电铸钢板基本知识

91.82
EP
LASER ETCH 模板类型
EF
数据摘自 COOKSON 〈无铅模板设计〉
8
电铸模板明显改善 SMT 工艺
※提高Fine Pitch 焊膏脱膜率
※提高 Fine Pitch焊膏释放厚度的均匀性 ※避免激光模板自身不良带来的印刷缺陷 ※模板反面呈镜面光滑, 适合免清洗工艺 ※非常适合无铅焊膏Fine Pitch 印刷 ※改善PCB翘曲尤其是FPC不平整带来的印刷不良 ※改善锡膏润湿性不够引起的焊膏脱膜不良
22
SMT 电铸钢板
uBGA
uBGA
STEP UP
COB 钢板
23
10
常见Fine Pitch电铸模板 开孔设计及厚度选择
器件 Pitch 焊盘宽 焊盘长 QFP 0.5 0.3 1.25 QFP 0.4 0.25 1.25 QFP 0.3 0.2 1 0402 N/A 0.5 0.65 0201 N/A 0.25 0.4 01005 N/A 0.2 0.2 µBGA 1 D0.38 D0.38 CSP 0.5 D0.30 D0.30
Hale Waihona Puke Baidu
5
电铸模板与微细间距印刷
Laser 0201
E-Form 0201
数据摘自 COOKSON 〈无铅模板设计〉
在0201、CSP等精密元件印刷中, 电铸模板比激光、电抛光模板 具有较优良的焊膏释放性能， 焊膏厚度均匀性优异，焊膏成型 良好，无拔尖、塌锡等印刷不良。
6
２０ｍｉｌ ＱＦＰ焊膏印刷厚度变化
焊膏厚度变化量 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 18.5
%
9.4
8.7 5.6
ETCH
LASER 模板类型
EP
EF
数据摘自 COOKSON 〈无铅模板设计〉
7
２０ ｍｉｌ BGA / CSP 焊膏厚度比
印刷焊膏厚度比 100
厚度比例
80 60 40 20 0
79.34 61.08 52.3
推荐值 0.125 0.12 0.1 0.12 0.1 0.08 0.12 0.1
11
数据摘自 COOKSON 〈无铅模板设计〉
电铸钢板 01005 解决方案
电铸工艺以其优异的 孔壁光滑特性成为 01005 元件印刷钢板唯一 选择，美微科技以精密制造能力和丰富的 01005 设计经验，为客户 提供精密钢板解决方案，如下为范例参考：
01005 chip 案例 1 案例 2 焊盘长 度 0.19 0.2 焊盘宽 度 0.19 0.2 焊盘间 距 0.3 0.3 开孔长 度 0.18 0.19 开孔宽 度 0.18 0.19 开孔间 距 0.3 0.3 钢板厚 度 0.08 0.08 备注
开孔正方形，带圆角 开孔正方形，带圆角
01005 电铸钢板开孔图
9
第三章 电铸模板开孔设计
电铸模板开孔设计基本遵从模板设计的两大指标值， 即面积比> 0.60, 宽厚比 > 1.20 : 在保证足够锡量的情况下应使锡膏有效释放 三球定律：至少有三个最大直径的锡珠能排 在模板的厚度方向和最小开孔的宽度方向 宽厚比(Aspect Ratio) : W/T>1.2 面积比(Area Ratio) ： (LW)/ [2(L+W) T] >0.60
19
六、 电铸沉积
20
电铸模板反面{与 PCB 焊盘接触面形成特有的孔边缘密 封环,保证模板印刷时与PCB接触紧密，有效减少焊膏印 刷渗印引起的桥接, 锡珠等不良, 为0402,0201, 01005 等精密印刷提供保证
21
电铸模板优越性能
※镍质表面低结合力及锥形孔壁，以利于焊球滚动及脱模；
※位置精度和开孔精度高，适合于超细间距焊盘；
1
不同模板开孔形状比较
蚀刻模板, 精度 差,价格低廉
激光模板, 精度较 好,但孔壁有烧结 条纹及毛刺
电铸模板, 孔壁 光滑,释放锥度 大,P面有密封环
2
电铸模板与微细间距印刷
电铸模板开孔 孔侧壁光滑
激光切割 / 电抛光 孔侧壁木条纹状
光滑的开孔侧壁为细间距印刷提供可靠的焊膏 释放比例， 可极大减小因孔壁粗糙，脱膜不佳 而造成的空焊、翘立、锡珠等不良
≤8um 近双锥形 ≤2μ m 1~2 天 较好
≤15um
≤5um 3-6℃ ≤0.1μm 3~4 天 非常适合
清洗难易
表面硬度Hv 脱膜难易
不易
350 难
不易
360~380 一般
一般
360~380 较好
容易
450 ~550 优
4
常见 Fine Pitch器件对应 SMT 模板推荐
Fine Pitch 器件 BGA 20 BGA 30 BGA 50 6 mil wide QFP aperture 8 mil wide QFP aperture 10 mil wide QFP aperture 12 mil wide QFP aperture 0402 chip components 0201 chip components 01005 chip components Flip Chip 面积比 0.5 to 0.7 0.6 to 0.8 1.1 to 1.6 0.52 to 0.56 0.67 to 0.74 0.80 to 0.91 0.92 to 1.07 0.80 to 1.00 0.60 to 0.75 0.60 to 0.75 0.50 to 0.65 推荐模板类型 电铸 电铸 / 电抛光 均可 电铸 电铸 电铸 / 电抛光 / 激光 均可 电铸 / 电抛光 电铸 电铸 电铸
放大 180 X
12
第四章 电铸模板的制作工艺
电铸模板区别于蚀刻、激光减成工艺相比，电铸工艺结 合光电加工及电化学沉积技术，以金属离子逐层沉积成整张 金属镍合金片，克服了蚀刻双面对位产生的低精度、双锥形 等缺点，也克服了激光热加工对金属产生的热变形、孔壁毛 渣、条纹以及切割锥度小的缺点，保留了光电加工的高精度 特点。 尤其值得提及的是， 电铸技术在制作超薄厚度，海量微 孔的印刷模板，如半导体晶圆模板，TFT触摸屏模板，具有 激光加工所不可比拟的技术优势。
13
电铸工艺 :
一、 电铸母模准备
14
二 、母模覆光阻膜
15
三 文件制作光罩 设计 Gerber 工程文件
光罩
16
四 、 图形精密转移
17
五、 图形显影
18
附: 正极 电场电力线
电铸原理图 ＋
负极 红色块为图形区域
－
电铸为镍 离子 在 电场作用下 在 负极 沉积的过程, 电力线分布是 根据负极形状来确定的, 对于红色图形区域, 电力线分布密度较高, 四周无图形区域分布密度较低, 电力线密度高,就沉积速度快,电力 线密度低, 沉积速度就慢, 这决定了电铸钢片的厚度在图形区域 和四周空白区域 存在厚度差异, 在厚度为 120 um 左右的情况下, 四周厚度一般偏薄 15 ~ 20 um, 随厚度的增加, 差异值会增大, 这个 原理国内外做电铸的概莫能外.
3
电铸模板与其他模板的比较
蚀刻模板
加工方式
激光模板 激光切割
电抛光模板 激光切割/电抛光
电铸模板 电铸
化学蚀腐
位置精度
尺寸精度 孔截面形状 孔壁粗糙度 加工时间 细间距印刷
≤30um
≤15um 双锥形 ≤2 μ m 1~2 天 不适合
≤15um
≤5um 2-4℃ ≤5μ m 1~2 天 一般
≤15um
高品质SMT 印刷模板
1， 传统的蚀刻模板，精度差，双锥形开孔锥度，不适合细间距印 刷； 2， 随着0402， 0201, 01005以及0.4 &0.3 mm, CSP, uBGA等 Fine Pitch 器件在电子产品的应用, 激光模板逐渐不适应精细印刷, 主要 原因在于: A, 激光以光束热加工, 在开孔侧壁留下细条 纹, 并在开孔边缘 残留金属毛渣, 影响焊膏脱模 ( 即使经化学抛光也只能 清除一部分); B, 激光切割固有的切割能力不适合超精细孔的加工. 3， 无铅焊膏正成为SMT的应用必选， 电铸模板光滑孔壁和低镍合 金粘附力尤其适合无铅焊膏的印刷脱模。
※金属原子逐层沉积，孔侧壁光滑，无需毛剌后工序处理； ※比不锈钢钢片表面硬度高，模板使用寿命可延长30% 左右； ※电铸板较少产生锡球及桥接等不良，网孔残留焊锡少； ※可降低网板底面的清洗频率； ※镍质合金硬度 ： 450~550 Hv； ※开孔尺寸精度 : ± 0.005 mm ; ※位置最大偏差 : ± 0.015 mm; ※厚度误差 : ± 0.005 mm ; ※孔壁粗糙度 : < 0.0002 mm
开孔宽 0.225 0.185 0.15 0.45 0.23 0.18 Q0.35 Q0.28
开孔长 1.2 1.2 0.95 0.6 0.35 0.18 Q0.35 Q0.28
厚度范围 宽厚比 面积比 0.125-0.15 1.7-2.0 0.69-0.83 0.1-0.125 1.6-2.0 0.68-0.86 0.075-.125 1.5-2.0 0.65-0.86 0.125-0.15 N/A 0.84-1.00 0.075-0.10 N/A 0.66-0.89 0.075-0.085 N/A 0.66-0.89 0.115-0.135 N/A 0.67-0.78 0.075-0.125 N/A 0.69-0.92