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                      昆山SMT鋼板制造技術

                      發布時間:2016-07-06 08:19:45 分類:資料中心

                       本文介紹,蘇州昆山SMT鋼板制造技術,在為一個印刷制程訂購鋼板 (stencil) 時,有一個明確的經驗曲線。當對其技術的熟悉幫助產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第一步,它也是最重要的一步。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,第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,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,當用于最緊的間距為 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。它們成本最低,周轉最快?;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 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?;瘜W蝕刻的鋼板對于產生半蝕刻 (half-etched) 基準點 (fiducial) 和字幕名稱也是最好的。用于印刷機視覺系統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最小孔開口。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,最小的孔開口將是 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,產生密封效果??蛇x擇 0.001 ~ 0.012" 范圍的連續的鎳厚度。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 數據產生,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。雖然有激光光束產生的金屬熔渣 ( 蒸發的熔化金屬 ) 的主要問題,但現在的激光切割器產生很少容易清除的熔渣。
                        也有問題出現,就是孔周圍出現“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?,最近的激光機器有內部視覺系統,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

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