激光钢网制作工艺介绍

©20131SMT漏印锡膏模版的制作工艺介绍田志学2014年12月©20132SMT漏印锡膏模版的制作工艺介绍目录¾什么是SMT漏印锡膏模版？种类？¾SMT激光钢网的制作工艺¾SMT漏印锡膏模版激光工艺流程¾附件1：SMT激光模版制作规范¾附件2：Gerber文件介绍©20133什么是SMT漏印锡膏模版？SMT漏印锡膏模版PCB上板机Æ锡膏印刷机Æ元器件贴片机Æ回流焊焊接电子表面贴装（SMT）生产线上工艺流程SMT漏印锡膏模版也称为SMT钢网、SMT模版。一种SMT印刷机上专用模具；主要作用是辅助锡膏的沉积。目的是将准确数量的锡膏精准地转移到空PCB上的相应位置，达到后续焊接SMT器件的要求。随着SMT工艺的发展，SMT钢网还被广泛的应用于胶剂工艺（如点胶）。©20134什么是SMT漏印锡膏模版？SMT钢网的演变历史简介SMT模版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，就有新材料的模版——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，由整片材料（Foil）制成的模版就随之产生。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，不锈钢模版渐渐取代了它们，最终也就是现在的SMT钢网(SMTStencil)。©20135什么是SMT漏印锡膏模版？分类？SMT模版的分类按制作工艺可分为：¾激光模板用激光切割开孔的方法制作的模版。¾电铸模板用电铸工艺成型“孔”的方法制作的模版。¾阶梯模板模版的不同区域具有不同厚度的（不锈钢）材料的模版。¾镀镍模板用表面镀镍或含镍不锈钢材料制成的模版。¾蚀刻模板用化学蚀刻开孔的方式制作的模版。©20136什么是SMT漏印锡膏模版？分类？影响SMT模板品质因素主要有以下几个因素会影响到钢网的品质：¾制作工艺（激光切割、蚀刻、电铸）¾模版的材料（不锈钢材料、聚酯等）¾开口设计（具体的焊盘漏锡形状、尺寸设计）¾数据文件（开口原始图形的来源、与PCB的一致性等）¾张网工艺（网框&尼龙材料、张力控制、封胶等等）¾后处理(激光钢网打磨、超声波清洗、电化学抛光)©20137SMT模板制作工艺按照钢网的“开孔”制作工艺有如下流程：¾化学蚀刻法(chemicaletch)数据文件PCB→菲林制作→曝光→显影→蚀刻→钢片清洗→张网→封胶、包装¾激光切割法(lasercutting)数据文件→数据处理→激光切割→打磨→张网→封胶、包装¾电铸成型法(electroform)基板上涂感光膜→曝光→显影→电铸镍→成型→钢片清洗→张网→封胶、包装©20138SMT模板制作工艺逐个切割制作精度高，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。主流工艺！激光切割法(LaserCutting)易形成沙漏形状或开口尺寸变大;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finepitch钢网制作法;制作过程有污染，不利于环保。一次成型，速度较快点;价格便宜。化学蚀刻法(ChemicalEtch)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孔壁光滑，特别适合超细间距钢网制作法;电铸成型法(electroform)缺点特点工艺©20139SMT漏印锡膏模版激光工艺流程激光钢网制作流程：¾数据文件获取模版开口的形状、尺寸和位置。一般只有使用客户提供的数据文件即可。特殊情况，如PCB板尺寸较大，与原数据文件有较大差异，则需要“采点”，制作数据文件。可以使用二次元或专门的采点设备等方法完成。¾数据处理数据处理就是将数据文件按照SMT锡膏焊接或点固定胶位置的要求，“设计开口”。修改的规范一般由客户提供，主要工作可以由CircuitCAM软件自动完成。后面会详细介绍。©201310SMT漏印锡膏模版激光工艺流程SMT激光钢网制作流程：¾激光切割用数据处理完成的数据文件，激光钢网切割设备DL600S，逐个完成开口的切割。¾打磨、抛光激光切割完成的钢网，开口侧壁可能会有残留的灰尘、熔渣等，一般情况可以简单打磨即可完成。特殊要求的可以用超声波清洗或者化学电抛光清洁侧壁及表面。¾张网若切割的为张好网的网框，打磨清洁后可以直接包装出货、或上线使用。若为裸钢片，则需要张网，就是将钢片以一定的张力贴装在网纱上。¾封胶、包装©201311SMT漏印锡膏模版激光工艺流程激光钢网制作流程——CircuitCAM数据处理‹数据处理的主要任务：按照工艺的要求，将原始数据文件中的图形修改为需要的形状、尺寸和位置。‹工具：主要为德中（天津）技术发展有限公司的CircuitCAM7.x软件，建议配置独立的电脑。根据数据处理量的要求配置合适的内存。其他主流配置即可。‹原始数据文件：一般为GerberX文件，由客户提供。CircuitCAM7.x软件可以导入：Gerber、扩展Gerber、DXF、Excellon/Sieb&Meyer、LMD、HP-GL、BarcoDPF、ODB++等等。©201312SMT漏印锡膏模版激光工艺流程激光钢网制作流程——CircuitCAM数据处理‹开口设计标准SMT漏印锡膏模版的开口设计标准主要参考IPC-7525A标准执行（参照附件）。具体厂家因器件、印刷设备、锡膏、经验、特殊要求等因素，都有自己的开口规范。考虑的主要因素有：印制板元器件密度、元器件种类、钢片的厚度、防锡珠设计。此外，点胶钢网设计比较简单。©201313SMT漏印锡膏模版激光工艺流程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。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。一般情况下若焊盘长度小于5倍宽度，则考虑宽厚比，否则考虑本面积比。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。©201314SMT漏印锡膏模版激光工艺流程©201315SMT漏印锡膏模版激光工艺流程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：‹长条形的宽度W应为：0.3mm≤W≤2.0mm‹圆孔的直径见下表‹印胶钢网（模板）的厚度一般选择0.15mm～0.2mm©201316SMT漏印锡膏模版激光工艺流程钢网(SMT模板)开口设计小技巧：‹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。‹片状元件的防锡珠开法最好选择内凹开法。‹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。©201317SMT漏印锡膏模版激光工艺流程‹CircuitCAM7.2软件的元器件自动编辑库确定了开孔设计规范之后，可以使用CircuitCAM建立“开孔设计库”，从而在后续实现“一键”完成开孔修改工作。之后，设置光斑直径、入刀点等，计算激光切割路径。此外，还需要设置靶标、文字等辅助数据的加工数据。‹导出激光切割设备使用的数据文件这样就完成数据处理工作。©201318SMT漏印锡膏模版激光工艺流程激光钢网制作流程——激光切割钢网开孔激光切割钢网分两种情况情况：¾张好网的网框切割开孔这种情况比较简单，一般激光切割完成后，也仅仅需要简单打磨即可上线使用。更加快捷、方便！当然，需要提前准备好足够数量的各种规格的网框。¾用装夹制具安装裸钢片切割开孔这种情况比较常见。使用设备自带的夹具，将钢片装夹到夹具上，在装入设备。然后导入相应的数据文件，分配加工刀具（参数）。若按照规范操作，设备具备自动匹配的功能。最后设备就可以自行完成开孔的切割加工了。切割是需要注意激光切割是由背面开始切割的，也就是印刷面的反面，这样主要是为了获得较好的锥度。一般正反面控制在0.01即可。切割的房间最好准备好如下项目：印刷面‹检验台‹放大镜50X~100X‹物料架‹清洁用手持吸尘器切割面©201319SMT漏印锡膏模版激光工艺流程激光钢网制作流程——打磨、抛光蚀刻及电铸钢网一般不做后处理，这里讲的钢网后处理主要针对激光钢网而言。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;主要有如下项目：‹打磨台‹机械打磨机（220VAC电源）‹打磨台‹砂纸有必要地话，还可以选择“电抛光”，对完全除熔渣(毛刺)改善孔壁。电抛光需要使用专门的抛光设备或抛光池。药液也许需要提前准备。主要有如下项目：‹电抛光设备（功率较大）‹药液‹手套‹冲洗池（或设备自带清洗）‹气枪（用于清洁）©201320SMT漏印锡膏模版激光工艺流程激光钢网制作流程——张网激光切割开口用裸钢片，需要提前准备好纱网网框，然后张网。主要流程如下：‹绷网机绷网‹网框封胶‹贴网、封胶‹固化‹去除中间网纱‹尼龙网四周封胶、或直接贴银龙胶带©201321SMT漏印锡膏模版激光工艺流程激光钢网制作流程——张网：用绷网机绷网‹绷网机为绷网的主要设备，按照操作要求将网纱固定好后，调试好压力，也就是绷网张力即可。一般张力在35~48N/cm2。‹网框采用空心铝材焊接而成。一般分如下尺寸(单位：mm)：736X736X30、580X580X25、370X470X25等规格。©201322SMT漏印锡膏模版激光工艺流程‹网纱网纱用于固定钢片和网框，可分为不锈钢丝网和高分子聚脂网。不锈钢丝网常用100目左右，可提供较稳定足够的张力，只是使用时间过长后，不锈钢丝网易变形失去张力；聚脂网常采用100目，它不易变形，使用寿命长久。‹压缩空气一般6.5bar左右。主要用于绷网机。©201323SMT漏印锡膏模版激光工艺流程绷网操作过程¾绷网即是将网纱固定在绷网机四周的夹头上，气动张紧即可。一般需要一定的时间使网纱疲劳，求后续使用时获得稳定的张力。¾贴网框¾封胶、固化¾割网将纱网沿框外沿割下©201324激光钢网制作流程——贴网‹工具：刮刀、AB胶、美纹胶带、银龙胶带‹具体操作：Æ固定钢网在网框上Æ网纱一侧按图示区域封胶Æ烘干、自然放干Æ撕网纱Æ网纱区域封胶、烘干Æ贴银龙胶带SMT漏印锡膏模版激光工艺流程©201325SMT漏印锡膏模版激光工艺流程©201326附件1：SMT激光模版制作规范德中（天津）技术发展有限公司SMT激光漏印锡膏模版制作规范一、目的制订本规范目的在于清晰了解SMT模板制作流程，有效进行管理控制。指导和规范印锡膏和胶水模板的设计。二、使用范围.适用于焊锡钢网和印胶钢钢的设计、制造及检验.本规范内锡膏钢网开口设计标准只对没有钢网GERBERDATA只有基板GERBERDATA和客户没有要求时有效。©201327附件1：SMT激光模版制作规范三、材料、制作工艺、文件格式3．1、铝框材料铝框材料为2.2mm的空心梯形铝框。标准网框边长分别为600mm*550mm、620mm*450mm和584.2mm*584.2mm(23*23in),铝框的型材为30mm*40mm.印刷机型号网框尺寸网框型材DEK265600*550mm30*40mmDEK248584*584mm30*40mmMINAMIMK-8783V600*550mm30*40mmEKRA600*550mm30*40mm©201328附件1：SMT激光模版制作规范3．2、钢片材料钢片材料优选SUS304不锈钢板片，具体厚度由钢网申请者提供。3．3、张网用钢丝网钢丝网用材料为不锈钢钢丝，其目数应不低于100目，其最小