1.钢板开孔技术简介

钢板的作用
钢板的定义 ：一种SMT专用模具（又称模板） • 钢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。锡膏阻塞在钢板上越少，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模板。可是， 应该记住，还有比模板更重要的参数，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、 模板从PCB的分离(密封效果)、阻焊层的平面度、 和组件的平面性。
• 返工模板 一个比较近期的创新发生在返修(rework) 领域。现在有“小型的”模板，专门设 计用来返工或翻修单个组件。可购买单 个组件的模板，如标准的QFP和球栅阵 列(BGA)。当然也有相应的刮板，或小型 刮刀。
价格比较
1. 化学腐蚀模板的价格是有框架尺寸驱使的。 虽然金属箔是模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)。多数模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。
模 板 的 演 变
尼龙/聚脂 网板 铁/铜丝 网板 铁/铜 模板 网板 （MASK）
模板 （STENCIL）
不锈钢 模板
钢板制造技术
• 钢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)模板和其它 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模板。 虽然后面类型的模板对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。
钢板的结构
• 钢板是一种用液体或干膜覆盖于金属薄 片并蚀刻制成的金属板,覆盖层除那些需 蚀刻成切口的区域外,将金属薄片完全盖 住,蚀刻后,再将覆盖层去除,将此金属薄片 直接粘接在框架上,称为金属钢板,若是通 过金属丝网与框架进行粘接,则称为柔性 钢板,一般建议使用柔性钢板的粘接方式, 因为金属丝网可令钢板在其牵引下变得 平坦无弯曲.
与电铸媲美的电抛光模板
激光切割钢板制作所需的资料
空 基 板
数 件据 文
菲 林
激光切割钢板制作所需的资料
空 基 板
版次正确，无变 形/损坏/断裂
菲
SMD及丝印层，无 折痕，未受冷受热
林
激光切割钢板制作所需的资料
数据文件须含SMT solder paste layer(含有 Fiducial Markwk.baidu.com据和PCB外形数据）
钢片
丝网
钢板的结构
绷网采用红胶+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 网框 有足够的张力(规定不小于30牛顿 /cm)和良好的平整度 C.网框:框架尺寸根据印刷机的要求 钢片 丝网
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)
几种钢板的比较
STENCIL相关知识了解----电抛光钢板特性
蚀刻钢板切片
普通激光切割钢板 切片
电抛光激光钢板 切片
钢板的制作方案比较
钢板制作 ﹕
工程单位负责制定<<无铅钢板制作规範>>,该规范 须清楚说明钢片厚度,开孔制作方式及钢板上对应 PCB各种PAD的开口形状及开口大小等要求,并将最新 的<<无铅钢板制作规范>>及时送达钢板制作厂商 目前一般无铅钢网厚度为0.13mm 制作方式为激光切割+电抛光
RS274X：含X、Y坐标，也含D-Code文件
RS274D：含X、Y坐标，不含D-Code文件
技术的进步
• 电子数据转移 除了激光切割与电铸成形之外，模板制作中的 最重要进步是电子数据转移。近如1995年，提 供给模板制造商的多数图片都是胶片正片(film positive)，一比一地配合光铜上的图形。组件 开孔的修饰涉及重复的摄影技巧和手工操作。 该工艺也决定于所提供胶片正片的质量。最后， 分步重复图片是一项繁重的任务。
因为Ni-Co合金﹐在强度方面劣化
金属钢板不同种类的特征
Etching法 Additive法 激光切割法
Etching有残留﹐ 拔出性不好
壁面垂直 拔出性好
壁面粗糙﹐ 根据技朮的进步﹐直逼Additive
三種工艺流程的比较﹕
三種工艺流程的比较﹕
结 束
2.
3.
•
电铸成形模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：厚的模板比薄的模 板成本低。 激光切割模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组件的混合模板，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模板也许更 成本低。
钢板的结构
钢板的基本组成部分
金属板与张网 连接 钢板网框 钢板金属 板部分
钢板张网 部分
钢板的结构
A.钢片﹕钢片材质的好坏直接影响钢 网框 板使用寿命和印刷效果﹐选用钢片 材质﹕SUS304H ﹐使用寿命达到20 万次以上 特点﹕硬度高﹐无磁性﹐耐腐蚀。 B.丝网﹕丝网选用100目钢丝网﹐张 力大平整度好﹐热膨胀系数与不锈 钢片相匹配不易变形。
模板的结构
• 钢板一般由黄铜或不锈钢制成,早期使用 黄铜是因其容易取得且易于蚀刻,但是,黄 铜因为其抗强度仅為27.000 1b,而显得太 软,所以,黄铜制成的印刷模板在制程中,取 置及贮存时均易变形受损。而不锈钢,因 其抗强度为163.000 1b之高,故不易变形受 损,因为很耐用,不锈钢的缺点是蚀刻为困 難.
金属钢板的种类和制作方案
Etching法 Additive法 激光切割法
保护膜形成 激光切割 电镀
Etching
保护膜
结束
结束
结束
金属钢板不同种类的特征
Etching法
成本
Additive法
激光切割法
发货期限
钢板厚度 耐力性 拔出性 位置精度 尺寸精度 壁面状态 凹凸现象 问题点﹐壁面的凹凸 问题点﹐开口部在露光用的 薄膜精度左右﹐ 问题点﹐壁面粗糙 不安定 以内偏移
钢板(Stencil)开孔动技术
三種工艺流程的比较﹕
钢板(Stencil)开孔动技术
三種工艺流程的比较﹕
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。
激光切割钢板制作所需的资料
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
GERBER 文件类型
GERBER文件结合Aperture list(亦称DCode)文件，定义了图形形状及大小。DCode定义了电路中的线路、孔、焊盘或 别的图形的大小及形状
电铸成形(Electroforming)
• 电铸成形，一种递增而 不是递减的工艺，制作 出一个镍金属模板，具 有独特的密封(gasketing) 特性，减少锡桥和对模 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。
• 电铸成形的缺点: 因为涉及一个感光工具(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。
激光切割的模板
• 直接从客户的原始Gerber数据产生，激光切割 不锈钢模板的特点是没有摄影步骤。因此，消 除了位置不正的机会。模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模板进行返工的工 艺。
化学蚀刻的钢板
• 化学蚀刻的模板是模板世界的 主要类型。它们成本最低，周 转最快。化学蚀刻的不锈钢模 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(图一)。
SMT Technology Center SMT技术中心
SMT Technology Development Committee
目
一 二 序言
录
钢板的作用
三
四 五 六
钢板的结构
钢板的演变 钢板的制造技术 造制技术的比较
序 言
• 目前,随着世界高科技的飞速发展﹐电子 产品已向小型化和高功能化发展﹐短小轻 薄是全世界的主流趋势﹐所以印刷电路板 也愈来愈高精度化﹒SMT技术已成为主 流﹒最近更是随着超精密Pitch(≦ 0.4mm) 的零件的应用.对我们锡膏印刷制程提出 强有力的挑战.同时对钢板设计的要求也 越来越高.
• 胶剂模板(Adhesive Stencil) 电子文件也使计算机辅助设 计(CAD)操作员可容易地决定 一个焊盘形状的质心点。有 这个能力，设计文件中锡膏 层可转换成圆形和椭圆形。 示组件尺寸而定(图七)。因此， 可制作一块模板来“印刷”， 而不是滴胶。印刷比滴胶快， 将这种设备让给其它工作上 面。
数 件据 文
还须含有字符层数据，以便检查正反面、组 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、*.DXF PADS2000、POWERPCB、GCCAM4.14、PROTEL、 AUTOCADR14(2000)、CLIENT98、CAM350V、V2001
• 化学蚀刻的缺点: 这个方法对引脚间距为0.65mm或更大的组件是 可接受的。当在0.020“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)， 可以进一步提高 表面光洁度，消除表面不规则
激光钢板制作管制项目:
1 )光斑大小 2 )波长 3 )频率 4 )切割速度
5 )金属板厚度
6 )张网方式 7 )张网力量 8 )金属板扭曲度
激 光切割 钢 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