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混装工艺的新印刷技术
[发布时间]:2011年6月30日 [来源]:电子变压器资讯网 [点击率]:6795
【导读】: 随着元件尺寸越做越小,电子产品的形体也越来越小。元件的混合程度和密度也在不断提高,表面贴装工艺将面临更大的挑战。 现时已开发出一项新的印刷技术,可以使用传统印刷方法,在同一厚度的钢网上,同时...

     随着元件尺寸越做越小,电子产品的形体也越来越小。元件的混合程度和密度也在不断提高,表面贴装工艺将面临更大的挑战。
    现时已开发出一项新的印刷技术,可以使用传统印刷方法,在同一厚度的钢网上,同时印刷新一代的细间距(例如0.3毫米间距CSP器件和01005无源元件)和标准的SMT元器件。
    研究结果表明,新技术能将现时掌控焊膏转移效率的钢网面积比规则,和钢网印刷工艺的处理能力,大大扩展至面积比低达0.4的钢网开孔。这一突破使混合装配工艺能应对目前和未来混合技术的需要。

     现在消费者希望下一代产品尺寸能做得更小、功能更加丰富。这种对产品效率越来越高的要求已开始影响制造设计。要生产出尺寸更小的产品并不难,生产出元件较大的产品也不难,真正的挑战在于如何把尺寸大小不一的元件集成到同一条装配线上。
      表面贴装技术(SMT)行业现在正面临这个难题。即将推出的0.3毫米CSP元件尺寸小于200微米,但是同时仍然需要组装大型射频(RF)屏蔽罩和连接器,因此,如何应对混合装配成为迫在眉睫的一个问题。
      在处理混合组装时,围绕钢网印刷工艺的主要问题是面积比(钢网的开孔面积与孔壁面积之比)。按照传统的设计规则,面积比应大于0.66,因此,要设计一套同时印刷细间距元器件和大间距元件的工艺几乎是不可能的。
      本文作者先前做过的研究已深入地分析了如何优化标准印刷工艺,试图解决围绕混合装配1的一些问题。本研究对钢网印刷工艺展开了更深入的挖掘。试验和研究结果表明,现时的面积比规则是绝对可以被突破的,以期能用传统SMT工艺来印刷0.3毫米间距的CSP元件。本文详细介绍这些新的研究进展和相关的焊膏转移效率的数据。
      钢网印刷规则面积比:钢网印刷工艺需要考虑的因素很多,但是,钢网开孔的面积比才是决定哪些元件可以印刷,哪些不能印刷的关键。如图1所示,这是一个简单的比例规则来表示孔壁面积和开孔面积之间的关系(开孔面积是指落在焊盘上用于印刷焊膏的有效面积)。

      如果孔壁的面积超过开孔面积,那么,“附着” 在孔壁上的焊膏将比落在焊盘上的多,导致开孔受到污染并且使焊膏涂敷不完整。反之,如果开孔面积比较大,那么,焊膏更容易落到焊盘上,使“粘”在焊盘上的焊膏比“附着”在孔壁上的焊膏多,从而令焊膏印刷涂敷更完整。由此推断,钢网开孔面积越小,实现完整涂敷的有效印刷的可能性越低。图2是典型的焊膏转移效率曲线。

      一旦确定了开孔的尺寸,我们可以通过减少钢网厚度达到比较理想的面积比。但是,必须仔细分析改变钢网厚度和减少开孔容积所带来的后果;图3是可能出现的问题。

      如图3a所示,如果试图把细间距元件纳入标准工艺,会因为钢网过厚,无法保证适合小元件印刷的面积比开孔,结果造成干焊点。如图3b所示,减小钢网的厚度也许能够保证小元件的正确印刷,但是,由于印刷的焊膏体积减少,虽然它的面积比更方便了印刷,但最终可能造成回流焊焊膏不足。这就是混合装配面临的根本问题;另外,各种不同元件在尺寸上的巨大差别使问题变得更加突出,因此,SMT组装行业将不可避免地面临巨大的挑战。
      焊膏转移效率目前的情况:多年来,在设计钢网开孔时,都是根据最初的IPC7525规范2设计,该规范建议,开孔面积比大于0.66的钢网印刷工艺,是可以接受的范围。(即焊膏转移效率达到70-75%以上)。
      如图4所示,“历史”转移效率曲线被普遍接受,在上个世纪90年代,开始作为SMT行业的参考指标,现在仍然被广泛采纳,作为建立印刷工艺的基准。

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