SMT钢网制作规范--全面的

1苏州工业园区卓达电子有限公司SMT钢网技术汇编2ZD0003SMT模板制作制作过程前述在表面贴装装配的回流焊接中，锡膏用于表面贴装元件的引脚或端子与焊盘之间的连接。有许多变量，如锡膏、丝印机、锡膏应用方法和印刷工艺过程。在印刷锡膏的过程中，基板放在工作台上，机械地或真空夹紧定位，用定位销或视觉来对准。在手工或半自动印刷机中，锡膏是手工地放在模板上，这时印刷刮刀（Squeegee）处于模板的另一端。在自动印刷机中，锡膏是自动分配套工程。在印刷过程中，印刷刮刀向下压在模板上，使模板底面接触到电路板顶面。当刮刀走过所开孔的整个图形区域长度时，锡膏通过模板上的开孔印刷到焊盘上。模板印刷过程为接触（On-Contact）印刷。刮刀的磨损、压力和硬度决定印刷质量，应该仔细监测。刮刀边缘应该锋利和直线。刮刀压力低造成遗漏和粗糙的边缘，而刮刀压力高或很软的刮板将引起斑点状的（Smeared）印刷，甚至可能损坏刮刀和模板。过高的压力也倾向于从宽的开孔中挖出锡膏，引起焊锡圆角不够。常见有两种刮刀类型：橡胶或聚氨酯（Polyurethane）刮刀和金属刮刀。当使用橡胶刮刀时，使用橡胶硬度计（Udometer）为：70°—90°硬度的刮刀。当使用过高的压力时，将会导致渗入到模板底部的锡膏造成锡桥，故要求频繁的底部抹擦，增大了工作量。为了防止底部渗透，焊盘开口在印刷时必须提供密封（Casketing）作用。这也取决于模板开孔壁的粗糙度。随着更密间距元件的使用，金属刮刀的用量在增加。它们由不锈钢或黄铜制作，具有平的刀片形状，使用的印刷角度为60°—65°。一些刮刀涂有润滑材料,因为使用较小的角度因此不需要锋利。它们比橡胶刮板成本要贵得多，并可能引起模板磨损。使用不同的刮刀类型在使用标准元件的密脚元件的印刷电路装配（PCA）中是有区分的。锡膏量的要求对每一种元件有很大的不同。密间距元件要求比标准表面贴装元件少得多的焊锡量。通过焊盘面积和厚度来控制锡膏量。一、模板材料1、网框网框分活动网和固定网框，活动网框直接将钢片安装在框架上，一个网框可以反复使用；固定网框是用胶水将丝网纱粘覆在网框上，后者又通过胶水固定。固定网框较易获得均匀的钢片张力，张力大小一般为35~48N/cm2。（正常固定网框的允许张力为35牛顿—423牛顿。卓力达公司采用固定网框，张力正常为40牛顿。）2、网纱网纱用于固定钢片和网框，可分为不锈钢丝网和高分子聚脂网。不锈钢丝网常用100目左右，可提供较稳定足够的张力，只是使用时间过长后，不锈钢丝网易变形失去张力；聚脂网网蝇有机物是常采用100目，它不易变形，使用寿命长久。3、薄片即用来开孔的铜片、不锈钢片、镍合金、聚脂物等。卓力达电子的模板统一采用美国优质304不锈钢片，该钢片以其优异的机械性能大大提高模板的使用寿命。4、胶水用来粘贴网框和钢片的胶水在模板中作用较大，卓力达电子针对不同客户的使用情况，专门采用丹麦AB胶水及日本黄胶水，此胶水可保持牢固的粘着力，并且可抵抗各种模板清洗剂的复杂清洗。二、蚀刻模板金属模板和柔性金属模板是使用两个阳性图形通过从两面的化学研磨为蚀刻的。在这个过程中，蚀刻不仅在所希望的垂直方向进行，而且在横向也有。这叫做底切（Undercutting）开孔比希望的略大。因为50/50从两面进行蚀刻，其结果是几乎直线的孔壁，在中间有微微沙漏形的收窄。因为电蚀刻模板孔壁可能不平滑。电抛光，即后工序孔壁处理一个微蚀刻工艺，是达到平滑孔壁的一个方法；另一个达到较平滑孔壁的方法是镀镍层（Nickelplating）。抛光后光滑的表面对锡膏的释放是好的，但可能引起锡膏越过模板表面而不在刮刀前滚动。这个问题，可通过选择性地抛光孔壁，而不是对整个模板表面进行处理。镀镍进一步改善平滑度和印刷性能。三、激光切割（Laser-Cut）模板激光切割是一种减去（Subtractive）工艺，但它没有底切问题。模板直接从Gerber数据制作，因此开孔精度得到改善。数据可按需要调整以改变尺寸，更好的过程控制也会改善开孔精度。激光切割模板的孔壁的垂直。激光切割的模板会产生粗糙的边缘，因为在切割期间汽化的金属变成金属渣。这可能引起锡膏阻塞。更平滑的孔壁可通过电抛光后处理。激光切割的模板，如果没有预先对需要较薄的区域进行化学腐蚀，就不能制成台阶式多级模板。四、电抛光模板抛光是一种电解后处理工艺，“抛光”孔壁，结果表面摩擦力减少，锡膏释放良好和空洞减少。它也可大大减少模板底面的清洁，电抛光是通过将金属箔接到电极上并把它浸入酸液中反应来达到的。电流使腐蚀剂首先侵蚀孔的较粗糙表面，至孔壁的作用大于对金属铂顶面和底面的作用，结果得到“抛光”的效果。然后，在腐蚀剂对顶面和底面作用之前，4将金属铂移走，这样孔壁表面被抛光，因此锡膏将被刮刀有效地在模板表面上滚动（而不是推动），并填满孔洞。五、电铸成型模板（ElectroformedStencil）制作模板的第三种工艺是一种加成工艺，最普遍地叫电铸成型。在这个工艺，镍沉积在铜质的阴极心上形成开孔。一种光敏干肖片叠层在铜箔上（大约0.25厚度）胶片用紫外光通过有模板图案的遮光膜进行聚合。经过显影后，在铜质心上产生阴极图案。只有模板开孔处保持用光刻胶（Photoresist）覆盖，然后在光刻胶的周围通过镀镍形成了模板在达到所希望的模板厚度后，把光刻胶从开孔除掉，电铸成型的镍箔通过弯曲从铜心上分开。电铸成形具有独特的密封（Casketing）特性，减少锡桥对模板底面的清洁的需要。该工艺提供近乎完美的定位，没有几何形状的限制，具有内在梯形的光滑孔壁和低表面摩擦力，以便于锡膏释放。其过程如下：通过在一个要形成开孔的基板（或蕊模）上显影光刻胶（PhotoResist），然后逐个原子、逐层地在光刻胶周围电镀出模板。镍原子被光刻胶偏转，产生一个梯形结构，然后，当模板从基板取下，顶面变成接触面，产生密封效果。可选择0.001-0.012//范围的连续的镍厚度。该工艺适合超密间距（Ultra-Fine-Pitch）例如（0.008-0.16）或者其它应用。它可达到1：1的纵横比。六、电铸模板特性1、采用镍质材料，模板表面粘力较小，利于焊膏脱模。2、模板表面及锥形孔壁便于控制，以利于焊球滚动及脱模。3、极高的位置精度和极底的开孔误差，特别适合于超细间距焊盘。4、孔壁光滑，无需毛刺后工艺工序处理。5、比不锈钢板硬度增加30%，使用寿命可达50万次以上。6、电铸板没有锡球，极大地降低了网板清洗的时间和次数。7、镍质硬度500VH。8、最小开孔尺寸1mil。9、开孔尺寸公差±0.1mil。10、开孔位置核差±0.1mil。七、模板的清洗模板清洁已经在表面贴装和通孔(ThroughHole)技术中扮演越来越重要的角色。密间距（Ｆine-Pitch）与超密间距（Ultra-Fine-Pitch）的零件，与其它先进封装一起，都给模板清洁带来新的重要要求。为了在印刷密间距过程中达以持续的高品质和精度的可再生水平，模板上一定不能有锡膏残留物。八、清洗剂要求清洗剂必须是实用、有效、并且对工人的作业环境都是安全的。它们必须能够清除在5误印装配A-和B0两面上的各种锡膏和助焊剂残留、未固化的胶等其它杂质。模板过框必须可以适合于清洗条件（如：温度、时间、机械能量和清洁化学品等）。边框由酯纤维组成，它是通过环氧树脂层压到框架上。超过130℃的温度会引起树脂层软化，导致模板缺陷。另外，如果以受长时间的高温清洗过程，铝框架、不锈钢片的聚酯纤维之间的温度膨胀系数可能使密间距开孔变形。九、模板下的擦拭有效的浴剂是可能溶解锡膏中的助焊剂和粘合剂并具有高于110℃闪点的溶剂。溶剂棒在整个纸宽上施加一定量的溶剂，重要的是纸与溶剂的特性要匹配，以减少纸上溶剂的吸收和溶剂的消耗。一旦施加溶剂之后，真空系统帮助从模板的开孔中去掉残留锡膏。擦拭频率一般由以下各因素所决定，包括模板类型、锡膏、PCB基板的共面性和印刷机设定。密间距、高密度模板在大多数电抛光后提供滑的表面，但要求底部擦拭维持高合格率。模板清洁度对于植球工艺较关键。含有小颗粒的粘性锡膏和微小的模板开孔一起可以降低挤压锡膏的转移率。在一次的印刷行程之后，模板开孔内层可能积聚很多锡膏残留，这些可能很快干燥并污染下面印刷行程的锡膏沉淀。由于这个原因，在每次印刷之间推荐作彻底的模板清洁。建议使用不起毛边的布和溶剂擦拭模板底部。十、模板清洗常见方式不起毛抹布可用预先浸泡的不起毛抹布和清洁溶剂来清除大多数的污点。抹布相对容易地、迅速地去掉未固化的锡膏和胶剂。其优点是低成本、溶剂定量应用、以便于回收利用。随着引脚间距变得更密，印刷品质须要求。不起毛预浸泡的抹布不能持续的从密间距孔中清除锡膏或胶剂。如果锡膏在重新使用模板之前干燥填入开孔内，将造成板的定位不好。浸泡。超声波搅动和水清洁剂一起，对清洁超细间距模板和失调的模板比较可行。冲击能量必须使用清洁溶剂有效地将污垢从开孔的密间距模板的蚀刻区清除。水溶清洁剂可以在低浓度和低温下使用，防止模板脱层和膨胀。空气喷雾模板清洗系统是设计用于溶剂、半水性和全水性化学清洗剂。这些系统通常使用一个单一的容器进行洗涤和冲刷。用一个旋转的棒对模板或装配表面的进行喷雾冲击。空气喷雾系统通过子系统肩负起锡球过滤，以防止再沉淀。化学清洗剂的选择例如VOC清洗剂，该技术使用无机增洁剂强化后的清洗剂。建议使用的3-10%的浓度，这些清洗剂对大多数未固化的锡膏都有效。这种清洗剂技术湿润了锡膏、将树脂粘合剂溶解到清洁溶剂内，使锡球从表面去除。这些溶剂可以在25℃室温范围内工作。印刷密间距和超密间距的模板要求在工艺过程中清洁模板底面，以防止少量的锡膏干6燥和在开孔周围积累残留物。使用不起毛的纸卷与专门设计的溶剂一起可以清除这些残留物。SMT模板制作前述目前全世界先进电子产品，已迈入小型化和高功能化，短小轻薄是全世界主流,为适应此趋势，所以印刷电路板愈来愈高精度化，且表面粘装成主流。由上可知其实装之零件也越来越精细，越来越高密度化。相对于钢板，锡膏以及零件贴片机要求，也要相对提升，尤其PCB板设计，钢版设计，配合锡膏的选择以贴片机之精准度，影响整个SMD之作业流程。每个关卡皆很重要，更要相互配合，越最前关越重要。1、印刷工程：印刷工程对于SMT工程影响最大，因PCB已设计好，锡膏可选用适合厂牌，要求零件取置机没故障且非常精确，说明如下：A、PCB设计好时，可要求制造商误差在一定范围内。B、锡膏可由各种厂牌得到资讯，经选用实验而加以采用。C、贴片机，可经由评估，及其使用该机械之后加以评价和考量。D、钢板对于印刷工程有很大的影响。F、影响印刷性相关因素如下：锡膏刮刀助焊剂含有率粘性平行度形状触变性指数助焊剂硬度外加压力粒子形状粒子径安装角度速度锡膏印刷性精度间隙粗糙度开孔大小刚性行径角开孔断面形状印刷机原度张力金属钢板（印刷工程因素）2、钢网：要求性能7a、框架不可变形；b、张力平均且高，最好在35N/MM以上；c、金属板厚度误差在10%以内；d、开口要跟PCB对准（精度高）；e、开口断面要垂直呈梯形，其中间凸出部份不可大于金属极厚的15%；f、钢版开口尺寸精度要在公差内±0.01mm，不可超过±0.02mm;g、其它：金属部份大小，金属表面粗糙度，金属硬度，金属结晶状（颗粒大小）；开口横断面要求：半刻之缺点：（1）、刮刀易损；（2）转移性不完全；（3）half面积愈大，强度会不够，印刷更不良；（4）half表面粗糙，锡膏不易滚动；（5）half时要考虑旁边零件的锡膏量。3、刮刀：（1）、形状、材质：钢刮刀胶刮刀（2）、硬度：0.65p以下使用80°以上之刮刀；0.6p以下使用70–80°较好;因钢板较薄其相对刮刀硬度可以降低;（3）、印刷角度：60-65°;（4）、压力a、一般约3KG/cm2b、压力低锡膏移压不完全c、压力高会有渗锡现象；（5）、刮刀速度a、高速印刷转印不足，会导致锡量较少；b、低速印刷有渗锡现象；4、何谓锡珠效应：（产生锡珠）chip较易产生零件IP溶解后产生锡珠（一粒粒的锡球）分析产生原因如