PCB 鋼網(wǎng)主要有以下幾個因素會影響到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(yīng)當(dāng)是激光鋼網(wǎng)切割后做電拋光處理。化學(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),它能夠長時間保持張力穩(wěn)定;鋼片最好用304號,且亞光的會比鏡面的更加利于錫膏(膠劑)滾動;粘接膠必須強(qiáng)度足夠且能耐一定的腐蝕。
3、開口設(shè)計(jì) 開口設(shè)計(jì)的好壞對PCB鋼網(wǎng)品質(zhì)影響最大。前面探討過,開口設(shè)計(jì)應(yīng)考慮制作工藝,寬厚比、面積比、經(jīng)驗(yàn)值等。
4、制作資料 制作資料的完整與否,也會影響到PCB鋼網(wǎng)品質(zhì)。資料越全越好。同時,資料并存時應(yīng)明確以哪個為準(zhǔn)。還有,一般來講以數(shù)據(jù)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大、印刷時PCB鋼網(wǎng)或PCB不水平等,均會使鋼網(wǎng)受到損壞。
6、清洗 錫膏(膠劑)比較容易固化,若不及時清洗會堵塞鋼網(wǎng)開口,下次印刷將產(chǎn)生困難。因此,PCB鋼網(wǎng)由機(jī)器上取下后或者在印刷機(jī)上1小時不印刷錫膏應(yīng)及時清洗干凈。
7、儲存鋼網(wǎng)應(yīng)用特定的儲存場所,不能隨意亂放,這樣可以避免鋼網(wǎng)受到意外傷害。同時,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)簡介 :
鋼網(wǎng)(stencils)也就是SMT模板(SMT Stencil):它是一種SMT專用模具;其主要功能是幫助錫膏的沉積;目的是將準(zhǔn)確數(shù)量的錫膏轉(zhuǎn)移到空PCB上的準(zhǔn)確位置。
SMT工藝的發(fā)展:SMT鋼網(wǎng)(SMT模板)還被應(yīng)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,因此那時叫網(wǎng)板(mask)。開始是尼龍(聚脂)網(wǎng),后來由于耐用性的關(guān)系,就有鐵絲網(wǎng)、銅絲網(wǎng)的出現(xiàn),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?yàn)橐卒P蝕,不銹鋼鋼網(wǎng)就取代了它們,也就是現(xiàn)在的鋼網(wǎng)(SMT Stencil)。
鋼網(wǎng)分類
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(shù)據(jù)文件制作,減少了制作誤差環(huán)節(jié); SMT模板開口位置精度極高:全程誤差≤±4μm; SMT模板的開口具有幾何圖形,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(shù)據(jù)文件 資料必須: PCB:版次正確,無變形、損壞、斷裂; 數(shù)據(jù)文件:偉創(chuàng)新鋼網(wǎng)(SMT模板)加工集團(tuán)可接受多種CAD數(shù)據(jù)格式:GERBER、HPGL、*.JOB、*.PCB、*.GWK、*.CWK、*.PWK、*.DXF、*.PDF;以及下列軟件設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù):PAD2000、POWERPCB、GCCAM4。14、PROTEL、AUTOCADR14(2000) 、CLIENT98、CAW350W、V2001。 數(shù)據(jù)過大時應(yīng)壓縮后傳送,可使用*.ZIP、*.ARJ、*.LZH等任何壓縮格式; 數(shù)據(jù)須含SMT solder paste layer(含有Fiducial Mark數(shù)據(jù)和PCB外形數(shù)據(jù)),還須含有字符層數(shù)據(jù),以便檢查數(shù)據(jù)的正反面、元件類別等。
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? ? ? ? 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(shù)據(jù)格式;它是將PCB信息轉(zhuǎn)化成多種光繪機(jī)能識別的電子數(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格式正式學(xué)名叫“RS274格式”。它已成為PCB行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)格式文件。 GERBER文件結(jié)合Aperture list(亦稱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定義了電路中線路、孔、焊盤或別的圖形的大小及形狀。 GERBER文件有兩種類型: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,通過電化學(xué)的方法,對鋼片進(jìn)行后處理,以改善開口孔壁。 其特點(diǎn)是: 1、孔壁光滑,對超細(xì)間距的QFP/BGA/CSP尤其適合 2、減少SMT模板的擦拭次數(shù),大大提高工作效率 。 電鑄模板(E.F.Stencil) 為順應(yīng)電子產(chǎn)品短、小、輕、薄的要求,超細(xì)體積(如0201)和超密間距(如 ūBGA、CSP)被廣泛應(yīng)用,這樣一來,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(yīng)運(yùn)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上各類元件焊接時對錫膏量要求的不同,就要求同一SMT模板部分區(qū)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(yīng)的PCB bonding位處加做一個小蓋,以避開COB器件達(dá)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(tǒng)減成工藝“電拋光”模板基礎(chǔ)上,增加了特別的后 處理加成工藝——“鍍鎳”,并獲得專利。鍍鎳模板結(jié)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(jù)零件位的多少計(jì)算價格.制作時間快捷。價格較激光模板便宜.便于客戶的菲林存檔。
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(shù)據(jù)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);價格便宜。 缺點(diǎn):易形成沙漏形狀(蝕刻不夠)或開口尺寸變大(過度蝕刻);客觀因素(經(jīng)驗(yàn)、藥劑、菲林)影響大,制作環(huán)節(jié)較多,累積誤差較大,不適合fine pitch鋼網(wǎng)制作法;制作過程有污染,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(biāo)→數(shù)據(jù)文件→數(shù)據(jù)處理→激光切割→打磨→張網(wǎng) 特點(diǎn):數(shù)據(jù)制作精度高,客觀因素影響小;梯形開口利于脫模;可做精密切割;價格適中。 缺點(diǎn):逐個切割,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(xì)間距鋼網(wǎng)制作法。 缺點(diǎn):工藝較難控制,制作過程有污染,不利于環(huán)保;制作周期長且價格太高。 5開口設(shè)計(jì) 鋼網(wǎng)的開口設(shè)計(jì)應(yīng)考慮錫膏的脫模性,它由三個因素決定: ①開口的寬厚比/面積比;②開口側(cè)壁的幾何形狀;③孔壁的光潔度。 三個因素中,后兩個因素同鋼網(wǎng)的制造技術(shù)決定的,前一個我們考慮的更多。 因?yàn)榧す怃摼W(wǎng)很好的性價比,所以這里我們重點(diǎn)探討激光鋼網(wǎng)的開口設(shè)計(jì)。 首先,我們認(rèn)識寬厚比和面積比: 寬厚比:開口寬與鋼網(wǎng)厚度的比率。 面積比:開口面積與孔壁橫截面積的比率,如下圖示: 一般地說,要獲得好的脫模效果,寬厚比應(yīng)大于1.5,面積比應(yīng)大于0.66。 什么時候考慮寬厚比,什么時候考慮面積比呢?通常,如果開口長度沒有達(dá)到寬度的5倍時,應(yīng)考慮用面積比來預(yù)測錫膏的脫模,其它情況考慮寬厚比。 以下是一些元件的開口范例:
元件類型 | PITCH | 焊盤寬度 | 焊盤長度 | 開口寬度 | 開口長度 | 模板厚度 | 寬厚比 | 面積比 |
QFP | 0.635mm | 0.35mm | 1.50mm | 0.30-0.31mm | 1.45mm | 0.15-0.18mm | 1.7-2.1 | 0.69-0.85 |
QFP | 0.50mm | 0.254mm | 1.25mm | 0.22-0.24mm | 1.20mm | 0.12-0.15mm | 1.5-2.0 | 0.62-0.83 |
QFP | 0.43mm | 0.20mm | 1.25mm | 0.19-0.20mm | 1.20mm | 0.10-0.12mm | 1.6-2.0 | 0.68-0.85 |
QFP | 0.30mm | 0.18mm | 1.00mm | 0.15mm | 0.95mm | 0.07-0.10mm | 1.5-2.1 | 0.65-0.93 |
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. 38mm | 0.12-0.15mm | ? | 0.63-0.79 |
uBGA | ∮0.5mm | ∮0.25mm | ? | □0. 28mm | □0. 28mm | 0.08-0.10mm | ? | 0.70-0.86 |
402 | ? | 0.5mm | 0.65mm | 0.48mm | 0.635mm | 0.10-0.12mm | ? | 1.4-1.37 |
201 | ? | 0.25mm | 0.40mm | 0.235mm | 0.38mm | 0.08-0.10mm | ? | 0.73-0.91 |
當(dāng)然,對鋼網(wǎng)進(jìn)行開口設(shè)計(jì)時,不能一味地追求寬厚比或面積比而忽略了其它工藝問題,如連錫,多錫等。 另外,對于0603(1608)以上的片狀元件,我們應(yīng)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)的開口設(shè)計(jì),下面我們來簡單介紹一下膠水工藝鋼網(wǎng)(SMT模板)的開口設(shè)計(jì): 膠水因其特性的緣故,開口設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)值很重要。 印膠鋼網(wǎng)開口一般開成長條形或圓孔;非MARK點(diǎn)定位時應(yīng)開兩個定位孔。 備注:1、長條形的寬度W應(yīng)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)開口設(shè)計(jì)小技巧:
1、細(xì)間距IC/QFP,為防止應(yīng)力集中,最好兩頭圓角;開方形孔的BGA及0402、0201件也一樣子。
2、片狀元件的防錫珠開法最好選擇內(nèi)凹開法,這樣可以有效地預(yù)防元件墓碑。
3、鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)時,開口寬度應(yīng)至少保證4顆最大錫球能順暢通過。
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。 因激光切割后會產(chǎn)生金屬熔渣附著于也壁及開口處,所以一般要進(jìn)行表面打磨;當(dāng)然,打磨也不僅僅是除去熔渣(毛刺),它同時也是對鋼片表面進(jìn)行粗化處理,增加表面摩擦力,以利錫膏滾動,達(dá)到良好的下錫效果。 有必要地話,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(jī)清洗): 在使用前應(yīng)抹拭; 在使用過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(yù)先浸泡了清潔劑的不起毛抹布(或?qū)S娩摼W(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(jī)帶有自動擦拭功能,可設(shè)定印了幾次后自動擦拭鋼網(wǎng)底部。這個過程也是用專用的鋼網(wǎng)擦拭紙,而且動作前機(jī)器會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,還有一些廠家用一種半自動式的超聲波清洗機(jī)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,同時它還必須能夠很好地清除鋼網(wǎng)上的錫膏(膠劑)。現(xiàn)在有專門的鋼網(wǎng)清洗劑,但它可能會鋼網(wǎng)洗脫,使用時應(yīng)慎重。若無特別要求,可用酒精或去離子水代替鋼網(wǎng)專用清潔劑。
使用 SMT鋼網(wǎng)是一個“嬌氣”的精密模具,因此,使用時應(yīng)注意:
1、輕拿輕放; 2、使用前應(yīng)先清洗(抹拭)鋼網(wǎng),以去除運(yùn)輸過程攜帶的污物; 3、錫膏或紅膠要攪拌均勻,以免堵塞開孔明; 4、印刷壓力調(diào)到最佳:以刮刀剛好能刮盡鋼網(wǎng)上的錫膏(紅膠)時的壓力最好 5、印刷時最好使用貼板印刷; 6、刮刀行程走完后,可能地話,最好停2~3秒再脫模,且脫模速度不宜過快; 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(yīng)及時清洗干凈,并回包裝箱,置于專用儲藏架上。
品質(zhì)影響
主要有以下幾個因素會影響到鋼網(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(yīng)當(dāng)是激光切割后做電拋光處理。化學(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),它能夠長時間保持張力穩(wěn)定;鋼片最好用304號,且亞光的會比鏡面的更加利于錫膏(膠劑)滾動;粘接膠必須強(qiáng)度足夠且能耐一定的腐蝕。
3、開口設(shè)計(jì) 開口設(shè)計(jì)的好壞對鋼網(wǎng)品質(zhì)影響最大。前面探討過,開口設(shè)計(jì)應(yīng)考慮制作工藝,寬厚比、面積比、經(jīng)驗(yàn)值等。
4、制作資料 制作資料的完整與否,也會影響到鋼網(wǎng)品質(zhì)。資料越全越好。同時,資料并存時應(yīng)明確以哪個為準(zhǔn)。還有,一般來講以數(shù)據(jù)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大、印刷時鋼網(wǎng)或PCB不水平等,均會使鋼網(wǎng)受到損壞。
6、清洗 錫膏(膠劑)比較容易固化,若不及時清洗會堵塞鋼網(wǎng)開口,下次印刷將產(chǎn)生困難。因此,鋼網(wǎng)由機(jī)器上取下后或者在印刷機(jī)上1小時不印刷錫膏應(yīng)及時清洗干凈。
7、儲存 鋼網(wǎng)應(yīng)用特定的儲存場所,不能隨意亂放,這樣可以避免鋼網(wǎng)受到意外傷害。同時,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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