1.鋼板開孔技術簡介解析

SMTTechnologyDevelopmentCommitteeSMTTechnologyCenterSMT技術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構四鋼板的演變五鋼板的制造技術六造制技術的比較目前,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技術已成為主流﹒最近更是隨著超精密Pitch(≦0.4mm)的零件的應用.對我們錫膏印刷制程提出強有力的挑戰(zhàn).同時對鋼板設計的要求也越來越高.序言鋼板的作用鋼板的主要功能是幫助錫膏的沉積(deposition)。目的是將準確數(shù)量的材料轉移到光板(barePCB)上準確的位置。錫膏阻塞在鋼板上越少，沉積在電路板上就越多。因此，當在印刷過程中某個東西出錯的時候，第一個反應是去責備模板。可是，應該記住，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、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）鋼板的結構

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,因為金屬絲網(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)連接鋼板的結構鋼板的結構網(wǎng)框鋼片絲網(wǎng)A.鋼片﹕鋼片材質的好壞直接影響鋼板使用壽命和印刷效果﹐選用鋼片材質﹕SUS304H﹐使用壽命達到20萬次以上特點﹕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。

鋼板的結構網(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漆（S224）。同時，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)印刷機的要求而定，以DEK265和MPMUP3000機型為例，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,黃銅因為其抗強度僅為27.0001b,而顯得太軟,所以,黃銅制成的印刷模板在制程中,取置及貯存時均易變形受損。而不銹鋼,因其抗強度為163.0001b之高,故不易變形受損,因為很耐用,不銹鋼的缺點是蝕刻為困難.模板的結構模板的演變尼龍/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）鋼板制造技術鋼板制造的三個主要技術是，化學蝕刻(chemicaletching)、激光切割(lasercutting)和電鑄成形(electroforming)。每個都有獨特的優(yōu)點與缺點。化學蝕刻和激光切割是遞減(substractive)的工藝、電鑄成形是一個遞增的工藝。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)模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模板。雖然后面類型的模板對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

化學蝕刻的模板是模板世界的主要類型。它們成本最低，周轉最快?；瘜W蝕刻的不銹鋼模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、然后使用雙面工藝同時從兩面腐蝕金屬箔。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。該技術的固有特性是形成刀鋒、或沙漏形狀(圖一)?；瘜W蝕刻的缺點:

這個方法對引腳間距為0.65mm或更大的組件是可接受的。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)的增強工藝來減小。改進錫膏釋放的另一個技術是梯形截面孔(TSA,trapezoidalsectionapertures)，可以進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，制作出一個鎳金屬模板，具有獨特的密封(gasketing)特性，減少錫橋和對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，具有內在梯形的光滑孔壁和低表面張力，改進錫膏釋放。

電鑄成形的缺點:

因為涉及一個感光工具(雖然單面)可能存在位置不正。如果電鍍工藝不均勻，會失去密封效果。還有，如果清洗過程太用力，密封“塊”可能會去掉。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是沒有攝影步驟。因此，消除了位置不正的機會。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。激光技術是唯一允許現(xiàn)有的模板進行返工的工藝。鋼板(Stencil)開孔動技術三種工藝流程的比較﹕三種工藝流程的比較﹕鋼板(Stencil)開孔動技術SL-600*600切割機1）大理石基座的固體剛性結構保證了加工的高精度和高穩(wěn)定性2）X軸Y軸線性光柵校準系統(tǒng)保證位置精度，全程誤差<+5um,重復精度〈+3um，分辯率0.5um。激光鋼板制作管制項目: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，達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)過大時應壓縮后傳送，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文件學名：RS274格式它是將PCB信息轉化成多種光繪機能識別電子數(shù)據(jù)，亦稱光繪文件GERBER文件是一種有X、Y坐標和附加命令的軟件結構GERBER文件結合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，也含D-Code文件RS274D：含X、Y坐標，不含D-Code文件GERBER文件類型技術的進步電子數(shù)據(jù)轉移

除了激光切割與電鑄成形之外，模板制作中的最重要進步是電子數(shù)據(jù)轉移。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量。最后，分步重復圖片是一項繁重的任務。

膠劑模板(AdhesiveStencil)

電子文件也使計算機輔助設計(CAD)操作員可容易地決定一個焊盤形狀的質心點。有這個能力，設計文件中錫膏層可轉換成圓形和橢圓形。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，將這種設備讓給其它工作上面。技術的進步返工模板一個比較近期的創(chuàng)新發(fā)生在返修(rework)領域。現(xiàn)在有“小型的”模板，專門設計用來返工或翻修單個組件?？少徺I單個組件的模板，如標準的QFP和球柵陣列(BGA)。當然也有相應的刮板，或小型刮刀。技術的進步價格比較

化學腐蝕模板的價格是有框架尺寸驅使的。雖然金屬箔是模板制作過程中的重點，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類型決定?？墒?，大多數(shù)印刷機可接納不止一個框架尺寸。(框架尺寸是工業(yè)標準)。多數(shù)模板供應商保持一定庫存的標準框架，尺寸范圍從5x5"~29x29"。因為空的金屬箔成本沒有框架的那么多，金屬厚度對價格沒有影響。并且由于所有孔都是同時蝕刻的，其數(shù)量也是無關緊要的。電鑄成形模板價格主要是由金屬厚度驅使的。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。激光切割模板價格是按照設計的孔數(shù)激光一次切割一個孔，即孔越多，成本越高。還要加上所要求的框架尺寸。一個用激光切割密間距和化學腐蝕標準間距組件的混合模板，當要求許多開孔時，可能是成本有效的方法?？墒?，對于少于2500個孔的設計，完全用激光切割整個模板也許更成本低。價格比較幾種鋼板的比較STENCIL相關知識了解----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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工程單位負責制定<<無鉛鋼板制作規(guī)範>>,該規(guī)范須清楚說明鋼片厚度,開孔制作方式及鋼板上對應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>>及時送達鋼板制作廠商

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Additive法保護膜形成Etching保護膜電鍍結束結束結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