网板技术的现状及未来展望

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1、网板技术的现状及未来展望在表面贴装装配领域，网板是实现精确和可重复焊膏涂敷的关键所在。由于焊膏透过网板穿孔印刷，形成固定元件位置的焊膏和胶点，然后在回流焊期间将元件牢固粘接在基底上。网板设计—其组成成份和厚度及其穿孔的大小和形状—最终会决定胶点的大小、形状和定位，这是实现最少缺陷的高良率工艺的关键，缺陷可以包括焊膏不足或错位等。自80年代以来，表面贴装成为主流装配技术，网板技术也出现显著的进步。今天，供应商可利用多种材料和制造技术设计网板，以满足最具挑战性的装配技术趋势：精密间距技术、元件小型化和密集型线路板。此外，网板技术现应用于全系列批量挤压印刷材料。由于网板设计人员已深入了解穿孔尺

2、寸和形状对于材料沉积的影响，促使新技术的涌现(并将继续涌现)，使印刷平台和网板技术进入各式各样的应用领域，如贴片胶涂敷和晶圆凸起。无论使用何种材料或制造工艺，网板主要有两项功能。第一是确保涂敷材料精确置放在基底上，如焊膏、助焊剂或密封剂；第二是确保形成大小和形状适合的胶点。网板材料和制造最广泛使用的网板材料是金属，主要为不锈钢和镍。近年来，多种塑料材料也渐为人所接受。网板制造技术包括化学蚀刻、激光切割和电铸技术。简要探讨这些材料和工艺，便会发现制造商可从种类广泛的网板中选择，以满足特定的应用需求。以往，最常用的低成本网板制造方法是化学蚀刻，这是一项减成工艺，使用光刻技术确定穿孔图样，然后

3、同时在网板两边使用蚀刻剂形成穿孔。为了获得具有梯形面壁的穿孔以提高焊膏脱模性能，可进行特别设计，在朝向基底的网板一侧生成稍大的穿孔。这项制造技术具有某些固有缺陷——双面蚀刻会形成刀缘穿孔轮廓，以及“欠蚀刻”和“过蚀刻”情况。为了克服这些缺陷，可以进行电解抛光，在蚀刻后除去刀缘，使穿孔墙壁变得光滑。化学蚀刻适用于大型穿孔/粗间距应用，但无法满足今天0.5mm以下间距应用的要求。为了满足细间距和提高元件密度的需求，激光切割成为更广泛应用的网板制造工艺。激光切割网板可直接从Gerber数据(或其它格式数据)生成，无需进行多个光刻工艺步骤。这可显著减少图像错位的机会。CNC(计算机数控)激光切割

4、则直接由Gerber数据驱动，生成高度精确的可重复网板穿孔。这种精确技术可使穿孔尺寸精度达到±5微米，即使在大印刷面积下亦然。激光本身是独特的灵活工具，通过在制造过程中调整激光的强度，可以在网板表面生成高对比度基准，而无需进行充填。而且，这项特性有助于提高制造工艺的精度。利用这项工艺的固有特性，可生成具有梯形横截面的穿孔，改善焊膏脱模。但有人担忧激光会在穿孔墙壁上留下特有的“细条纹”表面(图1)。  图1：激光切割穿孔具有特别的条纹标记 最新的激光切割技术已将此条纹减至最少，但是，如果特定应用需要光滑的孔壁表面，可以使用电子抛光方法，甚至在切割工序后电镀激光切割的穿孔。与化学蚀刻和激光切

5、割制造技术相反，电铸方法是加成工艺，电铸网板通过电镀材料在心轴上电解沉积而“生长”。电镀材料通常为镍，心轴带有穿孔图案的负性、光刻胶图像。这项工艺可生成非常精密的、孔壁光滑的穿孔，带有自然的锥度，无需附加的精整工艺。这种非常精密的工艺可生成适用于超精密间距应用的电铸网板。在过去五年中，以塑料作为网板材料已引起相当的关注。同时，已经证明可以使用聚合物箔片制造标准的SMT网板，并已应用于贴片胶印刷，这类材料并获得人们的接纳。使用塑料的主要优势在于可以制成厚度至少为8mm的网板，实现新的工艺技术。使用标准CNC加工技术制造这类网板，在塑料基底上钻制不同尺寸的穿孔，可以使用单一厚度的网板在单次印

6、刷行程中，印刷高度不同的贴片胶胶点(图2)。极高的厚度还允许在网板底侧挖切并布置，以配合先前置放的元件和弯曲引线(图3)。  图2：可使用单一厚度的塑料网板生成一系列贴片胶胶点  图3：塑料网板的底侧具有挖切形状，可配合线路板上的元件。 设计准则和能力网板穿孔的大小和形状决定着涂敷到基底上材料的体积、一致性和形状。因此，严格控制穿孔质量对于网板设计的成功至关重要，尤其是细间距和超细间距应用，需要非常精密地涂敷很少量的材料。可使用面墙比(开孔面积除以开孔墙壁面积)以及宽高比(开孔宽度除以网板厚度)等参数确定合适的穿孔尺寸。对于合格的焊膏脱模性能，一般准则是面墙比应当大于0.66，而宽高比应

7、大于1.5。根据此项准则设计穿孔时，需要考虑各种网板制造技术的特点，例如，对于化学蚀刻工艺，宽高比难以达到1.5以下；而激光切割和电铸工艺可以制造穿孔宽高比为1:1的网板。面墙比对于网板设计人员更为重要，这与最终的焊膏脱模直接相关。在印刷过程中，当网板与基底分离时，反方向的表面张力会发生作用。这些力量决定焊膏是进入所印至的焊垫，还是仍旧粘在网板穿孔的墙壁上。如果焊垫面积超过穿孔墙壁表面积的66%，实现有效焊膏转移的可能性将会提高。随