SMT激光钢网厂对SMT印刷模板制作技术发展趋势作简要分析

一、简介

SMT工艺中的焊膏和红胶印刷最先采用丝网漏印，后来逐渐被金属（铜、合金钢、不锈钢等）模板所取代。目前，大多数模板采用不锈钢材料，其制作方法经历了化学腐蚀、电化学成型、激光切割三个发展阶段，其中激光切割模板以其优异的性能和强大的生命力成为制作SMT激光钢网模板的主流。目前，美国和日本80%的SMT印刷模板都是采用的激光切割技术。

专用smt钢网锡膏

经过许多专家多年的研究表明，SMT质量70%与焊膏和红胶的印刷有关(含印刷机、PCB板、模板、焊膏、红胶)，其中模板是印刷过程中必不可少的关键工装，直接影响着印刷质量，从而模板质量的好坏直接关系着整个SMT工艺的质量。随着SMT技术的迅猛发展，元件体积变小，引线增多，间距变密，新的元器件的产生，以及几年来SMT技术在国内的飞速发展，电子产品的质量要求愈来愈高，产品更新换代愈来愈快，提供快捷、高品质的SMT印刷模板显得愈来愈重要。在这种形势下，我公司从德国LPKF公司引进了一套世界的SMT激光模板切割设备，本公司凭籍的设备，高素质的员工，优质的服务，随时为国内外的SMT用户提供快捷、高品质的激光模板。

二、SMT激光钢网_SMT激光模板切割机简介（LPKF Stencil Laser Machine ）

LPKF激光模板切割机是德国的LPKF公司专门针对切割不锈钢或陶瓷薄片材料而设计的。利用激光高能量密度、单色干涉性及强聚焦能力对材料进行热力切割，并配有LPKF公司独有的数据处理软件(Circuit CAM、 Board Master),计算机自动控制，其设备世界，操作容易可靠，切割精度高，孔壁粗糙度值低。

1. 激光系统性能指标：

1）波长：1.06m

2）脉冲宽度: 0.3~20ms

3）脉冲频率: 300Hz

4）脉冲能量: max.35J

5）平均电压: max.150V

6）脉冲电压: 10KV

7）光束直径:6mm

8）经聚焦后光束直径: ≤40um

注:Nd: YAG 钕: 钇铝柘榴石激光器

2. 机器精度指标:

1）切割位置精度: ≤±15 um

2）孔壁粗糙度: Rz=3

3）最小切口宽度：40 um

4）运动范围：X — 0 ~ 600 mm

Y — 0 ~ 500mm

3. 机器主要结构特点

LPKF激光模板工割机主要由激光系统、XY定位系统、XY工作台、大理石基座、控制系统、气压系统、冷却系统和吸尘系统组成，另外还有空调系统和除湿系统两套辅助设备。

定位系统采用的大理石基座（台面），X、Y轴均由空气轴承支撑，并由高精度的大理石导轨导向，并在高度水平的大理石表面运行。

X、Y轴均由伺服电机带动丝杆传动，均用线性光尺测量，自动反馈补偿。不锈钢材料由气动装置自动张紧，完善的计算机和电气控制系统，确保了切割的位置精度、开口尺寸精度及形状精度。

配套软件具有灵活准确的数据处理能力。只需PCB文件或Gerber文件即可生产，不需制作film，减少了误差环节，提高了精度，并可根据用户的要求，灵活地进行数据修改，以满足印刷质量的要求。

三、SMT激光钢网_影响SMT工艺质量的因素

在表面装配过程中，PCB上焊膏或红胶印刷工序是第一步，也是十分关键的一步。影响SMT焊膏或红胶印刷工艺质量的因素很多，如图1所示：

图1．影 响 焊 膏 印 刷 工 艺 质 量 因 素 鱼 骨 图

众所周知，有70%以上的SMT工艺质量问题是由印刷这道工序造成的。影响焊膏印刷工艺质量的因素可分为内部因素和外部因素。内部因素有：操作、环境、机器、刮刀、参数；外部因素有：焊膏、PCB、模板。其中内部因素可以通过SMT工厂内部加强员工技术培训和管理而得到彻底控制；外部因素中，PCB的质量（如焊盘的位置和尺寸、表面氧化、材料等）完全可以能过供应商而得到严格控制；焊膏可以通过各个厂选用几种不同的焊膏，进行工艺试验，订出合理的工艺参数，并严格加以控制，最后选订一种性能的焊膏，问题得到解决。然而，SMT印刷模板牵涉的因素很多，工厂难以控制，比如加工方法、使用材料、张网方法、丝网用材料的不同，印刷焊膏和红胶的质量结果可能就大不一样，可以说印刷模板质量的好坏，是保证SMT工艺质量的关键，对提高产品质量至关重要。

四、SMT激光钢网_模板对SMT工艺重要性

随着片式元件0603、0302和fine-pitch、ultra-fine-pitch、BGA、PGA等元件使用的愈来愈广泛，腐蚀作的印刷模板，焊膏难以释放，位置度难以保证，然而激光切割模板为保证焊膏的印刷质量提供了坚强的保证。

经邮电部505所、维用科技、海洋电脑、长城计算机、天津MOTOROLA、上海贝尔、爱立信（ERICSSON）、邮电部武汉光纤通信研究所、国防科大等用户使用模板的结果表明，过去用腐蚀作的模板，在印刷过程中需每块擦洗模板，回炉后，产品返修率高，产品质量难以保证；使用激光模板后，印刷数次才需擦洗一次，回流炉后，产品无锡珠、锡碎，无桥连、无少锡，基本上无返修品，质量明显上升，节约了人力物力，提高了产品质量。

表面装配经常出现的质量缺陷有：少锡、多锡、无锡、桥连、锡珠、锡碎、墓石、元件移位等等。这些缺陷的产生都与印刷模板有直接关系。模板的厚度选择不当或张网张的不紧不平，就会带来焊膏的释放，造成少锡、多锡等缺陷；模板开口尺寸太小、开口形状不好，就会影响焊膏的释放，造成少锡、无锡、锡珠、锡碎等缺陷；模板开口位置误差太大，开口形状不好，开口尺寸不当都可能引起桥连、元件移位、电阻墓石等缺陷。SMT印刷模板一点质量问题都可能会给整个SMT工艺带来质量问题，造成整个流水线不畅，后处理工作量加大，质量难以保证，物力、人力的大量投入，给SMT的正常生产带来极其不利的影响，加大了管理的难度，甚至引起整个工厂动作的混乱，由此可以看出印刷模板对SMT工艺的重要性，采购部门在采购模板时应慎重从事，重视质量，选择好的供应商，使得SMT的生产正常运作，减少后遗症。

五、几种模板性能比较

模板的质量因素很多，最重要的是开口位置及尺寸、开口形状、孔壁粗糙度、张网等因素，现就这几个方面、几种不同的加工方法作一比较，从中可以看出其中的优劣，供大家在选购模板时参考。

1. 开口位置及尺寸：激光切割可直接由PCB设计文件产生的Gerber、HPGL文件直接处理后进行切割，不但淘汰了腐蚀用照像设备及抗腐蚀膜，同时也避免了由其带来的定位错误的可能性。激光模板切割机的定位精度≤±15um，从而保证了焊膏印刷的位置的准确性，缩短了制作周期，减少了移位、桥连、电阻墓石等缺陷。

2. 开口形状：激光热力切割开口形状自然形成1mil的微小锥度，有利于锡膏的释放。然而，腐蚀模板，由于侧腐蚀原因，对于小于25mil的孔和fine-pitch元件的开口，则开口形状是中间尺寸小，上下释放，从而导致了少锡、锡珠、锡碎及潜在的模板阻塞。激光模板和腐蚀模板的开口形状如图3所示。

a) 腐 蚀模 板 b) 激 光 模 板

另外，激光切割的开口上、下表面间自然形成微小的保护唇。下表面保护唇防止焊膏向开口外渗透，减少了桥连、锡珠，以及擦洗模板的次数；上下表面保护唇有利于增强模板开口处的强度，开口处不易变形，模板的使用寿命增长。

3. 孔壁粗糙度：众所周知，孔壁越光滑，就越利于焊膏的释放。我公司的激光切割设备由于其专有的设计，使其孔壁粗糙度Rz完全可以控制在3um以内，完全可以与其他模板制造工艺媲美，这对于焊膏释放，减少桥连、锡珠都是非常有好处的。

4. 张网设备及材料：本公司使用的丝网是不锈钢丝网以及气动张网设备，它比使用聚脂丝网的强度、张力都大得多，网的张力也比较均匀，这样网的平整度好，使用寿命长，不易变形，保证所印焊膏的厚度一致，便于控制多锡、少锡、移位等缺陷。

5. 激光光束聚焦后，直径≤40um，从而可轻松制作fine-pitch≤250 um的模板，然而腐蚀就比较困难。

6. 由于激光的高能量密度，可以精密切割厚度≤0.6mm的薄片，腐蚀方法就办不到。

7. 可灵活方便准确地修改Gerber、HPGL数据，以满足SMT工艺要求。

，SMT激光印刷模板有如下突出优点：

¨ 可大大减小印刷中的浪费

¨ 实现清洁、精密的焊膏印刷

¨ 高定位精度：≤±15um

¨ 焊盘孔壁粗糙度：≤3um

¨ 轻松制作Fine-pitch≤250um模板

¨ 微细孔壁锥度有利于焊释放

¨ 高强度、长寿命

¨ 可灵活刻标记或字符

¨ 特别适合制作印胶模板

¨ 提高SMT工艺直通率及可靠性

¨ 制作时数据修改方便，容易满足不同客户的要求

¨ 不需要Film或PCB可直接制作，制造误差五环节大大减少

¨ 可精密切割厚度≤0.6mm的薄片

¨ 不锈钢丝网张力大，变形小，使用寿命长

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