這些技術(shù)包括根據(jù)目標(biāo)器件蝕刻階梯網(wǎng)板,提高電鑄鎳網(wǎng)板孔的側(cè)壁的光滑度,以及更新網(wǎng)板材料的激光切割技術(shù)。
面積比
目前,越來越多地根據(jù)面積比來設(shè)計網(wǎng)板孔,在IPC 7525 B中明確地作了規(guī)定。面積比必須大于0.66,這個數(shù)值是閾值,提出這個閾值是為了保證焊膏能夠一致地從網(wǎng)板釋放,稱為轉(zhuǎn)移效率。轉(zhuǎn)移效率是從網(wǎng)板孔釋放的焊膏與孔的理論(而不是實際的)尺寸紙幣,用百分?jǐn)?shù)表示。
面積比公式是:孔的面積/孔壁的面積。
行業(yè)普遍接受的轉(zhuǎn)移效率是80%或更大一些,作為焊膏是有效地“良好”涂布的閾值。我們廣泛地研究了現(xiàn)有的文獻(xiàn),沒有找到這個數(shù)字的源頭。我們找到自1990年代初以來的幾乎所有數(shù)據(jù),用今天的各種材料作了試驗,包括使用各種獨特或者新穎的刮板設(shè)計對孔進(jìn)行填充;使用有“獨特”尖角的電鑄網(wǎng)板;以及使用現(xiàn)代激光技術(shù)制作的梯型孔。
我們將在面的討論看到,影響轉(zhuǎn)移效率的不只是這個簡單的公式,因此,需要一個復(fù)雜一些的公式為每個工藝精確地確定轉(zhuǎn)移效率的閾值。
孔的填充
面積比公式假定了孔是100%填充。在印刷時,對網(wǎng)孔的填充是綜合刮板類型(刮板的迎角、葉片彎曲等)、印刷速度、和印刷使用的焊膏特性而實現(xiàn)的。關(guān)于孔的有效填充,已經(jīng)發(fā)表了許多論文;但是,這些論文都沒有證明,焊膏從網(wǎng)板孔釋放之前是100%地填充的。
對刮刀迎角,刮刀材料的類型,刮刀邊緣的處理,以及各種超聲波或者振動刮刀,這些因素都進(jìn)行了測試,這些研究認(rèn)為這些因素提高了焊膏的涂布/轉(zhuǎn)移效率。有的研究認(rèn)為,把更多材料填入孔中,可能會導(dǎo)致與釋放特性有關(guān)的其他問題。施加壓力對孔進(jìn)行填充,以及五阻焊膜界定焊盤的密封不良,那么,在模板與板接觸的一側(cè),會有少量助焊劑泄露到孔對應(yīng)的焊盤四周圍。根據(jù)表面化學(xué)的新原理制造的助焊劑較容易轉(zhuǎn)移到焊盤上,減少網(wǎng)板表面上聚積的助焊劑,因而也減少了網(wǎng)板的清洗擦拭。
阻焊膜界定焊盤和無阻焊膜界定焊盤
最新的工作也說明阻焊膜界定焊盤(SMDP)和無阻焊膜界定焊盤(NSMDP)對轉(zhuǎn)移效率的影響。在我們看來,SMDP對轉(zhuǎn)移效率的影響可能和SMDP引起的額外的表面能有關(guān),而使用NSMDP時沒有額外的表面能。
和表面有關(guān)的性質(zhì)
通過網(wǎng)板把焊膏印刷到PCB表面上,從表面/界面化學(xué)的角度看,這是非常復(fù)雜的過程。焊膏通過網(wǎng)板的孔成功地印刷到電路板上,這個過程與多個不同現(xiàn)象有關(guān)。其中的一些現(xiàn)象可能是表面/界面化學(xué)性質(zhì)的問題,而不是材料特性的問題。下面列出和表面有關(guān)的特性,這些特性可能對焊膏的印刷和焊膏在表面上的粘著有影響:
1.網(wǎng)板表面的表面化學(xué)性質(zhì),尤其是網(wǎng)板面對PCB的一側(cè)和網(wǎng)板孔的側(cè)壁。
2.待印刷表面的表面化學(xué)性質(zhì)。
3.助焊劑混合物的表面化學(xué)性質(zhì)。
4.焊料球的表面化學(xué)性質(zhì)(通??梢院鲆暎呛噶项w粒的尺寸<1微米)。
5.助焊劑混合物的表面張力。
6.助焊劑中有表面活化劑(減少劑、表面活性劑等)。
7.網(wǎng)板表面和焊膏的總接觸面積。
8.焊膏和印刷表面的總接觸面積。
9.表面形態(tài)/粗糙度。
10.重力。
我們應(yīng)該提到,我們使用“表面自由能”這個術(shù)語來描述一個具體材料的表面時,我們實際上是在說,這種材料表面的化學(xué)性質(zhì)。分子和原子之間的相互作用有許多不同的方式,包括共價鍵、離子鍵、氫鍵和范德瓦爾鍵,正是分子和原子之間的這些相互作用,不僅決定著材料的眾多特性,也決定著它們的表面性質(zhì)。焊膏是一種復(fù)雜的材料,可以把焊膏和表面之間的吸引、排斥看作這些力的相對強(qiáng)弱的結(jié)果。換句話說,這些最基本的相互作用力決定表面和材料之間的眾多相互作用。為了幫助讀者了解,表面、界面化學(xué)性質(zhì)的差異和把焊膏印刷到板上有什么關(guān)系,我們將分別解釋每個問題,然后再把這些問題都集中起來,提供更有普遍性的指引,來幫助讀者選擇材料。
上面提到的1-6屬于表面化學(xué)的問題。
液體(或半固體)材料和固體表面接觸時,物相不同的兩種材料之間的相互作用將由上面列出的力共同控制,我們的重點考察在焊膏和各種材料之間的相互作用中起主導(dǎo)作用的力。關(guān)于液體的物體表面的潤濕,Gao和McCarthy撰寫了一個極好的指引。