電路板上焊盤之間的距離變得越來越小,貼裝很小的0201 元件和01005 元件,這些已是司空見慣。在放置元件時(shí),不僅那些幾乎看不見的元件本身是挑戰(zhàn),并且,由于這些元件太小,錫膏的涂布和釋放所需要的錫膏量、重復(fù)地形成缺陷很少的焊點(diǎn),也帶來挑戰(zhàn)。這些難于印刷的元件提出的問題,可以用電鑄成形模板來解決。模板看起來似乎相當(dāng)簡(jiǎn)單,對(duì)電路板組裝商,能不能可靠地重復(fù)涂布所需要的錫膏,模板和它的制造方法的影響非常大。
可以使用激光切割模板,切割出孔之后可以進(jìn)行后續(xù)處理或不進(jìn)行后續(xù)處理,對(duì)于很多錫膏涂布工藝,足以可靠地完成錫膏涂布。主流的模板制造一般都采用這兩種技術(shù)制造,但是,孔的尺寸縮小時(shí),這兩種技術(shù)都表現(xiàn)出它的局限性??妆诘拇植诙仁怯绊戝a膏釋放的主要因素之一??椎膫?cè)壁越粗糙,粘在孔壁上的錫膏越多。對(duì)于較大的焊盤,由于孔的面積比較大,孔壁粗糙度對(duì)錫膏釋于的影響比較小。當(dāng)模板孔的尺寸縮小時(shí),由于孔壁粗糙,粘在孔壁上的錫膏,占的部分越來越大。因此,當(dāng)孔的尺寸縮小時(shí),在制作模板時(shí)就必須考慮增強(qiáng)孔釋放錫膏的能力。
模板有效地轉(zhuǎn)移錫膏的能力取決于孔的面積比??椎拿娣e比定義為孔的面積除以孔壁的面積。人們發(fā)現(xiàn),對(duì)于面積比比較小的孔,鎳電鑄成形的孔壁非常光滑,能夠很好地轉(zhuǎn)移錫膏;并且,沒有涂層的電鑄成形模板的面積比可以降低到0.50,而傳統(tǒng)的模板指南使用的面積比最小是0.66。如果在鎳電鑄成形模板上涂敷釋放涂層,模板的面積比可以減小到0.43。電鑄成形工藝制造的模板的優(yōu)點(diǎn)是孔壁非常光滑。其他類型模板的孔是通過化學(xué)腐蝕或者激光切割這樣的工藝去掉模板材料形成的,而電鑄成形模板是用加成工藝形成的,材料的原子是一個(gè)個(gè)堆積起來形成模板材料的厚度。
然后,芯模連接到電鍍電路,并放入帶電的鎳電解槽,芯模上將慢慢生長出鎳,直到所需要的厚度。任何金屬表面在電解槽中都會(huì)生長,形成材料厚度;不過,在芯模上有圖案的位置上有抗電鍍材料,不和電鍍電路連接,在這些位置不生長金屬,形成孔,模板材料圍繞這些孔的位置生長,形成電鑄成形模板。
由于這些抗電鍍柱的邊緣做得非常平滑,因此圍繞它生長出來的電鑄成形模板的孔壁也非常光滑。電鑄成形產(chǎn)生非常平滑的孔壁,但是,用這個(gè)方法來制造模板,是一個(gè)相當(dāng)費(fèi)時(shí)的工藝。這種方法和其他的制造方法不同,其他的方法是通過去掉模板中的一些材料來制造模板,在幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)就能夠制造出一塊模板,而電鑄成形法要在電鍍槽中花許多小時(shí)慢慢生長,直到需要的模板厚度。由于電鑄成形模板涉及到的工序,就這些電鑄成形模板本身而言,從設(shè)計(jì)到投產(chǎn)需要的時(shí)間稍長,因此它通常比其他模板技術(shù)更昂貴。雖然在組裝比較大的元件時(shí)電鑄成形模板的性質(zhì)對(duì)生產(chǎn)有利,但是,在組裝今天的小元件時(shí)使用它們才能真正顯示它們的優(yōu)勢(shì)。
由于間距和元件變得更小,電鑄成形模板已變得更為必要。它們通常用于間距小于20 密爾的有源元件,0201 和01005 元件,用于μBGA、倒裝片以及晶圓上貼凸點(diǎn)( 12 密爾到 6 密爾)。對(duì)超過一萬個(gè)孔的模板,最好使用這種模板,這是因?yàn)?,比起用其他類型的模板印刷可能產(chǎn)生的缺陷而帶來的返工成本,這種模板增加的成本就變得微不足道了。
電鑄成形模板的最常見厚度是2、3、4 和5 密爾,但是厚度不受限制??梢愿鶕?jù)具體的印刷要求定制電鑄成形模板的厚度,在要求很高的應(yīng)用中,為進(jìn)一步改進(jìn)錫膏涂布,可以要求在常用厚度的基礎(chǔ)上增加0.1 密耳。我們的重點(diǎn)是細(xì)間距印刷以及高質(zhì)量模板,但是,也可以制作3 維(3D)電鑄模板,滿足其他的需要。如果抗電鍍區(qū)是條狀的,并且在條狀區(qū)加上圖案,即形成二級(jí)圖案,這時(shí),在選定的條狀區(qū)經(jīng)過第一次電鑄成形后,可以通過第二次和第一次基本相同的工藝進(jìn)一步生長金屬。有些電路板上有凸起的部位(高出0.120 英寸),對(duì)于這些形狀特殊的電路板,3D 模板是極好的方案。雖然不是所有的印刷都需要電鑄成形模板,畢竟,是能夠可靠執(zhí)行印刷任務(wù)的工具。