焊錫膏印刷
進程設備
在錫膏印刷進程中,印刷機是到達所期望的印刷質(zhì)量的關鍵。今天可購買到的絲印機分為兩種主要類型:實驗室與出產(chǎn)。每個類型有進一步的分類,因為每個公司期望從實驗室與出產(chǎn)類型的印刷機得到不同的功用水平。例如,一個公司的研討與開發(fā)部分(R&D)運用實驗室類型制作產(chǎn)品原型,而出產(chǎn)則會用另一種類型。還有,出產(chǎn)要求或許改動很大,取決于產(chǎn)值。因為激光切開設備是不或許分類的,最好是挑選與所期望的運用相適應的絲印機。
在手藝或半主動印刷機中,錫膏是手藝地放在模板/絲網(wǎng)上,這時印刷刮板(squeegee)處于模板的另一端。在主動印刷機中,錫膏是主動分配的。在印刷進程中,印刷刮板向下壓在模板上,使模板底面觸摸到電路板頂面。當刮板走過所腐蝕的整個圖形區(qū)域長度時,錫膏通過模板/絲網(wǎng)上的開孔印刷到焊盤上。
在錫膏現(xiàn)已堆積之后,絲網(wǎng)在刮板之后立刻脫開(snap off),回到原地。這個間隔或脫開間隔是設備規(guī)劃所定的,大約0.020"~0.040"。脫開間隔與刮板壓力是兩個到達杰出印刷質(zhì)量的與設備有關的重要變量。
假如沒有脫開,這個進程叫觸摸(on-contact)印刷。當運用全金屬模板和刮刀時,運用觸摸印刷。非觸摸(off-contact)印刷用于柔性的金屬絲網(wǎng)。
刮板(squeegee)類型
刮板的磨損、壓力和硬度決議印刷質(zhì)量,應該細心監(jiān)測。對可接受的印刷質(zhì)量,刮板邊際應該尖利和直線。刮板壓力低構成遺漏和粗糙的邊際,而刮板壓力高或很軟的刮板將引起斑駁狀的(smeared)印刷,乃至或許損壞刮板和模板或絲網(wǎng)。過高的壓力也傾向于從寬的開孔中挖出錫膏,引起焊錫圓角不行。
常見有兩種刮板類型:橡膠或聚氨酯(polyurethane)刮板和金屬刮板。當運用橡膠刮板時,運用70-90橡膠硬度計(durometer)硬度的刮板。當運用過高的壓力時,滲入到模板底部的錫膏或許構成錫橋,要求頻頻的底部抹擦。為了防止底部浸透,焊盤開口在印刷時有必要供給密封(gasketing)作用。這取決于模板開孔壁的粗糙度。
金屬刮刀也是常用的。跟著更密間隔元件的運用,金屬刮刀的用量在添加。它們由不銹鋼或黃銅制成,具有平的刀片形狀,運用的印刷角度為30~45°。一些刮刀涂有光滑資料。因為運用較低的壓力,它們不會從開孔中挖出錫膏,還因為是金屬的,它們不象橡膠刮板那樣簡單磨損,因而不需求尖利。它們比橡膠刮板成本貴得多,并或許引起模板磨損。
運用不同的刮板類型在運用規(guī)范元件和密腳元件的印刷電路安裝(PCA)中是有區(qū)別的。錫膏量的要求對每一種元件有很大的不同。密間隔元件要求比規(guī)范外表貼裝元件少得多的焊錫量。焊盤面積和厚度操控錫膏量。
一些工程師運用雙厚度的模板來對密腳元件和規(guī)范外表貼裝焊盤施用恰當?shù)腻a膏數(shù)量。其它工程師選用一種不同的辦法 - 他們運用不需求常常尖利的更經(jīng)濟的金屬刮刀。用金屬刮刀更簡單防止錫膏堆積量的改動,但這種辦法要求改進的模板開孔規(guī)劃來防止在密間隔焊盤上過多的錫膏堆積。這個辦法在工業(yè)上變得更受歡迎,可是,運用雙厚度印刷的橡膠刮板也還沒有消失。
模板(stencil)類型
重要的印刷質(zhì)量變量包含模板孔壁的精度和光潔度。保存模板寬度與厚度的恰當?shù)目v橫比(aspect ratio)是重要的。推薦的縱橫比為1.5。這對防止模板堵塞是重要。一般,假如縱橫比小于1.5,錫膏會保留在開孔內(nèi)。除了縱橫比之外,如IPC-7525《模板規(guī)劃指南》所推薦的,還要有大于0.66的面積比(焊盤面積除以孔壁面積)。IPC-7525可作為模板規(guī)劃的一個杰出開端。
制作開孔的工藝進程操控開孔壁的光潔度和精度。有三種常見的制作模板的工藝:化學腐蝕、激光切開和加成(additive)工藝。
1)化學腐蝕(chemically etched)模板
金屬模板和柔性金屬模板是運用兩個陽性圖形通過從雙面的化學研磨來蝕刻的。在這個進程中,蝕刻不僅在所期望的筆直方向進行,而且在橫向也有。這叫做底切(undercutting) - 開孔比期望的較大,構成額外的焊錫堆積。因為50/50從雙面進行蝕刻,其成果是幾乎直線的孔壁,在中間有輕輕沙漏形的收窄。
因為電蝕刻模板孔壁或許不滑潤,電拋光,一個微蝕刻工藝,是到達滑潤孔壁的一個辦法。另一個到達較滑潤孔壁的辦法是鍍鎳層(nickel plating)。拋光或滑潤的外表對錫膏的開釋是好的,但或許引起錫膏越過模板外表而不在刮板前翻滾。這個問題可通過挑選性地拋光孔壁而不是整個模板外表來防止。鍍鎳進一步改進滑潤度和印刷功用??墒牵鼫p小了開孔,要求圖形調(diào)整。
2)激光切開(laser-cut)模板
激光切開是另一種減去(subtractive)工藝,但它沒有底切問題。模板直接從Gerber數(shù)據(jù)制作,因而開孔精度得到改進。數(shù)據(jù)可按需求調(diào)整以改動尺度。更好的進程操控也會改進開孔精度。激光切開模板的另一個長處是孔壁可成錐形?;瘜W蝕刻的模板也能夠成錐形,假如只從一面腐蝕,可是開孔尺度或許太大。板面的開口稍微比刮板面的大一點的錐形開孔(0.001"~0.002",發(fā)生大約2°的角度),對錫膏開釋更簡單。
激光切開能夠制作出小至0.004"的開孔寬度,精度到達0.0005",因而很適合于超密間隔(ultra-fine-pitch)的元件印刷。激光切開的模板也會發(fā)生粗糙的邊際,因為在切開期間汽化的金屬變成金屬渣。這或許引起錫膏堵塞。更滑潤的孔壁可通過微蝕刻來發(fā)生。激光切開的模板假如沒有預先對需求較薄的區(qū)域進行化學腐蝕,就不能制成臺階式多級模板。激光一個一個地切開每一個開孔,因而模板成本是要切開的開孔數(shù)量而定。
3)電鑄成型(electroformed)模板
制作模板的第三種工藝是一種加成工藝,最普遍地叫做電鑄成型。在這個工藝中,鎳堆積在銅質(zhì)的陰極心上以構成開孔。一種光敏干膠片疊層在銅箔上(大約0.25"厚度)。膠片用紫外光通過有模板圖畫的遮光膜進行聚合。通過顯影后,在銅質(zhì)心上發(fā)生陰極圖畫,只有模板開孔堅持用光刻膠(photoresist)掩蓋。然后在光刻膠的周圍通過鍍鎳構成了模板。在到達所期望的模板厚度后,把光刻膠從開孔除去。電鑄成型的鎳箔通過曲折從銅心上分開 - 一個關鍵的工藝進程。箔片準備好裝框,制作模板的其它進程。
電鑄成型臺階式模板能夠做得到,但成本添加。因為可到達精密的公役,電鑄成型的模板供給杰出的密封作用,削減了模板底面的錫膏滲漏。這意味著模板底面擦洗的頻率顯著地下降,削減潛在的錫橋。
定論
化學腐蝕和激光切開是制作模板的減去工藝。化學蝕刻工藝是最老的、運用最廣的。激光切開相對較新,而電鑄成型模板是最新時興的東西。
為了到達杰出的印刷成果,有必要有正確的錫膏資料(黏度、金屬含量、最大粉末尺度和盡或許最低的助焊劑活性)、正確的東西(印刷機、模板和刮刀)和正確的工藝進程(杰出的定位、清潔拭擦)的結合。
吞吐量
吞吐量界說為:在給定的時刻周期內(nèi),能夠出產(chǎn)出多少合格的印刷電路板。
影響一條SMT出產(chǎn)線產(chǎn)值的要素是多種多樣的,常常說到的一個要素是錫膏印刷設備的周期。曩昔,“機器周期”用作主要設備出產(chǎn)吞吐量的一個重要指標,但對一臺模板印刷機或其它電子制作設備來說,它僅僅是量度真實產(chǎn)值的一個要素。電子制作業(yè)常常交換運用周期和吞吐量兩個術語,事實上,它們在機器功用的量度工作中是兩種不同的要素。
周期
周期的界說是機器能夠完成的電路板的裝卸、對位等基本功用使命的速度。一般包含以下內(nèi)容:電路板進出機器的運動、電路板按已定方針(模板基準標記)進行校對、電路板運動到其有必要的方位,以及電路板傳送到下道工序的時刻。機器主要功用的實踐完成(在本例中是錫膏的實踐印刷)一般要依賴于界說機器周期的各個公認元素。大多數(shù)狀況下,錫膏印刷設備的供貨商只把機器的周期界說為印刷電路板送進、送出機器,以及印刷電路板按已定方針(模板基準標記)校對的進程。
很多時分真正的印刷動作并不包含在錫膏印刷機的周期內(nèi)。印刷動作在很大程度上依賴于運用的錫膏和出產(chǎn)的基板尺度。大多數(shù)現(xiàn)代錫膏印刷設備刮板的的運動速度能夠遠遠快于實踐錫膏印刷的要求。許多客戶仍在運用那些有必要緩慢印制的錫膏,這常常成為錫膏印刷工藝周期的一個主要時刻要素。正是因為資料會發(fā)生很多影響變量,設備制作商便將周期的界說內(nèi)容縮減為自己可控的那些項目。
我們應該把機器周期界說考慮得更廣泛一些,以使更好地了解機器吞吐量與設備利用率。更廣泛的界說除了包含上述一切功用,還需加上機器履行的一切“直接”(overhead)功用。“直接”功用界說是:不直接包含在電路板傳送和準確印刷錫膏的實踐操作中的一切其它機器功用。大多數(shù)的現(xiàn)代錫膏印刷機都能夠履行許多“直接”功用,如模板清洗、二維(2D)印后查驗、模板上錫膏的涂覆等,有些更先進的體系乃至供給對錫膏印刷的三維(3D)印后查驗、慢速脫離(snap-off)、定位支撐針的裝置,以及對計算進程操控和其它辦理與質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集功用,作為機器的附加功用。
當選用機器周期的這種擴展界說時,很難對錫膏印刷機設備作出比較,因為一般狀況下這些功用替代了手藝和離線的確保工藝質(zhì)量功用。有必要花時刻來徹底了解每個“直接”功用怎么完成自己的使命,才干夠?qū)C器的功用作出正確的評價。在證明某項功用的價值時,機器履行直接使命的速度當然是主要考慮要素,一起,還有必要考慮機器將以怎樣的精確度和可重復性履行直接操作。許多印刷設備能夠并行地履行幾個“直接”功用,這樣不會因為添加功用構成吞吐量的實踐丟失。假如機器能夠并行地履行兩、三個“直接”功用,而且仍能供給“最佳”的精確度和可重復性,則該機器(依照上述擴展界說辦法)就具有最快的機器周期。
怎么有用評價印刷機的實踐吞吐量?
為了有用評價一臺印刷機的實踐吞吐量,有必要考慮以下變量:
周期,及丈量電路板上板、定位、送至印刷高度、回到傳送高度、下板的進程。但不包含實踐的印刷動作。
印刷參數(shù),包含:施加的力氣、刮板運動及速度參數(shù)等。這些參數(shù)受電路板尺度、元件密度、元件間隔以及錫膏構成(因為不同的流變學特性,大型元件一般意味著不同的速度)的影響。
錫膏印刷周期的優(yōu)化需求運用能夠快速印刷的錫膏。電路路尺度越大,實踐印刷動作對周期長短的影響就越重要。假如我們的錫膏每秒只能印刷 2 英寸,用它加工一塊 12 英寸電路板的進程要耗時 6 秒種。假如換用一臺每秒印刷 8 英寸的錫膏,則印刷時刻能夠下降為 1.5 秒。
是否運用刮板或關閉印刷頭?
關閉印刷頭節(jié)省了將錫膏涂覆在模板上的時刻。即使運用了主動錫膏涂覆體系,機器也要花時刻將新的錫膏涂在模板上。當要從一種電路板轉化到另一種電路板時,關閉印刷頭更顯示出獨有的優(yōu)勢。因為一切的錫膏都現(xiàn)已裝在關閉印刷頭中。在清潔模板前,只需從模板上刮去很少數(shù)的錫膏。而且因為下一種產(chǎn)品的錫膏現(xiàn)已裝在印刷頭中了,錫膏的浪費量也很少。
錫膏涂覆:在運用刮板時,怎么向模板涂覆錫膏。影響它的要素包含涂覆辦法(人工或主動涂覆),以及開孔密度和PCB的尺度,這些將決議錫膏彌補的頻率。
操作軟件的“易用性”
軟件有必要易于運用。一切可控功用的操作都有必要易于了解。軟件界面有必要盡或許直觀以簡化操作。這有助于機器的組裝、轉化以及正常運轉,對體系長時刻出產(chǎn)的產(chǎn)值有很大影響。
模板清洗頻率與辦法。
一切的錫膏印刷工藝都需求按某種頻度來清潔模板。模板擦洗的頻度是多種變量的函數(shù),包含模板規(guī)劃、印刷電路板的最終外表處理(熱風整平 HASL、浸銀、浸鎳/金、有機可焊性保護層OSP,等)、印刷進程中電路板的支持,等。即使是最優(yōu)規(guī)劃的錫膏印刷工藝也有必要進行模板清潔,所以我們有必要對某臺機器怎么完成這一功用作出評價。一切的現(xiàn)代錫膏印刷設備均供給模板清洗功用。有必要清楚是否需求在履行模板清潔功用時運用真空或溶劑來幫忙清洗工作。
模板至電路板的慢速脫離間隔與速度。一切體系都各不相同,因為密度越來越高,有些 PCB 板需求更慢的別離速度,以改進模板與堆積錫膏的別離。
印后查驗
大多數(shù)現(xiàn)代錫膏印刷設備都供給二維(2D)印后查驗功用,有些還能夠為關鍵設備的錫膏堆積供給三維(3D)印后查驗功用。一切的 2D 和 3D 印后查驗體系的工作各不相同,所以,要了解可丈量的各個變量、辦法,以及懂得怎么運用成果數(shù)據(jù),這對評價附加工作的價值非常重要。
安裝與轉化方案,包含相關的 MTTA。
當從一種產(chǎn)品變更為另一種產(chǎn)品時,需求進行大量的錫膏印刷設備的轉化工作。許多錫膏印刷流程在一天里要進行數(shù)次轉化。有必要清楚你的設備要花多少時刻才干從一種產(chǎn)品轉化到另一種產(chǎn)品。哪些產(chǎn)品轉化變量對機器的優(yōu)化運轉特別重要?
工藝計算操控策略(SPC)
如上所述,吞吐量是在給定時刻周期內(nèi)安裝完成的合格電路板數(shù)量。工藝質(zhì)量對完成最高吞吐量至關重要,因而有必要盡或許“實時”地了解工藝運轉的狀況。我們不能在出產(chǎn)運轉完畢后才通過發(fā)現(xiàn)的缺點進行補救式的優(yōu)化工作。我們有必要發(fā)起一種“前瞻”式的出產(chǎn),防止構成一種只被用來發(fā)現(xiàn)缺點的“反響”式出產(chǎn)。
清除辦法
問題:能夠用小刮鏟來將誤印的錫膏從板上去掉嗎?這會不會將錫膏和小錫珠弄到孔里和小的縫隙里?解答:用小刮鏟刮的辦法來將錫膏從誤印的板上去掉或許構成一些問題。一般可行的辦法是將誤印的板浸入一種兼容的溶劑中,如參加某種添加劑的水,然后用軟毛刷子將小錫珠從板上去除。寧愿反復的浸泡與洗刷,而不要猛烈的干刷或鏟刮。在錫膏印刷之后,操作員等待清洗誤印的時刻越長,越難去掉錫膏。誤印的板應該在發(fā)現(xiàn)問題之后立刻放入浸泡的溶劑中,因為錫膏在干之前簡單清除。
防止用布條去抹擦,以防止錫膏和其他污染物涂抹在板的外表上。在浸泡之后,用輕柔的噴霧沖刷常常能夠協(xié)助去掉不期望有的錫膏。一起還推薦用熱風枯燥。假如運用了臥式模板清洗機,要清洗的面應該朝下,以允許錫膏從板上墜落。
按例,注意一些細節(jié)能夠消除不期望有的狀況,如錫膏的誤印和從板上清除為固化的錫膏。在所期望的方位堆積恰當數(shù)量的錫膏是我們的方針。弄臟了的東西、干枯的錫膏、模板與板的不對位,都或許構成在模板底面乃至安裝上有不期望有的錫膏。在印刷工藝期間,在印刷周期之間按必定的規(guī)則擦洗模板。確保模板坐落在焊盤上,而不是在阻焊層上,以確保一個清潔的錫膏印刷工藝。在線的、實時的錫膏查看和元件貼裝之后回流之前的查看,都是對削減在焊接發(fā)生之前工藝缺點有協(xié)助的工藝進程。
關于密間隔(fine-pitch)模板,假如因為薄的模板橫截面曲折構成引腳之間的損害,它會構成錫膏堆積在引腳之間,發(fā)生印刷缺點和/或短路。低粘性的錫膏也或許構成印刷缺點。例如,印刷機運轉溫度高或許刮刀速度高能夠減小錫膏在運用中的粘性,因為堆積過多錫膏而構成印刷缺點和橋接。
總的來講,對資料缺少足夠的操控、錫膏堆積的辦法和設備是在回流焊接工藝中缺點的主要原因。
什么類型的安裝板的分板(depaneling)設備供給最好的成果?
有幾種分板體系供給各種將安裝板分板的技能。按例,在挑選這種設備時應該考慮許多要素。不論有沒有定線(routing)、鋸割(sawing)或沖切(blanking)用來將單個的板從組合板分開,分板進程中安穩(wěn)的支撐是最重要的要素。沒有支撐,發(fā)生的應力或許損害基板和焊接點。扭曲板、或在分板期間給安裝發(fā)生應力都或許構成躲藏或明顯的缺點。雖然鋸割常常能夠供給最小的空隙,可是用東西的剪切或沖切能夠供給較清潔的、愈加受控的成果。
為了防止元件損害,許多安裝商企圖在要求分板的時分將元件焊接點堅持在間隔板的邊際至少5.08mm。敏感的陶瓷電容或二極管或許要求格外的小心與考慮。
進程設備
在錫膏印刷進程中,印刷機是到達所期望的印刷質(zhì)量的關鍵。今天可購買到的絲印機分為兩種主要類型:實驗室與出產(chǎn)。每個類型有進一步的分類,因為每個公司期望從實驗室與出產(chǎn)類型的印刷機得到不同的功用水平。例如,一個公司的研討與開發(fā)部分(R&D)運用實驗室類型制作產(chǎn)品原型,而出產(chǎn)則會用另一種類型。還有,出產(chǎn)要求或許改動很大,取決于產(chǎn)值。因為激光切開設備是不或許分類的,最好是挑選與所期望的運用相適應的絲印機。
在手藝或半主動印刷機中,錫膏是手藝地放在模板/絲網(wǎng)上,這時印刷刮板(squeegee)處于模板的另一端。在主動印刷機中,錫膏是主動分配的。在印刷進程中,印刷刮板向下壓在模板上,使模板底面觸摸到電路板頂面。當刮板走過所腐蝕的整個圖形區(qū)域長度時,錫膏通過模板/絲網(wǎng)上的開孔印刷到焊盤上。
在錫膏現(xiàn)已堆積之后,絲網(wǎng)在刮板之后立刻脫開(snap off),回到原地。這個間隔或脫開間隔是設備規(guī)劃所定的,大約0.020"~0.040"。脫開間隔與刮板壓力是兩個到達杰出印刷質(zhì)量的與設備有關的重要變量。
假如沒有脫開,這個進程叫觸摸(on-contact)印刷。當運用全金屬模板和刮刀時,運用觸摸印刷。非觸摸(off-contact)印刷用于柔性的金屬絲網(wǎng)。
刮板(squeegee)類型
刮板的磨損、壓力和硬度決議印刷質(zhì)量,應該細心監(jiān)測。對可接受的印刷質(zhì)量,刮板邊際應該尖利和直線。刮板壓力低構成遺漏和粗糙的邊際,而刮板壓力高或很軟的刮板將引起斑駁狀的(smeared)印刷,乃至或許損壞刮板和模板或絲網(wǎng)。過高的壓力也傾向于從寬的開孔中挖出錫膏,引起焊錫圓角不行。
常見有兩種刮板類型:橡膠或聚氨酯(polyurethane)刮板和金屬刮板。當運用橡膠刮板時,運用70-90橡膠硬度計(durometer)硬度的刮板。當運用過高的壓力時,滲入到模板底部的錫膏或許構成錫橋,要求頻頻的底部抹擦。為了防止底部浸透,焊盤開口在印刷時有必要供給密封(gasketing)作用。這取決于模板開孔壁的粗糙度。
金屬刮刀也是常用的。跟著更密間隔元件的運用,金屬刮刀的用量在添加。它們由不銹鋼或黃銅制成,具有平的刀片形狀,運用的印刷角度為30~45°。一些刮刀涂有光滑資料。因為運用較低的壓力,它們不會從開孔中挖出錫膏,還因為是金屬的,它們不象橡膠刮板那樣簡單磨損,因而不需求尖利。它們比橡膠刮板成本貴得多,并或許引起模板磨損。
運用不同的刮板類型在運用規(guī)范元件和密腳元件的印刷電路安裝(PCA)中是有區(qū)別的。錫膏量的要求對每一種元件有很大的不同。密間隔元件要求比規(guī)范外表貼裝元件少得多的焊錫量。焊盤面積和厚度操控錫膏量。
一些工程師運用雙厚度的模板來對密腳元件和規(guī)范外表貼裝焊盤施用恰當?shù)腻a膏數(shù)量。其它工程師選用一種不同的辦法 - 他們運用不需求常常尖利的更經(jīng)濟的金屬刮刀。用金屬刮刀更簡單防止錫膏堆積量的改動,但這種辦法要求改進的模板開孔規(guī)劃來防止在密間隔焊盤上過多的錫膏堆積。這個辦法在工業(yè)上變得更受歡迎,可是,運用雙厚度印刷的橡膠刮板也還沒有消失。
模板(stencil)類型
重要的印刷質(zhì)量變量包含模板孔壁的精度和光潔度。保存模板寬度與厚度的恰當?shù)目v橫比(aspect ratio)是重要的。推薦的縱橫比為1.5。這對防止模板堵塞是重要。一般,假如縱橫比小于1.5,錫膏會保留在開孔內(nèi)。除了縱橫比之外,如IPC-7525《模板規(guī)劃指南》所推薦的,還要有大于0.66的面積比(焊盤面積除以孔壁面積)。IPC-7525可作為模板規(guī)劃的一個杰出開端。
制作開孔的工藝進程操控開孔壁的光潔度和精度。有三種常見的制作模板的工藝:化學腐蝕、激光切開和加成(additive)工藝。
1)化學腐蝕(chemically etched)模板
金屬模板和柔性金屬模板是運用兩個陽性圖形通過從雙面的化學研磨來蝕刻的。在這個進程中,蝕刻不僅在所期望的筆直方向進行,而且在橫向也有。這叫做底切(undercutting) - 開孔比期望的較大,構成額外的焊錫堆積。因為50/50從雙面進行蝕刻,其成果是幾乎直線的孔壁,在中間有輕輕沙漏形的收窄。
因為電蝕刻模板孔壁或許不滑潤,電拋光,一個微蝕刻工藝,是到達滑潤孔壁的一個辦法。另一個到達較滑潤孔壁的辦法是鍍鎳層(nickel plating)。拋光或滑潤的外表對錫膏的開釋是好的,但或許引起錫膏越過模板外表而不在刮板前翻滾。這個問題可通過挑選性地拋光孔壁而不是整個模板外表來防止。鍍鎳進一步改進滑潤度和印刷功用??墒牵鼫p小了開孔,要求圖形調(diào)整。
2)激光切開(laser-cut)模板
激光切開是另一種減去(subtractive)工藝,但它沒有底切問題。模板直接從Gerber數(shù)據(jù)制作,因而開孔精度得到改進。數(shù)據(jù)可按需求調(diào)整以改動尺度。更好的進程操控也會改進開孔精度。激光切開模板的另一個長處是孔壁可成錐形?;瘜W蝕刻的模板也能夠成錐形,假如只從一面腐蝕,可是開孔尺度或許太大。板面的開口稍微比刮板面的大一點的錐形開孔(0.001"~0.002",發(fā)生大約2°的角度),對錫膏開釋更簡單。
激光切開能夠制作出小至0.004"的開孔寬度,精度到達0.0005",因而很適合于超密間隔(ultra-fine-pitch)的元件印刷。激光切開的模板也會發(fā)生粗糙的邊際,因為在切開期間汽化的金屬變成金屬渣。這或許引起錫膏堵塞。更滑潤的孔壁可通過微蝕刻來發(fā)生。激光切開的模板假如沒有預先對需求較薄的區(qū)域進行化學腐蝕,就不能制成臺階式多級模板。激光一個一個地切開每一個開孔,因而模板成本是要切開的開孔數(shù)量而定。
3)電鑄成型(electroformed)模板
制作模板的第三種工藝是一種加成工藝,最普遍地叫做電鑄成型。在這個工藝中,鎳堆積在銅質(zhì)的陰極心上以構成開孔。一種光敏干膠片疊層在銅箔上(大約0.25"厚度)。膠片用紫外光通過有模板圖畫的遮光膜進行聚合。通過顯影后,在銅質(zhì)心上發(fā)生陰極圖畫,只有模板開孔堅持用光刻膠(photoresist)掩蓋。然后在光刻膠的周圍通過鍍鎳構成了模板。在到達所期望的模板厚度后,把光刻膠從開孔除去。電鑄成型的鎳箔通過曲折從銅心上分開 - 一個關鍵的工藝進程。箔片準備好裝框,制作模板的其它進程。
電鑄成型臺階式模板能夠做得到,但成本添加。因為可到達精密的公役,電鑄成型的模板供給杰出的密封作用,削減了模板底面的錫膏滲漏。這意味著模板底面擦洗的頻率顯著地下降,削減潛在的錫橋。
定論
化學腐蝕和激光切開是制作模板的減去工藝。化學蝕刻工藝是最老的、運用最廣的。激光切開相對較新,而電鑄成型模板是最新時興的東西。
為了到達杰出的印刷成果,有必要有正確的錫膏資料(黏度、金屬含量、最大粉末尺度和盡或許最低的助焊劑活性)、正確的東西(印刷機、模板和刮刀)和正確的工藝進程(杰出的定位、清潔拭擦)的結合。
吞吐量
吞吐量界說為:在給定的時刻周期內(nèi),能夠出產(chǎn)出多少合格的印刷電路板。
影響一條SMT出產(chǎn)線產(chǎn)值的要素是多種多樣的,常常說到的一個要素是錫膏印刷設備的周期。曩昔,“機器周期”用作主要設備出產(chǎn)吞吐量的一個重要指標,但對一臺模板印刷機或其它電子制作設備來說,它僅僅是量度真實產(chǎn)值的一個要素。電子制作業(yè)常常交換運用周期和吞吐量兩個術語,事實上,它們在機器功用的量度工作中是兩種不同的要素。
周期
周期的界說是機器能夠完成的電路板的裝卸、對位等基本功用使命的速度。一般包含以下內(nèi)容:電路板進出機器的運動、電路板按已定方針(模板基準標記)進行校對、電路板運動到其有必要的方位,以及電路板傳送到下道工序的時刻。機器主要功用的實踐完成(在本例中是錫膏的實踐印刷)一般要依賴于界說機器周期的各個公認元素。大多數(shù)狀況下,錫膏印刷設備的供貨商只把機器的周期界說為印刷電路板送進、送出機器,以及印刷電路板按已定方針(模板基準標記)校對的進程。
很多時分真正的印刷動作并不包含在錫膏印刷機的周期內(nèi)。印刷動作在很大程度上依賴于運用的錫膏和出產(chǎn)的基板尺度。大多數(shù)現(xiàn)代錫膏印刷設備刮板的的運動速度能夠遠遠快于實踐錫膏印刷的要求。許多客戶仍在運用那些有必要緩慢印制的錫膏,這常常成為錫膏印刷工藝周期的一個主要時刻要素。正是因為資料會發(fā)生很多影響變量,設備制作商便將周期的界說內(nèi)容縮減為自己可控的那些項目。
我們應該把機器周期界說考慮得更廣泛一些,以使更好地了解機器吞吐量與設備利用率。更廣泛的界說除了包含上述一切功用,還需加上機器履行的一切“直接”(overhead)功用。“直接”功用界說是:不直接包含在電路板傳送和準確印刷錫膏的實踐操作中的一切其它機器功用。大多數(shù)的現(xiàn)代錫膏印刷機都能夠履行許多“直接”功用,如模板清洗、二維(2D)印后查驗、模板上錫膏的涂覆等,有些更先進的體系乃至供給對錫膏印刷的三維(3D)印后查驗、慢速脫離(snap-off)、定位支撐針的裝置,以及對計算進程操控和其它辦理與質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集功用,作為機器的附加功用。
當選用機器周期的這種擴展界說時,很難對錫膏印刷機設備作出比較,因為一般狀況下這些功用替代了手藝和離線的確保工藝質(zhì)量功用。有必要花時刻來徹底了解每個“直接”功用怎么完成自己的使命,才干夠?qū)C器的功用作出正確的評價。在證明某項功用的價值時,機器履行直接使命的速度當然是主要考慮要素,一起,還有必要考慮機器將以怎樣的精確度和可重復性履行直接操作。許多印刷設備能夠并行地履行幾個“直接”功用,這樣不會因為添加功用構成吞吐量的實踐丟失。假如機器能夠并行地履行兩、三個“直接”功用,而且仍能供給“最佳”的精確度和可重復性,則該機器(依照上述擴展界說辦法)就具有最快的機器周期。
怎么有用評價印刷機的實踐吞吐量?
為了有用評價一臺印刷機的實踐吞吐量,有必要考慮以下變量:
周期,及丈量電路板上板、定位、送至印刷高度、回到傳送高度、下板的進程。但不包含實踐的印刷動作。
印刷參數(shù),包含:施加的力氣、刮板運動及速度參數(shù)等。這些參數(shù)受電路板尺度、元件密度、元件間隔以及錫膏構成(因為不同的流變學特性,大型元件一般意味著不同的速度)的影響。
錫膏印刷周期的優(yōu)化需求運用能夠快速印刷的錫膏。電路路尺度越大,實踐印刷動作對周期長短的影響就越重要。假如我們的錫膏每秒只能印刷 2 英寸,用它加工一塊 12 英寸電路板的進程要耗時 6 秒種。假如換用一臺每秒印刷 8 英寸的錫膏,則印刷時刻能夠下降為 1.5 秒。
是否運用刮板或關閉印刷頭?
關閉印刷頭節(jié)省了將錫膏涂覆在模板上的時刻。即使運用了主動錫膏涂覆體系,機器也要花時刻將新的錫膏涂在模板上。當要從一種電路板轉化到另一種電路板時,關閉印刷頭更顯示出獨有的優(yōu)勢。因為一切的錫膏都現(xiàn)已裝在關閉印刷頭中。在清潔模板前,只需從模板上刮去很少數(shù)的錫膏。而且因為下一種產(chǎn)品的錫膏現(xiàn)已裝在印刷頭中了,錫膏的浪費量也很少。
錫膏涂覆:在運用刮板時,怎么向模板涂覆錫膏。影響它的要素包含涂覆辦法(人工或主動涂覆),以及開孔密度和PCB的尺度,這些將決議錫膏彌補的頻率。
操作軟件的“易用性”
軟件有必要易于運用。一切可控功用的操作都有必要易于了解。軟件界面有必要盡或許直觀以簡化操作。這有助于機器的組裝、轉化以及正常運轉,對體系長時刻出產(chǎn)的產(chǎn)值有很大影響。
模板清洗頻率與辦法。
一切的錫膏印刷工藝都需求按某種頻度來清潔模板。模板擦洗的頻度是多種變量的函數(shù),包含模板規(guī)劃、印刷電路板的最終外表處理(熱風整平 HASL、浸銀、浸鎳/金、有機可焊性保護層OSP,等)、印刷進程中電路板的支持,等。即使是最優(yōu)規(guī)劃的錫膏印刷工藝也有必要進行模板清潔,所以我們有必要對某臺機器怎么完成這一功用作出評價。一切的現(xiàn)代錫膏印刷設備均供給模板清洗功用。有必要清楚是否需求在履行模板清潔功用時運用真空或溶劑來幫忙清洗工作。
模板至電路板的慢速脫離間隔與速度。一切體系都各不相同,因為密度越來越高,有些 PCB 板需求更慢的別離速度,以改進模板與堆積錫膏的別離。
印后查驗
大多數(shù)現(xiàn)代錫膏印刷設備都供給二維(2D)印后查驗功用,有些還能夠為關鍵設備的錫膏堆積供給三維(3D)印后查驗功用。一切的 2D 和 3D 印后查驗體系的工作各不相同,所以,要了解可丈量的各個變量、辦法,以及懂得怎么運用成果數(shù)據(jù),這對評價附加工作的價值非常重要。
安裝與轉化方案,包含相關的 MTTA。
當從一種產(chǎn)品變更為另一種產(chǎn)品時,需求進行大量的錫膏印刷設備的轉化工作。許多錫膏印刷流程在一天里要進行數(shù)次轉化。有必要清楚你的設備要花多少時刻才干從一種產(chǎn)品轉化到另一種產(chǎn)品。哪些產(chǎn)品轉化變量對機器的優(yōu)化運轉特別重要?
工藝計算操控策略(SPC)
如上所述,吞吐量是在給定時刻周期內(nèi)安裝完成的合格電路板數(shù)量。工藝質(zhì)量對完成最高吞吐量至關重要,因而有必要盡或許“實時”地了解工藝運轉的狀況。我們不能在出產(chǎn)運轉完畢后才通過發(fā)現(xiàn)的缺點進行補救式的優(yōu)化工作。我們有必要發(fā)起一種“前瞻”式的出產(chǎn),防止構成一種只被用來發(fā)現(xiàn)缺點的“反響”式出產(chǎn)。
清除辦法
問題:能夠用小刮鏟來將誤印的錫膏從板上去掉嗎?這會不會將錫膏和小錫珠弄到孔里和小的縫隙里?解答:用小刮鏟刮的辦法來將錫膏從誤印的板上去掉或許構成一些問題。一般可行的辦法是將誤印的板浸入一種兼容的溶劑中,如參加某種添加劑的水,然后用軟毛刷子將小錫珠從板上去除。寧愿反復的浸泡與洗刷,而不要猛烈的干刷或鏟刮。在錫膏印刷之后,操作員等待清洗誤印的時刻越長,越難去掉錫膏。誤印的板應該在發(fā)現(xiàn)問題之后立刻放入浸泡的溶劑中,因為錫膏在干之前簡單清除。
防止用布條去抹擦,以防止錫膏和其他污染物涂抹在板的外表上。在浸泡之后,用輕柔的噴霧沖刷常常能夠協(xié)助去掉不期望有的錫膏。一起還推薦用熱風枯燥。假如運用了臥式模板清洗機,要清洗的面應該朝下,以允許錫膏從板上墜落。
按例,注意一些細節(jié)能夠消除不期望有的狀況,如錫膏的誤印和從板上清除為固化的錫膏。在所期望的方位堆積恰當數(shù)量的錫膏是我們的方針。弄臟了的東西、干枯的錫膏、模板與板的不對位,都或許構成在模板底面乃至安裝上有不期望有的錫膏。在印刷工藝期間,在印刷周期之間按必定的規(guī)則擦洗模板。確保模板坐落在焊盤上,而不是在阻焊層上,以確保一個清潔的錫膏印刷工藝。在線的、實時的錫膏查看和元件貼裝之后回流之前的查看,都是對削減在焊接發(fā)生之前工藝缺點有協(xié)助的工藝進程。
關于密間隔(fine-pitch)模板,假如因為薄的模板橫截面曲折構成引腳之間的損害,它會構成錫膏堆積在引腳之間,發(fā)生印刷缺點和/或短路。低粘性的錫膏也或許構成印刷缺點。例如,印刷機運轉溫度高或許刮刀速度高能夠減小錫膏在運用中的粘性,因為堆積過多錫膏而構成印刷缺點和橋接。
總的來講,對資料缺少足夠的操控、錫膏堆積的辦法和設備是在回流焊接工藝中缺點的主要原因。
什么類型的安裝板的分板(depaneling)設備供給最好的成果?
有幾種分板體系供給各種將安裝板分板的技能。按例,在挑選這種設備時應該考慮許多要素。不論有沒有定線(routing)、鋸割(sawing)或沖切(blanking)用來將單個的板從組合板分開,分板進程中安穩(wěn)的支撐是最重要的要素。沒有支撐,發(fā)生的應力或許損害基板和焊接點。扭曲板、或在分板期間給安裝發(fā)生應力都或許構成躲藏或明顯的缺點。雖然鋸割常常能夠供給最小的空隙,可是用東西的剪切或沖切能夠供給較清潔的、愈加受控的成果。
為了防止元件損害,許多安裝商企圖在要求分板的時分將元件焊接點堅持在間隔板的邊際至少5.08mm。敏感的陶瓷電容或二極管或許要求格外的小心與考慮。