鋼板開孔設計

1、應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設一、鋼板的設計一、鋼板的設計二、印刷缺陷二、印刷缺陷三、鋼板印刷技術(shù)的進步三、鋼板印刷技術(shù)的進步四、影響鋼板質(zhì)量的因素四、影響鋼板質(zhì)量的因素目目 錄錄應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設1.1 鋼板設計涉及的問題1.2 開孔的設計1.3 臺階與陷凹臺階(relief step)的鋼板設計一、鋼板的設計一、鋼板的設計應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設開孔尺寸：長與寬/從電路板焊盤的縮減鋼板厚度使用的鋼板技術(shù)：化學腐蝕(chem-etch)、激光切割(laser-cut)、混合式(hybrid)、電鑄

2、(electroformed)臺階/釋放(step/release)鋼板設計印膠的鋼板開孔設計混合技術(shù)：通孔/表面貼裝鋼板設計片狀組件的免洗開孔設計塑料球柵陣列(PBGA)的鋼板設計1.1 鋼板設計涉及的問題鋼板設計涉及的問題應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設陶瓷球柵陣列(CBGA)的鋼板設計微型BGA/芯片級包裝(CSP)的鋼板設計混合技術(shù)：表面貼裝/倒裝芯片(flip chip)的鋼板設計錫膏釋放與錫磚的理論體積(長 X 寬 X 厚)的比例應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設開孔尺寸寬(W)和長(L)與鋼板金屬箔厚度(T)決定錫膏印刷于PCB的體積

3、。在印刷周期，隨著刮刀在鋼板上走過，錫膏充滿鋼板的開孔。然后，在電路板/鋼板分開期間，錫膏釋放到板的焊盤上。理想地，所有充滿開孔的錫膏從孔壁釋放，并附著于板的焊盤上，形成完整的錫磚。錫膏從內(nèi)孔壁釋放的能力主要決定于三個因素：鋼板設計的面積比/寬深比(aspect ratio)、開孔側(cè)壁的幾何形狀、和孔壁的光潔度。1.2 1.2 開孔的設計開孔的設計應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設對于可接受的錫膏釋放的一般接受的設計指引是，寬深比大于1.5、面積比大于0.66。寬深比是開孔的寬度除以鋼板的厚度(W/T)，是面積比的一維簡化。面積比是焊盤面積除以開孔側(cè)壁面積。當長度遠大于寬

4、度時，面積比與寬深比相同。當鋼板從電路板分離時，錫膏釋放遭遇一個競爭過程：錫膏將轉(zhuǎn)移到焊盤或者粘附在側(cè)孔壁上？當焊盤面積大于內(nèi)孔壁面積的2/3時，可達到85%或更好的錫膏釋放能力。應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設開口的寬厚比/面積比開口側(cè)壁的幾何形狀孔壁的光潔度后兩個因素由鋼板的制造技術(shù)決定的，前一個我們考慮的更多應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設寬厚比：開口寬與鋼板厚度的比率（W/T1.5）面積比：開口面積與孔壁橫截面積的比率（W.L/2T(W+L)0.660.66）若L5W，則考慮寬厚比；否則考慮面積比應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資

5、資源源建建設設各類防錫珠開法防錫珠開法對鋼板進行開口設計時，不能一味地追求寬厚比/面積比而忽略了其它工藝問題，如：連錫、錫珠等應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設長條形的寬度W應為：0.3W2.0mm元 件直徑(d)mm04020.2906030.3608050.5512060.8厚度一般選擇0.15-0.20mm印膠鋼板應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設細間距IC/QFP，為防止應力集中，最好兩端倒圓角片狀組件的防錫珠開法最好選擇內(nèi)凹開法，這樣可以避免立碑現(xiàn)象鋼板設計時，開口寬度應至少保證4顆最大的錫球能順暢通過應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學

6、學資資源源建建設設各種表面貼裝組件的寬深比/面積比例應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設在一些情況中，鋼板可能要求臺階。一種情況是對密間距(fine-pitch)組件的向下臺階區(qū)域。有一個例子是，對所有組件為 8-mil 厚度的鋼板，20-mil 間距的除外，它要求 6-mil 的厚度。在鋼板上朝電路板這一面的陷凹臺階是鋼板中要求臺階的另一個例子。在板上有凸起或高點妨礙鋼板在印刷過程中的密封作用的時候，陷凹臺階是所希望的。例子有條形碼、測試通路孔和增加性的蹤跡線。1.3 1.3 臺階與陷凹臺階臺階與陷凹臺階(relie

7、f step(relief step的鋼板設計的鋼板設計應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設陷凹臺階的凹穴也用于兩次印刷(two-print)鋼板，它主要用于混合技術(shù)要求 - 或者通孔技術(shù)/表面貼裝或者表面貼裝/倒裝芯片。在通孔技術(shù)/表面貼裝的情況，第一個鋼板用正常厚度的鋼板(6-mil)印刷所有的表面貼裝錫膏。第二個鋼板印刷所有通孔組件的錫膏。這個鋼板通常是 1525-mil 厚，為通孔組件提供足夠的錫膏。陷凹臺階(通常 10-mil 深)是在這個第二次印刷鋼板的朝板面上，在第一次印刷所有表面貼裝錫膏的位置上。這個臺階防止通孔印刷期間抹掉表面貼裝錫膏。應應用用電電子子技技

8、術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設當單一厚度的添印鋼板不能提供適當?shù)腻a膏量來形成一個可接受的焊接點的時候，可使用臺階式添印鋼板。臺階式添印鋼板的應用是，多引腳排的通孔組件(三或更多)或在SMT組件和通孔組件之間具有最小不準入內(nèi)區(qū)域的高密度組裝板。這個鋼板類型的一個例子如圖三所示。K1和K2是不準入內(nèi)距離。K2是通孔開口與臺階邊緣之間的距離。應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設當設計鋼板開孔時，在長度大于寬度的五倍時考慮寬深比，對所有其它情況考慮面積比。隨著這些比率的減少并分別接近1.5或0.66，對鋼板孔壁的光潔度就要求更嚴厲，以保證良好的錫膏釋放。在選擇提供光滑孔壁的鋼

9、板技術(shù)時應該小心。作為一般規(guī)則，將鋼板開孔尺寸比焊盤尺寸減少 12-mil，特別是如果焊盤開口是阻焊層界定的。當焊盤是銅箔界定時，與多數(shù)微型BGA一樣，將鋼板開孔做得比焊盤大 12-mil 可能是所希望的。這個方法將增加面積比，有助于微型BGA的錫膏釋放。應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設1.定位對齊(registration)。這涉及鋼板與材料附著區(qū)域的對準定位 - 或是焊盤(錫膏)或是焊盤之間的跨距(膠劑)。最大允許定位誤差對錫膏應用應該為焊盤長或?qū)挾鹊?5%，對膠劑應用為開孔長或?qū)挾鹊?5%。2.塌落(slump)。這是與材料有關(guān)的缺陷，或是由于膠或錫膏的粘度太低，

10、或是由于過熱暴露。塌落數(shù)量對錫膏應該限制在焊盤長或?qū)挾鹊?5%，對膠劑為開孔長或?qū)挾鹊?5%。3.厚度(thickness)。最后的印刷厚度不應該變化超出所希望印刷厚度的20%。材料少可能產(chǎn)生焊錫不足或開二、印刷缺陷二、印刷缺陷應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設路，在膠劑情況會丟失組件。材料多可能造成錫點太飽滿或錫橋，對膠劑情況會污染錫點或開路。4.挖空(scoop)。這是刮刀壓力過大、刮刀刀片太軟或開孔太大的結(jié)果。這個缺陷可能引起錫點的錫量不足，或膠點的膠量不足，無法將組件固定。挖空的量應該限制在最大變化不超過從最高到最低的20%。5.圓頂(dome)。通常是刮刀刀片高

11、度調(diào)整不當或刮刀壓力不足的結(jié)果，它會增加材料的量，可能引起錫橋、污染或焊點開路。這個變化量應該限制在印刷厚度的20%。6.斜度(slope)。由于過大的刮刀壓力可能發(fā)生這個情況。錫膏中較普遍，可能產(chǎn)生焊錫不足。變化量不應該超過最高到最低點的20%。應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設1.封閉的材料轉(zhuǎn)移系統(tǒng)(Enclosed material-transfer system)。這些是用來消除與錫膏滾條直徑有聯(lián)系的過程變量，材料的干燥，以及 與材料的補償和浪費有聯(lián)系的問題。2.自動安裝系統(tǒng)(ATS, Automatic tooling systems)。過去的安裝系統(tǒng)要求操作員

12、設定底面沒有或少 有組件的板的磁性支柱，對更復雜的板用戶設定。今天，ATS可以對板的支撐進行編程處理，即 只按幾個按鈕印刷機即準備好運行。將來，支撐安裝技術(shù)的更多進步將使操作員的干預保持在一 個更低的水平。三、鋼板印刷技術(shù)的進步三、鋼板印刷技術(shù)的進步應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設3.下一代的板面鋼板清潔器(next-generation on-board stencil cleaner)。鋼板下的清潔系統(tǒng)現(xiàn)在包括 一些特性，如提供清潔周期更多控制的軟件增強，和減少夾紙的機械改進。在DEK horizon印刷機 上有一個另人振奮的新系統(tǒng)，它可以取消纖維卷作為清潔介質(zhì)。這

13、將減少消耗在更換清潔卷上的 時間，而只是簡單地更換卷筒。4.網(wǎng)絡與主機通信(Networking and host communications)：使印刷機入網(wǎng)的新選項有兩種基本形式： 應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設1)GEM/SECS主機通信允許終端用戶完全遙感訪問和控制印刷機的各種功能。典型的使用：控 制整條線，跟蹤制造周期內(nèi)的產(chǎn)品，如果有必要，停機、對設備的特定部分發(fā)送信息等。2)文件重新定向允許從中央位置控制印刷機的文件，使得備份程序和連續(xù)參數(shù)的維護簡單得多。5.設備應用程序(equipment-utilization program)。保證機器得到優(yōu)化和維護

14、，按照制造要求運行。 一些印刷機現(xiàn)在可以通過查看自身組件的輸出來實現(xiàn)自我檢驗。應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設6.雙軌能力(Dual-lane capability)。當裝備有封閉材料轉(zhuǎn)移系統(tǒng)和有兩套開孔的鋼板時，可以使一臺單一鋼板的印刷機支持其后的雙軌制造系統(tǒng)。7.過程優(yōu)化和驗證方法(Process optimization and verification methods)。電路板和鋼板的檢查：使用印刷機的照相機和照明系統(tǒng)，新的方法允許檢查鋼板開孔是否堵 塞和弄臟，電路板上的錫膏的定位和是否有橋接。該工具可優(yōu)化過程及其維護工具，如鋼板 底下的清潔和錫膏的涂敷。一旦調(diào)整好，電路板與鋼板檢查可以驗證過程是否保持受控。應應用用電電子子技技術(shù)術(shù)專專業(yè)業(yè)教教學學資資源源建建設設統(tǒng)計監(jiān)視系統(tǒng)(SMS, statistic