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SMT模板钢网的制作过程

SMT模板钢网的制作过程

2018-01-13 00:00

SMT模板钢网的制作过程分析

一、钢网(SMT模板)的演变

  钢网最初是由丝网制成的,因此那时叫网板(mask)。开始是尼龙(聚脂)网,后来由于耐用性的关系,就有铁丝网、铜丝网的出现,最后是不锈钢丝网。但不论是什么材质的丝网,均有成型不好、精度不高的缺点。

  随着SMT的发展,对网板要求的增高,钢网就随之产生。受材料成本及制作的难易程序影响,最初的钢网是由铁/铜板制成的,但也是因为易锈蚀,不锈钢钢网就取代了它们,也就是现在的钢网(SMT Stencil)。

二、 钢网(SMT模板)分类

  按SMT钢网的制作工艺可分为:激光模板,电抛光模板,电铸模板,阶梯模板,邦定模板,  镀镍模板,蚀刻模板。

  激光钢网制作所需的资料

  制作激光钢网需要以下资料:

  1、PCB  2、菲林  3、数据文件

  资料必须:

  PCB:版次正确,无变形、损坏、断裂;

  菲林:是SMD层及丝印层,注明正反面,确保未受冷受热,无折痕;

  数据文件:鑫格瑞激光钢网(SMT模板)可接受各种CAD数据格式:GERBER、HPGL、*.JOB、*.PCB、*.GWK、*.CWK、*.PWK、*.DXF、*.PDF;以及下列软件设计的数据:PAD2000、POWERPCB、GCCAM4。14、PROTEL、AUTOCADR14(2000) 、CLIENT98、CAW350W、V2001。

  数据过大时应压缩后传送,可使用*.ZIP、*.ARJ、*.LZH等任何压缩格式;

  数据需要含SMT solder paste layer(含有Fiducial Mark数据和PCB外形数据),还需要含有字符层数据,以便检查数据的正反面、元件类别等。

  下面我们简单地介绍一下最常用的GERBER格式文件;

  GERBER文件是美国GERBER公司提出的一种数据格式;它是将PCB信息转化成多种光绘机能识别的电子数据,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格式正式学名叫“RS274格式”。它已成为PCB行业的标准格式文件。

  GERBER文件结合Aperture list(亦称D-Code)文件,定义了图形的起始点以及图形形状及大小。D-Code定义了电路中线路、孔、焊盘或别的图形的大小及形状。

  GERBER文件有两种类型:RS274D及RS274X

  RS274D含X、Y DATA,不含D-Code文件;

  RS274X含X、Y DATA, D-Code文件也定义在该文件里。

三、SMT钢网(SMT模板)的制作工艺

  SMT钢网(模板)的制作工艺有:化学蚀刻法(chemical etch)、激光切割法(laser cutting)、电铸成型法(electroform)。

  1、化学蚀刻法(chemical etch)

  工艺流程:数据文件PCB→菲林制作→曝光→显影→蚀刻→钢片清洗→张网

  特点:一次成型,速度较快点;价格便宜。

  缺点:易形成沙漏形状(蚀刻不够)或开口尺寸变大(过度蚀刻);客观因素(经验、药剂、菲林)影响大,制作环节较多,累积误差较大,不适合fine pitch钢网制作法;制作过程有污染,不利于环保。

  2、激光切割法(laser cutting)

  工艺流程:菲林制作PCB→取坐标→数据文件→数据处理→激光切割→打磨→张网

  特点:数据制作精度高,客观因素影响小;梯形开口利于脱模;可做精密切割;价格适中。

  缺点:逐个切割,制作速度较慢。

  3、电铸成型法(electroform)

  工艺流程:基板上涂感光膜→曝光→显影→电铸镍→成型→钢片清洗→张网

  特点:孔壁光滑,特别适合超细间距钢网制作法;

  缺点:工艺较难控制,制作过程有污染,不利于环保;制作周期长且价格太高。

四、SMT钢网(SMT模板)的开口设计

  SMT钢网(模板)的开口设计应考虑锡膏的脱模性,它由三个因素决定:

  ①开口的宽厚比/面积比;②开口侧壁的几何形状;③孔壁的光洁度。

  三个因素中,后两个因素由钢网(模板)的制造技术决定的,前一个我们将会考虑的更多。

  因为激光钢网(模板)很好的性价比,所以这里我们重点探讨激光钢网(模板)的开口设计。

  首先,我们认识宽厚比和面积比:

  宽厚比:开口宽与钢网厚度的比率。

  面积比:开口面积与孔壁横截面积的比率。

  一般地说,要获得好的脱模效果,宽厚比应大于1.5,面积比应大于0.66。

  什么时候考虑宽厚比,什么时候考虑面积比呢?通常,如果开口长度没有达到宽度的5倍时,应考虑用面积比来预测锡膏的脱模,其它情况考虑宽厚比。

  以下是一些元件的开口范例:

  当然,对钢网(模板)进行开口设计时,不能简单地追求宽厚比或面积比而忽略了其它工艺问题,如连锡,多锡等;

  另外,对于0603(1608)以上的片状元件,我们应该更多地去考虑怎样防锡珠。

  以上主要讲了锡膏工艺钢网(模板)的开口设计,下面我们来简单介绍一下胶水工艺钢网(SMT模板)的开口设计:

  胶水因其特性的缘故,开口设计经验值很重要。

  印胶钢网(模板)开口一般开成长条形或圆孔;非MARK点定位时应开两个定位孔。

  备注:1、长条形的宽度W应为:0.3mm≤W≤2.0mm

  2、圆孔的直径为:

  3、印胶钢网(模板)的厚度一般选择0.15 mm~0.2mm

  钢网(SMT模板)开口设计小技巧:

  1、细间距IC/QFP,为防止应力集中,最好两头圆角;开方形孔的BGA及0402、0201件也一样子。

  2、片状元件的防锡珠开法最好选择内凹开法。

  3、钢网(模板)设计时,开口宽度应至少保证4颗最大锡球能顺畅通过。

五、钢网(SMT模板)的后处理

  蚀刻及电铸钢网(SMT模板)一般不做后处理,这里讲的钢网(SMT模板)后处理主要针对激光钢网(SMT模板)而言。

  因激光切割后会产生金属熔渣附着于也壁及开口处,所以一般要进行表面打磨;当然,打磨也不仅仅是除去熔渣(毛刺),它同时也是对钢片表面进行粗化处理,增加表面摩擦力,以利锡膏滚动,达到良好的下锡效果;

  有必要地话,还可以选择“电抛光”,对完全除熔渣(毛刺)改善孔壁。

六、钢网(SMT模板)的清洗

  SMT钢网(模板)在使用前、中、后、都要进行清洗(一般都是用SMT钢网清洗机清洗):

  在使用前应抹拭;

  在使用过程中也要定期擦拭钢网(SMT模板)底部,以保持钢网(模板)脱模顺畅;

  使用后更要及时清洗钢网(模板),以便下次还能得到同样好的脱模效果。

  钢网(SMT模板)清洗方式一般有擦拭和超声波清洗:

  擦拭

  用预先浸泡了清洁剂的不起毛抹布(或专用钢网擦拭纸)去擦拭钢网(SMT模板),以清除固化的锡膏或胶剂。

  特点是方便、不受时间限制、成本低;

  缺点是能不彻底地清洗钢网(SMT模板),尤其是密间距钢网(SMT模板)。

  另外,有些印刷机带有自动擦拭功能,可设定印了几次后自动擦拭钢网(SMT模板)底部。这个过程也是用专用的钢网(SMT模板)擦拭纸,而且动作前机器会先喷射清洁剂在纸上。

  超声波清洗

  超声波清洗主要有浸泡式和喷雾式两种,还有一些厂家用一种半自动式的超声波清洗机清洗钢网(SMT模板);

  清洗剂的选择

  理想的钢网(SMT模板)清洗剂必须是实用的、有效的、以及对人和环境都安全的,同时它还必须能够很好地清除钢网(SMT模板)上的锡膏(胶剂)。现在有专门的钢网(SMT模板)清洗剂,但它可能会使钢网(SMT模板)洗脱,使用时应慎重。若无特别要求,可用酒精或去离子水代替钢网(SMT模板)专用清洁剂。

七、钢网(SMT模板)的使用

  SMT钢网(SMT模板)是一个“娇气”的精密模具,因此,使用时应注意:

  1、轻拿轻放;

  2、使用前应先清洗(抹拭)钢网(SMT模板),以去除运输过程携带的污物;

  3、锡膏或红胶要搅拌均匀,以免堵塞开孔明;

  4、印刷压力调到最佳:以刮刀刚好能刮尽钢网(SMT模板)上的锡膏(红胶)时的压力最好;

  5、印刷时最好使用贴板印刷;

  6、刮刀行程走完后,可能地话,最好停2~3秒再脱模,且脱模速度不宜过快;

  7、不可用硬物或锋利的刀具撞击钢网(SMT模板);

  8、钢网(SMT模板)用完后应及时清洗干净,并回包装箱,置于专用储藏架上。

八、影响钢网(SMT模板)品质的因素

  主要有以下几个因素会影响到钢网(SMT模板)的品质:

  1、制作工艺

  前面我们有探讨钢网(SMT模板)的制作工艺,显然最好的工艺应当是激光切割后做电抛光处理。化学蚀刻及电铸都存在存在菲林、曝光、显影等较易产生误差的工艺,而且电铸还受基板不平的影响。

  2、使用的材料

  包括网框、丝网、钢片、粘接胶等。网框必须能承受一定程序的接力且有很好地水平度;丝网最好用聚脂网,它能够长时间保持张力稳定;钢片最好用304号,且亚光的会比镜面的更加利于锡膏(胶剂)滚动;粘接胶必须强度足够且能耐一定的腐蚀。

  3、开口设计

  开口设计的好坏对钢网(SMT模板)品质影响最大。前面探讨过,开口设计应考虑制作工艺,宽厚比、面积比、经验值等。

  4、制作资料

  制作资料的完整与否,也会影响到钢网(SMT模板)品质。资料越全越好。同时,资料并存时应明确以哪个为准。还有,一般来讲以数据文件制作钢网(SMT模板)可尽可能减少误差。

  5、使用方法

正确地印刷方法能使钢网(SMT模板)品质得到保持,反之,不正确地印刷方法如压力过大、印刷时钢网(SMT模板)或PCB不水平等,均会使钢网(SMT模板)受到损坏。

  6、清洗

  锡膏(胶剂)比较容易固化,若不及时清洗会堵塞钢网(SMT模板)开口,下次印刷将产生困难。因此,钢网(SMT模板)由机器上取下后或者在印刷机上1小时不印刷锡膏应及时清洗干净。

  7、储存

  钢网(SMT模板)应存放于特定的场所,切忌随意乱放,可以避免钢网(SMT模板)受到意外损坏。同时,钢网(SMT模板)不要叠放在一起,这样既不方便取又极可能会把网框压弯。

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