SMT丝印模板的分类以及制造方法

　　

 

 

　　厚乳胶丝网

　　锡膏印刷技术源自于完善建立的工业丝印(silk screen printing)行业，因此术语“丝印”被源用到这种要求较稠沉淀物的锡膏印刷。厚乳胶丝网原本比金属模板经济得多，但使用寿命不长，而且用于密脚(fine pitch)也不实际。

　　制造过程如下：

　　在框架上张布一张尼龙、聚酯纤维或不锈钢的丝网。不锈钢丝是好的，因为其刚性。工业丝印用的网很细密，大约每英寸400丝，这样细小的油墨粒子(2~3μm)才可以很流畅地通过丝网。为了使锡珠通过丝网，建议采用一种粗糙得多的丝网，大约每英寸80丝。 丝网上涂盖光敏乳胶，通常约十层以封住网孔，形成一层典型的8thou的厚度。将正趋光性(黑色焊盘)透明玻璃放在上面，然后用很强的紫外光来曝光(如：2kw，几秒钟)。曝光区域变硬，软的地方没曝光，可被洗掉而留下网孔。因此，丝印时锡膏可以通过这些孔来印刷。

　　丝印刮刀(squeegee)是利用泵作用原理将锡膏压挤通过丝网，因此要使用一种软的橡胶刮刀(见刮刀部分)。丝印时丝网与PCB之间留有1~3mm的间隙，刮刀将丝网压低和PCB接触，随后“撕开”。这种作用是必要的，否则，锡膏会滞留在丝网上而不是在PCB的焊盘上。

　　厚乳胶丝网的应用，其局限性主要是由于开孔上有丝网的阻碍，得到的丝印沉淀物有限，不可以用于小于30thou的密间隔。

　　金属模板

　　金属模板现在在大多数的锡膏丝印机上使用。其组成是薄金属板上开有小孔，锡膏从中印出，解决了前面网印的沉淀物无规律的问题。不要求丝印刮刀有泵作用，因为锡膏可以很容易流过开孔。也不要求模板与PCB之间有间隙。

　　有三种制造金属模板的方法：化学、激光和电蚀。

　　化学腐蚀

　　现时丝印模板主要是这种方法制造的，过程如下：

　　取薄铜板，或更普遍的不锈钢板，在两面涂盖光敏耐酸物，正趋光性(黑色焊盘)模版分别叠放在两面，用强力紫外光曝光。曝光区域变硬，而软的焊盘区域可以被冲洗掉。然后将板放入酸中洗浴，从两面腐蚀掉所希望孔。

　　金属板两边的正趋光性模版的相互定位是关键性的，特别是密引脚间隔的元件。如果模版定位不好，孔会形成斜坡，造成丝印不好，出现这种情况的机会通常是十分之一，但在过去几年中，该问题很 大成度上被解决了，因为改进的CAD数据和制造技术使失误率下降到大约五十分之一。成功的技术将使得模版如同一个信封，将空板放入，可达到2~20micron的精度。

　　孔壁不能达到太平整，因为酸是逐步腐蚀到孔内，但也会往板的横向腐蚀。形成一个“8”字形截面。(下图为放大图)

　　

 

 

　　但是，由于丝印模板很薄，所以通常这不是问题。

　　激光刻制模板

　　另一个技术是使用电脑控制的CO2 或YAG激光从板的一面切割出丝孔，可能要花去大约半个小时来刻制一块模板，开孔区越大，时间就越多，费用也越高。激光机大约成本为400,000 美元，因此激光使用时间昂贵，结果通常一块模板费用是化学腐蚀的三倍。

　　该系统很精密，但除了成本贵外，还有一个缺点：激光将熔化的金属切割出丝孔，同时也容易熔化模板表面，造成表面粗糙。因此需要用沙抛光或用化学方法来清洗表面，留下几个micron的粗糙度，看 上去好象表面暗淡，对聚酯刮刀有磨损作用，并且使得模板难以清洁，虽然有人认为粗糙度将有助于锡膏的“滚动”。

　　电蚀模板

　　电蚀模板现时约占使用的2~3%，其制造过程是加成的，不象其它工艺，模板成形方法如下：

　　用光敏绝缘乳胶埋盖住芯板(基板)，通过负趋光性模版(焊盘区透明，非丝印区不透明)用紫外光曝光。焊盘区域变硬，其它区域被清洗掉，然后将芯板浸浴在酸性电解溶液内，作为阴极联接在电源上，阳极为耗损性镍。经过几个小时，镍就沉淀在导电区域(非焊盘)，并可以象一张纸一样撕下，形成丝孔。

　　这种模板有比其它模板优越的地方，孔的内壁很平滑，可以作成梯形，即底部比上部稍宽，1~2°的角度，这有助于锡膏穿过模板印到PCB上。在孔的底部四周形成10~20micron的“尖头”，在焊盘周围形成一圈边框，丝印时有助于锡膏准确地停留在焊盘上，见下图：

　　

 

 

　　成本大约比化学腐蚀高30%。