SMT貼片加工模板的分類及特點(diǎn)詳解

好的SMT貼片加工模板得到好的打印成果，然后主動(dòng)化協(xié)助使其成果能夠重復(fù)。”
模板的收購(gòu)不僅是裝置技能的第一步，它也是最重要的一步。模板的首要功能是協(xié)助錫膏的堆積(deposition)。意圖是將精確數(shù)量的資料搬運(yùn)到光板(bare PCB)上精確的方位。錫膏阻塞在模板上越少，堆積在SMT貼片加工電路板上就越多?！∧０逯圃旒寄?br />模板制造的三個(gè)首要技能是，化學(xué)蝕刻(etch)、激光(laser)切開和電鑄成形(electroform)。每個(gè)都有共同的長(zhǎng)處與缺陷?；瘜W(xué)蝕刻和激光切開是遞減(substractive)的技能、電鑄成形是一個(gè)遞加的技能。因而，某些參數(shù)比擬，如價(jià)錢，能夠是歸于蘋果與橘子的比擬。但，首要的思考大概是與本錢和周轉(zhuǎn)時(shí)刻相適應(yīng)的功能。
一般，當(dāng)用于最緊的距離為0.025"以上的使用時(shí)，化學(xué)腐蝕(chem-etched)模板和其它技能相同有用。相反，當(dāng)處置0.020"以下的距離時(shí)，大概思考激光切開和電鑄成形的模板。盡管后邊類型的SMT貼片加工模板對(duì)0.025"以上的距離也很好，但對(duì)其價(jià)錢和周期時(shí)刻能夠就難說了。
化學(xué)蝕刻的模板
化學(xué)蝕刻的SMT貼片加工模板是模板國(guó)際的首要類型。它們本錢最低，周轉(zhuǎn)最快?；瘜W(xué)蝕刻的不銹鋼模板的制造是通過在金屬箔上涂抗蝕保護(hù)劑、用銷釘定位感光東西將圖形曝光在金屬箔雙面、然后運(yùn)用雙面技能一起從雙面腐蝕金屬箔。因?yàn)榧寄苁请p面的，腐蝕劑穿過金屬所發(fā)生的孔，或開口，不僅從頂面和底面，并且也水平地腐蝕。該技能的固有特性是構(gòu)成刀鋒、或沙漏形狀。當(dāng)在0.020"以下距離時(shí)，這種形狀發(fā)生一個(gè)阻止錫膏的時(shí)機(jī)，這個(gè)缺陷能夠用叫做電拋光(electropolishing)的增強(qiáng)技能來減小。
電拋光是一種電解后端技能，“拋光”孔壁，成果外表摩擦力削減、錫膏開釋杰出和空泛削減。它也可大大削減模板底面的清潔。電拋光是通過將金屬箔接到電極上并把它浸入酸浴中來到達(dá)的。電流使腐蝕劑首要腐蝕孔的較粗糙外表，對(duì)孔壁的作用大于對(duì)金屬箔頂面和底面的作用，成果得到“拋光”的作用。然后，在腐蝕劑對(duì)頂面和底面作用之前，將金屬箔移走。這樣，孔壁外表被拋光，因而錫膏將被刮刀有用地在模板外表上翻滾(而不是推進(jìn))，并填滿孔洞。
關(guān)于0.020"以下距離的改善錫膏開釋的另一個(gè)技能是梯形截臉龐(TSA, trapezoidal section apertures)。
梯形截臉龐(TSA)是在模板的接觸面(或底面)比刮刀面(或頂面)尺度大0.001~0.002"的開孔。梯形截臉龐可用兩種辦法來完結(jié)：通過挑選性潤(rùn)飾特別組件，即雙面顯影東西的接觸面尺度做得比刮刀面大；或許悉數(shù)梯形截臉龐的模板，它能夠通過改動(dòng)腐蝕劑噴霧的頂面與底面的壓力設(shè)定來發(fā)生。當(dāng)通過電拋光后，孔壁的幾許形狀可答應(yīng)0.020"以下距離的錫膏開釋。別的，得到的錫膏堆積是一個(gè)梯形“磚”的形狀，它推進(jìn)組件的安穩(wěn)貼裝和較少的錫橋。
向下臺(tái)階(stepdown)，或雙層面(dual-level)模板，能夠簡(jiǎn)略地通過化學(xué)蝕刻技能發(fā)生。該技能通過構(gòu)成向下臺(tái)階的孔來削減所挑選的組件的錫量。例如，在同一描繪中，大都0.050"~0.025"距離的組件(一般需要0.007"厚度的模板)和幾個(gè) 0.020"距離的QFP(quad flat pack)在一起，為了削減QFP的錫膏量，這個(gè)0.007"厚度的模板可制出一個(gè)0.005"厚度的向下臺(tái)階區(qū)域。向下臺(tái)階大概總是在模板的刮刀面，因?yàn)槟０宓慕佑|面必須在整個(gè)板上水平的。盡管如此，推薦在QFP與周圍組件之間供給至少0.100"的距離，以答應(yīng)刮刀在模板兩個(gè)水平上徹底地分配錫膏。
化學(xué)蝕刻的模板關(guān)于發(fā)生半蝕刻(half-etched)基準(zhǔn)點(diǎn)(fiducial)和字幕稱號(hào)也是最佳的。用于打印機(jī)視覺體系對(duì)中的基準(zhǔn)點(diǎn)能夠半蝕刻，然后填充黑色樹脂，供給視覺體系簡(jiǎn)略辨認(rèn)的、與潤(rùn)滑的金屬布景的對(duì)比度。包括零件編號(hào)、制造日期和其它有關(guān)信息的字幕塊也能夠在模板上半蝕刻出來，用作標(biāo)識(shí)用處。兩個(gè)技能都是通過只顯影雙面的一半來完結(jié)的。
化學(xué)蝕刻的約束。除了刀鋒形邊際的缺陷之外，化學(xué)腐蝕的模板有別的一個(gè)約束：縱橫比(aspect ratio)。簡(jiǎn)略地說，該比率約束依照手邊的金屬厚度可蝕刻的最小孔開口。典型地，關(guān)于化學(xué)蝕刻的模板，縱橫比界說為1.5 : 1。因而，關(guān)于0.006"厚度的模板，最小的孔開口將是0.009"(0.006"x1.5=0.009")。相比之下，關(guān)于電鑄成形的和激光切開的模板，縱橫比為1 : 1，即通過任何一種技能可在0.006"厚度的模板上發(fā)生0.006"的開口。
電鑄成形(Electroforming)
電鑄成形，一種遞加而不是遞減的技能，制造出一個(gè)鎳金屬SMT貼片加工模板，具有共同的密封(gasketing)特性，削減錫橋和對(duì)模板底面清潔的需要。該技能供給近乎完滿的定位，沒有幾許形狀的約束，具有內(nèi)涵梯形的潤(rùn)滑孔壁和低外表張力，改善錫膏開釋。
通過在一個(gè)要構(gòu)成開孔的基板(或芯模)上顯影光刻膠(photoresist)，然后逐一原子、逐層地在光刻膠周圍電鍍出模板。正如圖五中所看到的，鎳原子被光刻膠偏轉(zhuǎn)，發(fā)生一個(gè)梯形布局。然后，當(dāng)模板從基板取下，頂面變成接觸面，發(fā)生密封作用?？商暨x0.001 ~ 0.012" 規(guī)模的接連的鎳厚度。該技能比擬理想地合適超密距離(ultra-fine-pitch)需要(0.008~0.016")或許其它使用。它可到達(dá)1 : 1的縱橫比。
至于缺陷，因?yàn)橛|及一個(gè)感光東西(盡管單面)能夠存在方位不正。若是電鍍技能不均勻，會(huì)失掉密封作用。還有，密封“塊”能夠會(huì)去掉，若是清潔進(jìn)程太用力。
激光切開的模板
直接從客戶的原始Gerber數(shù)據(jù)發(fā)生，激光切開不銹鋼模板的特點(diǎn)是沒有拍攝過程。因而，SMT貼片加工消除了方位不正的時(shí)機(jī)。模板制造有杰出的方位精度和可再生產(chǎn)性。Gerber文件，在作必要修正后，傳送到(和直接驅(qū)動(dòng))激光機(jī)。物理干與少，意味著犯錯(cuò)時(shí)機(jī)少。盡管有激光光束發(fā)生的金屬熔渣(蒸騰的熔化金屬)的首要疑問，但如今的激光切開器發(fā)生很少簡(jiǎn)略鏟除的熔渣。
也有疑問呈現(xiàn)，就是孔周圍呈現(xiàn)“扇貝狀”的外形，SMT貼片加工形成孔壁粗糙。盡管這會(huì)添加外表摩擦力，但粗糙都是在筆直面的。可是，比來的激光機(jī)器有內(nèi)部視覺體系，它答應(yīng)金屬箔以無邊框的條件切開。這是很有含義的，因?yàn)槟０宓闹圃炷軌蛳韧ㄟ^化學(xué)腐蝕規(guī)范距離的組件，然后激光切開密距離(fine-pitch)的組件。這種“混合”或聯(lián)系的模板，得到兩種技能的長(zhǎng)處，降低本錢和更快的周轉(zhuǎn)。別的，整個(gè)模板能夠電拋光，以供給潤(rùn)滑的孔壁和杰出的錫膏開釋。激光切開技能的首要缺陷是機(jī)器單個(gè)地切開出每一個(gè)孔。天然，孔越多，花的時(shí)刻越長(zhǎng)，模板本錢越高。盡管如此，若是描繪答應(yīng)，能夠通過使用混合模板技能來降低本錢。依照激光光束的焦點(diǎn)，梯形孔主動(dòng)發(fā)生?？椎拈_口實(shí)際上從模板的接觸面切開；然后模板翻轉(zhuǎn)以刮刀面朝上裝置。
激光技能是僅有答應(yīng)現(xiàn)有的模板進(jìn)行返工的技能，SMT貼片加工如增強(qiáng)孔、擴(kuò)大現(xiàn)有的孔或增強(qiáng)基準(zhǔn)點(diǎn)。
其它前進(jìn)
除了激光切開與電鑄成形之外，模板制造中的最重要前進(jìn)是電子數(shù)據(jù)搬運(yùn)。近如1995年，供給給模板制造商的大都圖像都是膠片正片(film positive)，一比一地合作光銅上的圖形。組件開孔的潤(rùn)飾觸及重復(fù)的拍攝竅門和手工操作。該技能也決議于所供給膠片正片的質(zhì)量。最終，分步重復(fù)圖像是一項(xiàng)深重的使命。
今日，通過調(diào)制解調(diào)器(modem)和電子郵件的電子文件傳送是即時(shí)供給圖形數(shù)據(jù)的最常見辦法。挑選性潤(rùn)飾、分步重復(fù)圖形、和幾許形狀變換能夠簡(jiǎn)略并且精確地完結(jié)。還有，因?yàn)橄四z片正片的郵遞，周轉(zhuǎn)時(shí)刻簡(jiǎn)直能夠削減一整天。
有了Gerber文件的傳送，焊盤(pad)的幾許形狀能夠從正方形和矩形改動(dòng)成“home plate”、“格子”、“拉鏈”等形狀，作為削減錫膏量的一種辦法。通過修正幾許形狀來調(diào)理錫膏量，聯(lián)系挑選正確的金屬板厚度，也能夠消除臺(tái)階(stepdown)板的需要。單一厚度的模板，通過恰當(dāng)描繪，從技能的視點(diǎn)看總是比雙級(jí)東西非常好。
膠劑模板(Adhesive Stencil)
電子文件也使計(jì)算機(jī)輔助描繪(CAD)操作員可簡(jiǎn)略地決議一個(gè)焊盤形狀的質(zhì)心點(diǎn)。有這個(gè)才能，描繪文件中錫膏層可變換成圓形和橢圓形。示組件尺度而定。因而，可制造一塊模板來“打印”，而不是滴膠。打印比滴膠快，將這種設(shè)備讓給其它作業(yè)上面。
返工模板
一個(gè)比擬近期的立異發(fā)生在返修(rework)范疇。如今有“小型的”模板，專門描繪用來返工或翻修單個(gè)組件。可采辦單個(gè)組件的SMT貼片加工模板，如規(guī)范的QFP和球柵陣列(BGA)。當(dāng)然也有相應(yīng)的刮板，或小型刮刀。
價(jià)錢比擬
化學(xué)腐蝕模板的價(jià)錢是有結(jié)構(gòu)尺度唆使的。盡管金屬箔是模板制造進(jìn)程中的要點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)是單一的、最貴的固定本錢。其尺度很大程度上由打印機(jī)類型決議?？墒牵蟠蠖即蛴C(jī)可接收不止一個(gè)結(jié)構(gòu)尺度。(結(jié)構(gòu)尺度是工業(yè)規(guī)范)。大都模板供貨商堅(jiān)持必定庫(kù)存的規(guī)范結(jié)構(gòu)，尺度規(guī)模從5×5" ~ 29×29"。因?yàn)榭盏慕饘俨惧X沒有結(jié)構(gòu)的那幺多，金屬厚度對(duì)價(jià)錢沒有影響。并且因?yàn)橐磺锌锥际且黄鹞g刻的，其數(shù)量也是無關(guān)緊要的。
電鑄成形模板價(jià)錢首要是由金屬厚度唆使的。電鍍到所期望的厚度是首要的思考：厚的模板比薄的模板本錢低。
激光切開模板價(jià)錢是依照描繪的孔數(shù)。
激光一次切開一個(gè)孔，即孔越多，本錢越高。還要加上所需要的結(jié)構(gòu)尺度。一個(gè)用激光切開密距離和化學(xué)腐蝕規(guī)范距離組件的混合模板，當(dāng)需要許多開孔時(shí)，能夠是本錢有用的辦法?？墒?，關(guān)于少于2500個(gè)孔的描繪，徹底用激光切開整個(gè)模板或許更本錢低。
定論
不論現(xiàn)代外表貼裝裝置的需要能夠是什幺，SMT貼片加工當(dāng)前有一個(gè)模板技能滿意這個(gè)需要。一些討論過的立異，如梯形截臉龐、混合模板和電子數(shù)據(jù)傳送的優(yōu)勢(shì)，都在曩昔三或四年得到開展和改善。SMT貼片加工模板工業(yè)傳統(tǒng)上現(xiàn)已不僅對(duì)新的需要快速反應(yīng)，并且在這些跋涉中的開展中走在前面。