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　激光離聚物模版技術

　　1． 模版技術的新挑戰(zhàn)
　?。?）.SMD不斷小型化。0603、CSP、μBGA所占的比例越來越大。這些封裝的細和超細間距自然需要更為精細的模版；（2）目前，模版用金屬板的厚度遠遠沒有達到激光設備切割的極限（LPKF激光設備切割薄至25μm厚的材料），但問題是極薄的金屬板很難處理，比如非常容易在拿取或操作時產生死褶；（3）焊膏印刷速度必須與SMT生產線中其它設備匹配；（4）印刷時的刮印速度和模版與印刷制版的脫離速度是影響印刷質量的重要參數，受多方面因素制約。但是在保證焊膏印刷質量、保持激光模版優(yōu)勢的前提下，大幅度提升刮印和脫離速度，減少模板清洗頻率仍然有很大潛力；（5）模版應該能兼容當前的 PCB。PCB表面會不同程度地存不平整，表面也或多或少地有一定的粗糙度。

　　2.高聚物模版技術符合未來SMT技術需求
　　所謂高聚物模版技術就是用高聚物薄臘作為制作模版的材料，采用適合加工技術，如激光，在高聚物膜上精確切割開孔，采用激光加工高聚物薄膜的方法與激光加工金屬片的方法類似。制作高聚物模版的材料是叫Kapton，是一種琥珀色的半透明的聚酰亞胺薄膜，20 ～175μm，厚度有若干種。薄膜的主要性能如下：
熱膨脹系數：20×10-6 /℃；
測試溫度范圍：-14?38℃；
測試方法：ASTM D696-91.
相對濕度對熱漲系數的影響：
吸濕膨脹系數為1.7×10 -5 /%RH；
張力約為30N/CM2

拉伸性能：
延伸率：80%
E-模量：2750MPA
初始抗拉強度：285N/MM

　　采用高聚物模版的主要優(yōu)點如下：
　?。?） 適合細間距和超細間距的SMT技術。這種模版所用的材料一般較薄，處理起來，不象金屬箔那樣容易出死褶。因此這種模版更適合waferbump,BGA和μBGA等技術的電路板；

　　（2） 與PCB兼容性好。因為聚合物本身具有相當的柔性，即使PCB表面有不平整存在，在印刷過程中也能與PCB保持良好的貼合、接觸，使印刷質量得到保證；

　?。?） 焊膏釋放性好，印刷質量更高。因為這種材料和焊膏的親和力要 小，減小了與 焊膏摩控系數小，可以提高刮印速度和脫離PCB速度；

　?。?） 能提高印刷速度。由于表面光滑，摩擦系數小，可以提高刮印速度和脫離PCB速度；

　　（5） 提高效率。一方面聚合物焊膏釋放容易，不粘版，可以減少清洗模版次數。另一方面，聚合物薄膜是半透明的，操作者很容易觀察對位情況，因此會節(jié)省對位、準備時間；

　?。?） 模版壽命長。相比金屬模版會在多次使用后發(fā)生塑性形變，本種高聚物薄膜具有形狀記憶功能，能恢復原來的形狀，因而可以使用更長的時間；

　?。?）印刷面積大。金屬模版技術制成有開孔的金屬板以后，需要開孔和刮印區(qū)獲得合適的張力，并使張力均勻，要求金屬板力緣與模版框保持一定最小間距，同時金屬板與鋼/絲網粘接區(qū)內側需要與開孔區(qū)保持一定最小間距。而高聚物模版是把高聚物膜直接粘在網框上， 不需要借助鋼網或絲網調節(jié)張力，小網框可以印大面積。

　　近來，高聚物薄膜模版已經開始應用。即使是粘度大的焊錫膏，也取得了良好的印刷效果。實驗表明，采用高聚物模版，印刷速度可以提高到金屬模版的3倍，可靠印刷 次數已經超過了10萬次（金屬模版可以可靠地印刷7萬次）。

　　機加工高聚物模版解決了樣品SMT的難題
　　在當今信息技術行業(yè)，在電子/微電子行業(yè)，技術創(chuàng)新格外活躍，設計開發(fā)、樣品試制活動特別頻繁。這些活動需要兩方面的支持，一方面在設計本身，另外一方面在于樣品制作。

　　 在電路設計方面，EDA（Electronic Design Automa-tion –電子設計自動化）系統已經從本質上改變了最子產品的設計手段。用EDA進行設計，既能大幅度縮短產品開發(fā)周期，又能充分發(fā)揮設計師的經驗、智慧接受，計算機設計系統已經面為電子開發(fā)部門的基本配置，越來越多的計算機系統躍上了電子設計師的工作臺，越來越多的中國電子設計師和國外的同行一樣，分享到了 EDA這一現代化工具帶來的益處，FDA技術已經/正在為我國電子業(yè)的發(fā)展電子業(yè)的發(fā)展做出了大貢獻。

　　然而，在另外一方面，樣品制作仍然沿襲傳統，在某種程度上抵消了計算機設計系統帶來的進步，已經成為研發(fā)活動中的瓶頸。特別是采用SMT技術的產品，問題更突出一些。高聚物薄膜為實驗室內或小批量SMT制作提供了一條經濟快捷的新途徑：采用一種叫樣品刻板機（ProtoMat）的設備，

　　用機加工的方法雕刻高聚物薄膜，然后把鏤空的高聚物薄膜張在專用自繃網框上。這是一種全新的膜版加工方法，本文稱之為機加工高聚物模版?？贪鏅C是適合開發(fā)的電子實驗室設備，實質上是一種小型的數控加工中心，計算機驅動，一機多用，可以加工樣品電路板，可以雕刻薄膜?？贪鍣C由工作臺、X、Y移動系統和鉆銑頭組成。

　　雕刻薄膜時，把高聚物薄膜平鋪在朵器工作臺上，移動系統帶動鉆銑頭按照電路板CAD數據，進行X、Y向移動，鉆銑判斷裝卡專用于雕刻薄膜的銑刀并高速旋轉，到達需要開孔的位置時，在Z方向上向下運動至剛好刻穿薄膜，并同時沿焊盤輪廓運動，形成切割縫，切割縫閉合后就在高聚物薄膜上制出了開孔。

　　采用這種方法，可以制出精細至800μM間距的高聚物模版。除了刻板機和自繃網框，不需要粘網、繃網等設備和操作。相比激光模版加工法，這種方法非常便宜，又簡單易行，大多數電子實驗室都能負擔得起。這樣，不需要通過外加工，完全在實驗室內，僅用十幾到幾十分鐘時間，就可以得到印刷焊膏用的鏤空版。既節(jié)約昂貴的模版加工費用，又可以贏得寶貴的時間。

　　結束語
　　高聚物模版的出現，為模版技術發(fā)展又開辟了一片新天地，目前，激光金屬模版仍能滿物模版互動發(fā)展，互補存在。但是，電鑄模版的孔壁光滑優(yōu)點在高聚物模版面前將不復存在。有理由相信：隨著SMT技術的發(fā)展，高聚物模版會被更多的專業(yè)人士所認識，所熟悉，并在某些領域逐步應用。
 

來源:PCB信息