無鉛鋼板制作規(guī)范>>及時(shí)送達(dá)鋼板制作廠商

目前一般無鉛鋼網(wǎng)厚度為0.13mm

制作方式為激光切割+電拋光鋼板的制作方案比較金屬鋼板的種類和制作方案Etching法激光切割法激光切割A(yù)dditive法保護(hù)膜形成Etching保護(hù)膜電鍍結(jié)束結(jié)束結(jié)束金屬鋼板不同種類的特征Etching法Additive法激光切割法成本發(fā)貨期限耐力性拔出