10.钢板开孔技术简介

鋼板開孔 技朮簡介
目 录
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
一、序言
目前,隨著世界高科技的飛速發展﹐電子產品已向 小型化和高功能化發展﹐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.同時對 鋼板設計的要求也越來越高.
二、鋼板的作用
鋼板的定义 ：一种SMT专用模具（又稱模板） 鋼板的主要功能是帮助锡膏的沉积(deposition)。目 的是将准确数量的材料转移到光板(bare PCB)上准确的 位置。锡膏阻塞在鋼板上越少，沉积在电路板上就越 多。因此，当在印刷过程中某个东西出错的时候，第 一个反应是去责备鋼板。可是，应该记住，还有比鋼 板更重要的参数，可影响其性能。这些变量包括印刷 机、锡膏的颗粒大小和黏度、刮刀的类型、材料、硬 度、速度和压力、鋼板从PCB的分离(密封效果)、阻焊 层的平面度、和元件的平面性。
5.3.1 SL-600*600切割机 1)大理石基座的固体 刚性结构保证了加工的 高精度和高稳定性 2)X轴Y轴线性光栅 校准系统保证位置精度， 全程误差<+5um,重复精 度〈+3um，分辩率 0.5um。
5.3.2 激光切割鋼板制作管制項目: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 光斑大小 30~35 μm 波長 頻率 5KHz 切割速度 根據刀具進行調節 金屬板厚度 0.1~0.15mm 張网方式 張网力量 35~40N/Cm 金屬板扭曲度
四、鋼板的演變
尼龙/聚脂 网板 铁/铜丝 网板
网板 （MASK）
铁/铜 鋼板 鋼板 （STENCIL） 不锈钢 鋼板
五、鋼板的制造技術
5.1 化学蚀刻的鋼板 5.2 电铸成形(Electroforming) 5.3 激光切割的鋼板
鋼板制造的三个主要技术是，化学蚀刻(chemical etching)、激光切割(laser cutting)和电铸成形 (electroforming)。每个都有独特的优点与缺点。化学蚀 刻和激光切割是递减(substractive)的工艺、电铸成形是 一个递增的工艺。通常，当用于最紧的间距为0.025"以 上的应用时，化学腐蚀(chem-etched)鋼板和其它技术同 样有效。相反，当处理0.020"以下的间距时，应该考虑 激光切割和电铸成形的鋼板。虽然后面类型的鋼板对 0.025"以上的间距也很好，但对其价格和周期时间可能 就难说了。
5.1 化学蚀刻的鋼板
化学蚀刻的鋼板是鋼板世界的主要类型。它们成 本最低，周转最快。化学蚀刻的不锈鋼鋼板的制作是 通过在金属箔上涂抗蚀保护剂、用销钉定位感光工具 将图形曝光在金属箔两面、然后使用双面工艺同时从 两面腐蚀金属箔。由于工艺是双面的，腐蚀剂穿过金 属所产生的孔，或开口，不仅从顶面和底面，而且也 水平地腐蚀。该技术的固有特性是形成刀锋、或沙漏 形状(見下图)。
圖一
5.2 电铸成形(Electroforming)
电铸成形，一种递增 而不是递减的工艺，制作 出一个镍金属鋼板，具有 独特的密封(gasketing)特 性，减少锡桥和对鋼板底 面清洁的需要。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 面张力，改进锡膏释放。
GERBER文件:学名RS274格式,它是将PCB信息转化成 多种光绘机能识别电子数据，亦称光绘文件GERBER 文件是一种有X、Y坐标和附加命令的软件结构 GERBER文件类型:GERBER文件结合Aperture list(亦称 D-Code)文件，定义了图形形状及大小。D-Code定义了 电路中的线路、孔、焊盘或别的图形的大小及形状 RS274X：含X、Y 坐标，也含D-Code文件RS274D： 含X、Y 坐标，不含D-Code文件
鋼板一般由黃銅或不鏽鋼制成,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 27.000 1b ,而顯得太軟,所以,黃銅制成的印刷鋼板在制 程中,取置及貯存時均易變形受損。而不鏽鋼,因其抗強 度為163.000 1b之高,故不易變形受損,因為很耐用,不鏽 鋼的缺點是蝕刻為困難.
蝕刻鋼板切片
普通激光切 割鋼板切片
電拋激光射 鋼板切片
6.2 制作方案的比較
鋼板製作 ﹕ 工程單位負責制定<<無鉛鋼板製作規範>>, 該規範 須清楚說明鋼片厚度,開孔製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, 並將最新的<< 無鉛鋼板製作規範>>及時送達鋼板製作廠商
目前一般無鉛鋼網厚度為0.13mm
鋼片
絲網
張網采用红胶+铝胶带方式，在铝框与胶粘接处，须 均匀刮上一层保护漆（S224）。同时，为保证网板有足 够的张力( 规定不小于30牛顿/cm)和良好的平整度 C.網框:框架尺寸根据印刷机的要求而定，以DEK265和 MPM UP3000机型为例，框架尺寸为29′*29′(inch) ， 采
用铝合金, 框架型材规格为1.5′*1.5′(inch)
5.3.3 激光切割鋼板的后处理 表面打磨 去除开口处熔渣（毛刺） 增加表面摩擦力，以利锡膏 滚动，达到良好下锡
电抛光
有必要地话，可选择电 抛光以完全去除熔渣，改善 孔壁 与电铸媲美的电抛光鋼板
5.3.4 激光切割鋼板制作所需的资料
(1)空基板(版次正确，无变形/损坏/断裂) (2)菲林(SMD及丝印层，无折痕，未受冷受热) (3)數據文件(须含SMT solder paste layer(含有 Fiducial Mark数据和PCB外形数据)还须含有字符层数 据，以便检查正反面、元件类别等数据过大时应压缩 后传送，可使用*.ZIP、 *.ARJ、 *.LZH等任何压缩格 式) GEBER、HPGL、*.JOB、*.PCB、*.GWK、 *.CWK、*.PWK、*.DXFPADS2000、POWERPCB、 GCCAM4.14、PROTEL、AUTOCADR14(2000)、 CLIENT98、CAM350V、V2001
六、造制技術的比較
6.1 價格比較 6.2 制作方案的比較 6.3 工藝流程的比較
6.1 價格比較
1.化学腐蚀鋼板的价格是有框架尺寸驱使的。虽然 金属箔是鋼板制作过程中的重点，但框架是单一的、 最贵的固定成本。其尺寸很大程度上由印刷机类型决 定。可是，大多数印刷机可接纳不止一个框架尺寸。 (框架尺寸是工业标准)。多数鋼板供应商保持一定库存 的标准框架，尺寸范围从5x5" ~ 29x29"。因为空的金 属箔成本没有框架的那么多，金属厚度对价格没有影 响。并且由于所有孔都是同时蚀刻的，其数量也是无 关紧要的。
三、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 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
金屬板與張网連接
鋼板 網框
鋼板金屬 板部分
鋼板張 網部分
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 ﹐使用寿命 網框 达到20万次以上 特點﹕硬度高﹐無磁性﹐耐 腐蝕。 B.絲網﹕絲網選用100目鋼 絲網﹐張力大平整度好﹐熱 膨脹系數與不銹鋼片相匹配 不易變形。
2.电铸成形鋼板价格主要是由金属厚度驱使的。电 镀到所希望的厚度是主要的考虑：厚的鋼板比薄的 鋼板成本低。 3.激光切割鋼板价格是按照设计的孔数－激光一次 切割一个孔，即孔越多，成本越高。还要加上所要 求的框架尺寸。一个用激光切割密间距和化学腐蚀 标准间距元件的混合鋼板，当要求许多开孔时，可 能是成本有效的方法。可是，对于少于2500个孔的 设计，完全用激光切割整个鋼板也许更成本低。
化學蝕刻的缺點:这个方法对引脚 间距为0.65mm或更大的元件是可 接受的。当在0.020mm以下间距 时，这种形状产生一个阻碍锡膏 的机会，这个缺陷可以用叫做电 抛光(electropolishing)的增强工艺 来减小。改进锡膏释放的另一个 技术是梯形截面孔(TSA, trapezoidal section apertures)，可以 进一步提个感光工具(虽然单面)可能存在位置 不正。如果电镀工艺不均匀，会失去密封效果。还 有，如果清洗过程太用力，密封“块”可能会去掉。
5.3 激光切割的鋼板
直接从客户的原始Gerber数据产生，激光切割不锈 鋼鋼板的特点是没有摄影步骤。因此，消除了位置不 正的机会。鋼板制作有良好的位置精度和可再生产性。 Gerber文件，在作必要修改后，传送到(和直接驱动)激 光机。物理干涉少，意味着出错机会少。虽然有激光 光束产生的金属熔渣(蒸发的熔化金属)的主要问题，但 现在的激光切割器产生很少容易清除的熔渣。激光技 术是唯一允许现有的鋼板进行返工的工艺。
制作方式為激光切割+電拋光
6.3 工藝流程的比較