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    SMT激光鋼網(wǎng)影響品質(zhì)的因素

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    PCB 鋼網(wǎng)主要有以下幾個(gè)因素會(huì )影響到PCB鋼網(wǎng)的品質(zhì):

    1、制作工藝 前面我們有探討鋼網(wǎng)的制作工藝,可以知道,最好的工藝應當是激光鋼網(wǎng)切割后做電拋光處理?;瘜W(xué)蝕刻及電鑄都存在做壽 菲林、曝光、顯影等較易產(chǎn)生誤差的工藝,而且電鑄還受基板不平的影響。

    2、使用的材料 包括PCB網(wǎng)框、絲網(wǎng)、鋼片、粘接膠等。PCB網(wǎng)框必須能承受一定程序的接力且有很好地水平度;絲網(wǎng)最好用聚脂網(wǎng),它能夠長(cháng)時(shí)間保持張力穩定;鋼片最好用304號,且亞光的會(huì )比鏡面的更加利于錫膏(膠劑)滾動(dòng);粘接膠必須強度足夠且能耐一定的腐蝕。 

    3、開(kāi)口設計 開(kāi)口設計的好壞對PCB鋼網(wǎng)品質(zhì)影響最大。前面探討過(guò),開(kāi)口設計應考慮制作工藝,寬厚比、面積比、經(jīng)驗值等。 

    4、制作資料 制作資料的完整與否,也會(huì )影響到PCB鋼網(wǎng)品質(zhì)。資料越全越好。同時(shí),資料并存時(shí)應明確以哪個(gè)為準。還有,一般來(lái)講以數據文件制作鋼網(wǎng)可盡可能減少誤差。

    5、使用方法 正確地印刷方法能使鋼網(wǎng)品質(zhì)得到保持,反之,不正確地印刷方法如壓力過(guò)大、印刷時(shí)PCB鋼網(wǎng)或PCB不水平等,均會(huì )使鋼網(wǎng)受到損壞。

    6、清洗 錫膏(膠劑)比較容易固化,若不及時(shí)清洗會(huì )堵塞鋼網(wǎng)開(kāi)口,下次印刷將產(chǎn)生困難。因此,PCB鋼網(wǎng)由機器上取下后或者在印刷機上1小時(shí)不印刷錫膏應及時(shí)清洗干凈。

    7、儲存鋼網(wǎng)應用特定的儲存場(chǎng)所,不能隨意亂放,這樣可以避免鋼網(wǎng)受到意外傷害。同時(shí),提供PCB鋼網(wǎng)不要疊放在一起,這樣即不好拿又可能把網(wǎng)框壓彎。


    鋼網(wǎng)簡(jiǎn)介 :

    鋼網(wǎng)(stencils)也就是SMT模板(SMT Stencil):它是一種SMT專(zhuān)用模具;其主要功能是幫助錫膏的沉積;目的是將準確數量的錫膏轉移到空PCB上的準確位置。

    SMT工藝的發(fā)展:SMT鋼網(wǎng)(SMT模板)還被應用于膠劑工藝。[1] 2鋼網(wǎng)演變 鋼網(wǎng)最初是由絲網(wǎng)制成的,因此那時(shí)叫網(wǎng)板(mask)。開(kāi)始是尼龍(聚脂)網(wǎng),后來(lái)由于耐用性的關(guān)系,就有鐵絲網(wǎng)、銅絲網(wǎng)的出現,最后是不銹鋼絲網(wǎng)。但不論是什么材質(zhì)的絲網(wǎng),均有成型不好、精度不高的缺點(diǎn)。 

    隨著(zhù)SMT的發(fā)展,對網(wǎng)板要求的增高,鋼網(wǎng)就隨之產(chǎn)生。受材料成本及制作的難易程序影響,最初的鋼網(wǎng)是由鐵/銅板制成的,但也是因為易銹蝕,不銹鋼鋼網(wǎng)就取代了它們,也就是現在的鋼網(wǎng)(SMT Stencil)。 


    鋼網(wǎng)分類(lèi) 

    按SMT鋼網(wǎng)的制作工藝可分為:激光模板,電拋光模板,電鑄模板,階梯模板,邦定模板,鍍鎳模板,蝕刻模板。 激光模板(LaserStencil) 激光鋼網(wǎng)模板是目前SMT鋼網(wǎng)行業(yè)中最常用的模板,其特點(diǎn)是: 直接采用數據文件制作,減少了制作誤差環(huán)節; SMT模板開(kāi)口位置精度極高:全程誤差≤±4μm; SMT模板的開(kāi)口具有幾何圖形,有利于錫膏的印刷成型。 制作激光鋼網(wǎng)需要以下資料:

    1、PCB 

    2、數據文件 資料必須: PCB:版次正確,無(wú)變形、損壞、斷裂; 數據文件:偉創(chuàng )新鋼網(wǎng)(SMT模板)加工集團可接受多種CAD數據格式:GERBER、HPGL、*.JOB、*.PCB、*.GWK、*.CWK、*.PWK、*.DXF、*.PDF;以及下列軟件設計的數據:PAD2000、POWERPCB、GCCAM4。14、PROTEL、AUTOCADR14(2000) 、CLIENT98、CAW350W、V2001。 數據過(guò)大時(shí)應壓縮后傳送,可使用*.ZIP、*.ARJ、*.LZH等任何壓縮格式; 數據須含SMT solder paste layer(含有Fiducial Mark數據和PCB外形數據),還須含有字符層數據,以便檢查數據的正反面、元件類(lèi)別等。 下面我們重點(diǎn)講一下GERBER文件; GERBER文件是美國GERBER公司提出的一種數據格式;它是將PCB信息轉化成多種光繪機能識別的電子數據,亦稱(chēng)光繪文件。GERBER文件是一種有X、Y坐標和附加命令的軟件結構,GERBER格式正式學(xué)名叫“RS274格式”。它已成為PCB行業(yè)的標準格式文件。 GERBER文件結合Aperture list(亦稱(chēng)D-Code)文件,定義了圖形的起始點(diǎn)以及圖形形狀及大小。D-Code定義了電路中線(xiàn)路、孔、焊盤(pán)或別的圖形的大小及形狀。 GERBER文件有兩種類(lèi)型:RS274D及RS274X RS274D含X、Y DATA,不含D-Code文件; RS274X含X、Y DATA, D-Code文件也定義在該文件里。 電拋光模板(E.P.Stencil) 電拋光模板是在激光切割后,通過(guò)電化學(xué)的方法,對鋼片進(jìn)行后處理,以改善開(kāi)口孔壁。 其特點(diǎn)是: 1、孔壁光滑,對超細間距的QFP/BGA/CSP尤其適合 2、減少SMT模板的擦拭次數,大大提高工作效率 。 電鑄模板(E.F.Stencil) 為順應電子產(chǎn)品短、小、輕、薄的要求,超細體積(如0201)和超密間距(如 ūBGA、CSP)被廣泛應用,這樣一來(lái),SMT鋼網(wǎng)行業(yè)對印刷模板也提出了更高的要求, 電鑄模板應運而生。 我公司制作的電鑄模板特點(diǎn)是: 在同一張模板上可做成不同厚度。 階梯模板(StepStencil) 因同一PCB上各類(lèi)元件焊接時(shí)對錫膏量要求的不同,就要求同一SMT模板部分區域厚度不同,這就產(chǎn)生了STEP-DOWN&STEP-UP工藝模板。 STEP-DOWN模板 對模板進(jìn)行局部減薄,以減少特定元件焊接時(shí)的錫量。 邦定模板(BondingStencil) PCB上已固定了COB器件,但仍要進(jìn)行印錫的貼片工藝,這就需要用到Bonding模板。 Bonding模板就是在模板所對應的PCB bonding位處加做一個(gè)小蓋,以避開(kāi)COB器件達到平整印刷的目的。 鍍鎳模板(Ni.P.Stencil) 為了減少錫膏與孔壁之間的摩擦力,便于脫模,進(jìn)一步改善錫膏的釋放效果, 在2004年初,偉創(chuàng )新公司在傳統減成工藝“電拋光”模板基礎上,增加了特別的后 處理加成工藝——“鍍鎳”,并獲得專(zhuān)利。鍍鎳模板結合了激光模板與電鑄模板的優(yōu)點(diǎn)。 蝕刻模板 采用美國原裝進(jìn)口301型鋼片制造,蝕刻鋼網(wǎng)適用于角位及間距大于等于0.4MM的PCB板印刷,適合需抄板及菲林使用,可同時(shí)使用CAD/CAM及曝光方式,視不同的零件可進(jìn)行縮放,不需根據零件位的多少計算價(jià)格.制作時(shí)間快捷。價(jià)格較激光模板便宜.便于客戶(hù)的菲林存檔。


     制作工藝 

    鋼網(wǎng)的制作工藝有:化學(xué)蝕刻法(chemical etch)、激光切割法(laser cutting)、電鑄成型法(electroform)。

     1、化學(xué)蝕刻法(chemical etch) 工藝流程:數據文件PCB→菲林制作→曝光→顯影→蝕刻→鋼片清洗→張 特點(diǎn):一次成型,速度較快點(diǎn);價(jià)格便宜。 缺點(diǎn):易形成沙漏形狀(蝕刻不夠)或開(kāi)口尺寸變大(過(guò)度蝕刻);客觀(guān)因素(經(jīng)驗、藥劑、菲林)影響大,制作環(huán)節較多,累積誤差較大,不適合fine pitch鋼網(wǎng)制作法;制作過(guò)程有污染,不利于環(huán)保。 

    2、激光切割法(laser cutting) 工藝流程:菲林制作PCB→取坐標→數據文件→數據處理→激光切割→打磨→張網(wǎng) 特點(diǎn):數據制作精度高,客觀(guān)因素影響??;梯形開(kāi)口利于脫模;可做精密切割;價(jià)格適中。 缺點(diǎn):逐個(gè)切割,制作速度較慢。 

    3、電鑄成型法(electroform) 工藝流程:基板上涂感光膜→曝光→顯影→電鑄鎳→成型→鋼片清洗→張網(wǎng) 特點(diǎn):孔壁光滑,特別適合超細間距鋼網(wǎng)制作法。 缺點(diǎn):工藝較難控制,制作過(guò)程有污染,不利于環(huán)保;制作周期長(cháng)且價(jià)格太高。 5開(kāi)口設計 鋼網(wǎng)的開(kāi)口設計應考慮錫膏的脫模性,它由三個(gè)因素決定: ①開(kāi)口的寬厚比/面積比;②開(kāi)口側壁的幾何形狀;③孔壁的光潔度。 三個(gè)因素中,后兩個(gè)因素同鋼網(wǎng)的制造技術(shù)決定的,前一個(gè)我們考慮的更多。 因為激光鋼網(wǎng)很好的性?xún)r(jià)比,所以這里我們重點(diǎn)探討激光鋼網(wǎng)的開(kāi)口設計。 首先,我們認識寬厚比和面積比: 寬厚比:開(kāi)口寬與鋼網(wǎng)厚度的比率。 面積比:開(kāi)口面積與孔壁橫截面積的比率,如下圖示: 一般地說(shuō),要獲得好的脫模效果,寬厚比應大于1.5,面積比應大于0.66。 什么時(shí)候考慮寬厚比,什么時(shí)候考慮面積比呢?通常,如果開(kāi)口長(cháng)度沒(méi)有達到寬度的5倍時(shí),應考慮用面積比來(lái)預測錫膏的脫模,其它情況考慮寬厚比。 以下是一些元件的開(kāi)口范例:


    元件類(lèi)型PITCH焊盤(pán)寬度焊盤(pán)長(cháng)度開(kāi)口寬度開(kāi)口長(cháng)度模板厚度寬厚比面積比
    QFP0.635mm0.35mm1.50mm0.30-0.31mm1.45mm0.15-0.18mm1.7-2.10.69-0.85
    QFP0.50mm0.254mm1.25mm0.22-0.24mm1.20mm0.12-0.15mm1.5-2.00.62-0.83
    QFP0.43mm0.20mm1.25mm0.19-0.20mm1.20mm0.10-0.12mm1.6-2.00.68-0.85
    QFP0.30mm0.18mm1.00mm0.15mm0.95mm0.07-0.10mm1.5-2.10.65-0.93
    BGA∮1.27mm∮0.  8mm
    ∮0.  75mm
    0.15-0.18mm
    1.0-1.25
    BGA∮1.0mm∮0.5mm
    ∮0.  48mm
    0.12-0.15mm
    0.80-1.0
    uBGA∮0.8mm∮0.4mm
    ∮0.  40mm
    0.12-0.15mm
    0.67-0.83
    uBGA∮0.8mm∮0.4mm
    □0.  38mm□0.  38mm0.12-0.15mm
    0.63-0.79
    uBGA∮0.5mm∮0.25mm
    □0.  28mm□0.  28mm0.08-0.10mm
    0.70-0.86
    402
    0.5mm0.65mm0.48mm0.635mm0.10-0.12mm
    1.4-1.37
    201
    0.25mm0.40mm0.235mm0.38mm0.08-0.10mm
    0.73-0.91

    當然,對鋼網(wǎng)進(jìn)行開(kāi)口設計時(shí),不能一味地追求寬厚比或面積比而忽略了其它工藝問(wèn)題,如連錫,多錫等。 另外,對于0603(1608)以上的片狀元件,我們應該更多地去考慮怎樣防錫珠。 以上主要講了錫膏工藝鋼網(wǎng)的開(kāi)口設計,下面我們來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下膠水工藝鋼網(wǎng)(SMT模板)的開(kāi)口設計: 膠水因其特性的緣故,開(kāi)口設計經(jīng)驗值很重要。 印膠鋼網(wǎng)開(kāi)口一般開(kāi)成長(cháng)條形或圓孔;非MARK點(diǎn)定位時(shí)應開(kāi)兩個(gè)定位孔。 備注:1、長(cháng)條形的寬度W應為:0.3mm≤W≤2.0mm 2、圓孔的直徑為:


    元件

    0603

    0805

    1206

    3212

    直徑(d)mm

    0.36

    0.55

    0.8

    1.0


    印膠鋼網(wǎng)的厚度一般選擇0.15 mm~0.2mm 鋼網(wǎng)(SMT模板)開(kāi)口設計小技巧:

     1、細間距IC/QFP,為防止應力集中,最好兩頭圓角;開(kāi)方形孔的BGA及0402、0201件也一樣子。 

    2、片狀元件的防錫珠開(kāi)法最好選擇內凹開(kāi)法,這樣可以有效地預防元件墓碑。 

    3、鋼網(wǎng)設計時(shí),開(kāi)口寬度應至少保證4顆最大錫球能順暢通過(guò)。 

    4、后處理 蝕刻及電鑄鋼網(wǎng)一般不做后處理,這里講的鋼網(wǎng)后處理主要針對激光鋼網(wǎng)而言。 因激光切割后會(huì )產(chǎn)生金屬熔渣附著(zhù)于也壁及開(kāi)口處,所以一般要進(jìn)行表面打磨;當然,打磨也不僅僅是除去熔渣(毛刺),它同時(shí)也是對鋼片表面進(jìn)行粗化處理,增加表面摩擦力,以利錫膏滾動(dòng),達到良好的下錫效果。 有必要地話(huà),還可以選擇“電拋光”,對完全除熔渣(毛刺)改善孔壁。 

    5、清洗 SMT鋼網(wǎng)在使用前、中、后、都要進(jìn)行清洗(一般都是用SMT鋼網(wǎng)清洗機清洗): 在使用前應抹拭; 在使用過(guò)程中也要定期擦拭鋼網(wǎng)底部,以保持鋼網(wǎng)脫模順暢; 使用后更要及時(shí)清洗鋼網(wǎng),以便下次還能得到同樣好的脫模效果。 鋼網(wǎng)清洗方式一般有擦拭和超聲波清洗: 擦拭 用預先浸泡了清潔劑的不起毛抹布(或專(zhuān)用鋼網(wǎng)擦拭紙)去擦拭鋼網(wǎng),以清除固化的錫膏或膠劑。 特點(diǎn)是方便、不受時(shí)間限制、成本低; 缺點(diǎn)是能不徹底地清浩鋼網(wǎng),尤其是密間距鋼網(wǎng)。 另外,有些印刷機帶有自動(dòng)擦拭功能,可設定印了幾次后自動(dòng)擦拭鋼網(wǎng)底部。這個(gè)過(guò)程也是用專(zhuān)用的鋼網(wǎng)擦拭紙,而且動(dòng)作前機器會(huì )先噴射清潔劑在紙上。 超聲波清洗 超聲波清洗主要有浸泡式和噴霧式兩種,還有一些廠(chǎng)家用一種半自動(dòng)式的超聲波清洗機清洗鋼網(wǎng)。 清洗劑的選擇 理想的鋼網(wǎng)清洗劑必須是實(shí)用的、有效的、以及對人和環(huán)境都安全的,同時(shí)它還必須能夠很好地清除鋼網(wǎng)上的錫膏(膠劑)?,F在有專(zhuān)門(mén)的鋼網(wǎng)清洗劑,但它可能會(huì )鋼網(wǎng)洗脫,使用時(shí)應慎重。若無(wú)特別要求,可用酒精或去離子水代替鋼網(wǎng)專(zhuān)用清潔劑。 


    使用 SMT鋼網(wǎng)是一個(gè)“嬌氣”的精密模具,因此,使用時(shí)應注意: 

    1、輕拿輕放; 2、使用前應先清洗(抹拭)鋼網(wǎng),以去除運輸過(guò)程攜帶的污物; 3、錫膏或紅膠要攪拌均勻,以免堵塞開(kāi)孔明; 4、印刷壓力調到最佳:以刮刀剛好能刮盡鋼網(wǎng)上的錫膏(紅膠)時(shí)的壓力最好 5、印刷時(shí)最好使用貼板印刷; 6、刮刀行程走完后,可能地話(huà),最好停2~3秒再脫模,且脫模速度不宜過(guò)快; 7、不可用硬物或鋒利的刀具撞擊鋼網(wǎng); 8、鋼網(wǎng)用完后應及時(shí)清洗干凈,并回包裝箱,置于專(zhuān)用儲藏架上。 


    品質(zhì)影響 

    主要有以下幾個(gè)因素會(huì )影響到鋼網(wǎng)的品質(zhì):

    1、制作工藝 前面我們有探討鋼網(wǎng)的制作工藝,可以知道,最好的工藝應當是激光切割后做電拋光處理?;瘜W(xué)蝕刻及電鑄都存在做壽 菲林、曝光、顯影等較易產(chǎn)生誤差的工藝,而且電鑄還受基板不平的影響。

    2、使用的材料 包括網(wǎng)框、絲網(wǎng)、鋼片、粘接膠等。網(wǎng)框必須能承受一定程序的接力且有很好地水平度;絲網(wǎng)最好用聚脂網(wǎng),它能夠長(cháng)時(shí)間保持張力穩定;鋼片最好用304號,且亞光的會(huì )比鏡面的更加利于錫膏(膠劑)滾動(dòng);粘接膠必須強度足夠且能耐一定的腐蝕。 

    3、開(kāi)口設計 開(kāi)口設計的好壞對鋼網(wǎng)品質(zhì)影響最大。前面探討過(guò),開(kāi)口設計應考慮制作工藝,寬厚比、面積比、經(jīng)驗值等。 

    4、制作資料 制作資料的完整與否,也會(huì )影響到鋼網(wǎng)品質(zhì)。資料越全越好。同時(shí),資料并存時(shí)應明確以哪個(gè)為準。還有,一般來(lái)講以數據文件制作鋼網(wǎng)可盡可能減少誤差。 

    5、使用方法 正確地印刷方法能使鋼網(wǎng)品質(zhì)得到保持,反之,不正確地印刷方法如壓力過(guò)大、印刷時(shí)鋼網(wǎng)或PCB不水平等,均會(huì )使鋼網(wǎng)受到損壞。 

    6、清洗 錫膏(膠劑)比較容易固化,若不及時(shí)清洗會(huì )堵塞鋼網(wǎng)開(kāi)口,下次印刷將產(chǎn)生困難。因此,鋼網(wǎng)由機器上取下后或者在印刷機上1小時(shí)不印刷錫膏應及時(shí)清洗干凈。 

    7、儲存 鋼網(wǎng)應用特定的儲存場(chǎng)所,不能隨意亂放,這樣可以避免鋼網(wǎng)受到意外傷害。同時(shí),鋼網(wǎng)不要疊放在一起,這樣即不好拿又可能把網(wǎng)框壓彎。


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