电子产品解析技术与案例

1. 按用途分： 印锡钢网、 印胶钢网、 BGA返修钢网

、 BGA植球钢网等；

2. 按工艺分： 蚀刻钢网、 激光钢网、 电铸钢网，混合工艺钢网。

3.  按材料分： 不锈钢钢网、 黄铜钢网、 硬镍钢网、

高聚物钢网等。

1.SMT钢网(模板)构成

SMT钢网(模板)由网框、 网布、 薄片和胶水构成。

1.1  网框

     网框分活动网框和固定网框，活动网框直接将钢片安装在框上，一个网框可以反复使用； 固定网框是用胶水将丝网布粘覆在网框上，后者又通过胶水不钢片相联。固定网框较易获得均匀的钢片张力，张力大小一般为35±2N/cm2。

1.2 网布

      网布用于固定钢片和网框，可分为丌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，不锈钢丝易发形失去张力； 聚脂网是有机物，常采有100目，它不易发形， 使用寿命长久。

1.3 薄片

      即用来开孔的铜片、不锈钢片、镍合金片、聚脂物等。激光模板常采用不锈钢片。

1.4 胶水

     用来粘贴网框和钢片的胶水在模板中作用较大，针对不同的客户的使用情况，与门采用日 本双组仹AB胶水及美国3M保护胶水，此胶水可保持牢固的粘着力。 并且可抵抗各种模板清洗剂的复杂清洗。

2.SMT钢网(模板)制造工艺

2.1 化学蚀刻钢网

    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，即开口，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。当在0.020“(0.5mm)以下间距时，这种形状产生一个阻碍锡膏的机会。

※关键工艺控制要素

---SMT钢网STENCIL开孔设计

---菲林制作精度

---曝光量控制

---側腐蚀控制和补偿

---腐蚀液控制

※特点：

一次成型， 速度较快， 价格较便宜。

※缺点：

---易形成沙漏形状(蚀刻不够)； 

---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模板制作； 

---制作过程有污染， 不利于环保。

2.2 激光切割钢网

    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图形转移步骤。因此，消除了位置不正的机会。钢网(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。

※关键工艺控制要素

---钢网开孔设计

---激光切割参数调校

---激光灯管能量衰减控制

※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。

2.3 电铸钢网

   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。镍沉积在铜质的阴极心上以形成开孔。一种光敏干胶片叠层在铜箔上(大约0.25”厚度)胶片用紫外光通过有模板图案的遮光膜进行聚合。经过显影后，在铜质心上产生阴极图案，只有模板开孔保持用光刻胶(photoresist)覆盖然后在光刻胶的周围通过镀镍形成了模板。在达到所希望的模板厚度后，把光刻胶从开孔除掉。电铸成型的镍箔通过弯曲从铜心上分开-个关键的工艺步骤。

※关键工艺控制要素

---钢网开孔设计

---基板图形制作精度

---电沉积药液控制

---厚度均匀性控制

---基板剥离

※特点： 

孔壁光滑， 特别适合超细间距模板的制作

※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。

2.4 混合工艺钢网

    混合工艺一般采用化学蚀刻或电铸+激光切割工艺组合，即特性产品所用的阶梯钢网制作工艺，阶梯钢网是在一张钢网上保留两种及以上的厚度，与一般的只有一种厚度的钢网不同，常见类型有Step-up和Step-down两种。

A减薄面在PCB接触面

B减薄面在印刷面

---局部减薄模板

---用较厚模板印刷FP或uFP元件锡膏时应用

---如用0.13-0.15厚模板,0.5 μBGA处需减薄到0.1

---减薄量一般不超过0.05

---“L”至少应大于0.1“

---用电铸或腐蚀实现

---一般常用B工艺

2.5 三种工艺比较

a.参数比较

b.应用比较

3.SMT钢网生产后处理

3.1 电抛光

    电抛光主要是利用电解原理，将已经完成孔加工的钢网放入化学溶液槽内，然后再接入直流电，尖峰放电原理使得孔内壁尖锐位置处聚集较大的电流密度，通过放电将这些尖锐部分去除，以获得光滑的孔内壁表面。

   在激光光束熔断金属的同时，金属熔渣(蒸发的熔化金属)造成孔壁粗糙增加开口孔壁磨擦力，影响锡膏的脱模性。但是，电抛光技术的出现，可以提供光滑的孔壁和良好的锡膏释放。

3.2 镀镍

    电镀工艺，可以在光滑的不锈片表面电镀一层金属镍，以达到降低钢网光滑程度的作用。在锡膏印刷时，防止锡膏在钢网表面产生滑动，导致锡膏不能很好地在钢网网孔内的填充。表面镀镍可以增加锡膏印刷时的滚动，有助于锡膏在微型孔内的填充。

3.3 纳米涂层

    所谓纳米涂层是指，在化学蚀刻或激光切割钢网与PCB接触的一面及孔壁表面涂覆一层纳米材料，以增加孔壁的光滑程度，涂刷的这层纳米涂层有利于锡膏脱模。

纳米涂层后效果

     DOE实验结果表明，采用纳米涂层后，锡膏的下锡效率可以提升18%左右。同时纳米涂层还增加了锡膏中的助焊剂成分与孔壁或钢网与PCB接触表面之间的不亲和性，这有利于保持印刷过程中孔内壁和钢网表面的清洁，减小印刷过程中的清洗频次，提高生产效率以达到降低生产成本的效果

    当用于最紧密的间距为0.025“(0.635mm)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(0.5mm)以下的间距时，应该考虑0.020”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。

    电铸钢网孔壁光滑，呈倒梯形结构，其锡膏释放性能最好。电铸钢网对于微型BGA，超细间距QFP和小型片式元件如01005、0201具有良好的印刷性能。