高精密电子网版印刷技术创新特色与市场商机（一）

文/熊祥玉

　　◎摘 要 详细介绍了最新的电子网版印刷技术中的创新实例，同时就锡膏印刷图像的2D（或3D）检测、印刷环境的调控等进行了说明。指出在快速发展的高精密网版印刷技术中，网印工作者可以觅到无限的商机。

　　◎关键词 电子；网版印刷；网版印刷机

　　A bstract This article introduces the latest innovation of electronic screen printing technology in some examples. It also specifies the test and inspection of 2D or 3D images printed withtin  paste and  the printing environment control , Screen printers can seek many business opportunities with the fast development of high precision screen printing techology.

　　Key words electropnic；srceen printing；screen printing press

　　一、高精密电子网版印刷并非空穴来风

　　电子网版印刷的确是高精密或高精密度的网版印刷。这种所谓的高精密度或高精密度绝对不是很空很虚的概念，它是需要用许多电子应用领域的印刷对像和非常具体的印刷数据去说明的。例如在CSP（chip size package or chip scale package--芯片尺寸封装，芯片级封装）封装系列产品中焊球节距为1.0mm、0.8mm、0.5mm、0.3mm的焊膏网版印刷；对准精度不得低于50μm的倒装芯片（FC－flip chip)、C4(controlled collapse component connectinn－可控坍塌元件互点的网版印刷；在晶圆凸起的网版印刷技术中，以电铸工艺所形成晶圆凸起的金属模版开口数目达到十万个，而今天一块金属模版上的开口总数居然会超过２００万个。在进行网版印刷时，晶圆上的焊盘尺寸可能小于１００μm，此时要求金属模版精确定位开口及锡桨（焊膏）印刷图像的偏移量总共只允许向某一方向偏移几微米（见图１、图２、图３）；为适应厚膜多层布线及金属化线宽和节距日益小的高密度要求，美国杜邦(Dupont)公司推出的适谊光刻的厚度膜导体桨料（７－９μm的烧结厚度）的导体线宽及节距达２５μm和５０μm的网版印刷；英国Ｋons公司的细线宽可达１０，而用于网版印刷印制的Ａu导体桨料，导体线宽已达５０μm；在高密度互多层板芯板制造技术中精细导线／线间距，２０世纪９０年代末到２１世纪初，它的目标已由0.10μm线宽发展到0.08mm线宽甚至是0.05mm线宽，目前有的已达0.02mm线宽等等。于是新型的SMT网版印刷机、高精度印制电路网版印刷机或光电显示技术用网版印刷机、微电子技术用网版印刷机等高端网版印刷机的最新的数据图像定位系统的精密度高达±0.005mm(5μm)。基于以上叙说，电子网版印刷技术的高科技属性的真实性凸现眼前，更重要的是说明了创新是高科技网版印刷技术从新的辉煌走向更加绚丽璀璨的明天的坚固基石。

　　二、走马观花——高端网版印刷机印象

　　要实现成功的SMT网版印刷（焊膏印刷或无铅焊膏印刷），关键的材料因素是可印刷性（印刷适性）、印刷清晰度、焊点体积的一致性、不同印刷速度的重复精度、不同印刷速度范围内转移效率的一致性、网版（金属模版）使用寿命和无铅焊膏在加工过程中保持其特性的能力、工序暂停时的可重复性响应以及在一定时间和温度范围内焊膏的黏度的稳定性等。虽然上面我们是从印料的角度去总结成功印刷的条件，但这其中无论如何脱离不开带有CCD视觉系统的全自动SMT网版印刷机的影响，例如不同印刷速度的重复性、不同印刷速度范围内转移效率的一致性；再例如配置在SMT网版印刷机上的2D或3D锡膏印刷自动视觉检查系统对印刷焊膏的清晰度、焊膏体积的一致性的监控，同时包括对焊膏印刷脱模（金属模版脱模）后的印刷图形缺陷例如“拉尖”现象或“馒头”形状的焊膏图形以及桥连、立碑、焊球、焊珠现象等等的监控。

　　高端的SMT网版印刷机种类很多，但绝大多数为国外产品，现节选几款机型予以介绍，相信从其标准配置或技术参数的介绍中就可知晓它们与国产的绝大多数网版印刷机在性能上的差异。

　　1.HIGRAD HG-600网版印刷机、HG-700网版印刷机

　　HG-600网版印刷机的设计和性能，能够适应各种产品类型和封装形式的网版印刷并能产生高精度的网版印刷效果。

　　HG-700网版印刷机采用最先进的、简单可靠的网版印刷技术，适用于小型化、多品种的QFP（quad flat package——扁平方形封装，四侧引脚扁平封装）、SOP（system-on-package，早期称谓SiP——封装内系统或系统封装）、BGA（ball grid arry——球珊阵列封装）、CSP（ship size package；ship scale package——芯片级封装）、0603等细间距电子元件的高质量、高稳定、高精度网版印刷机。

　　HG-700网版印刷机外形及外形尺寸见图4、图5。

　　（1）HG-700网版印刷机特点

　　① 高精度印刷（见图6）

　　● 结实坚固的机架和印刷平台；
　　● 同步刮刀头；
　　● 提供±0.015mm的对准精度；
　　● 优化基板的离网机构。

　　② 适合各种各样的产品（见图7）

　　● 网框:660mm(L)×550mm（W）～750mm（L）×750mm（W）；
　　● 4点识别支持无铅锡膏印刷，支持陶瓷板和柔性板印刷（选择）：
　　● 减少25%占地面积（相对于普通类型）。

　　③ 高速印刷（见图8）

　　● 高速印刷周期8S（不包括印刷时间）
　　● 全部印刷时间15S（最佳条件时）

　　④ 高速设定（见图9）

　　● 更换产品时减少设定时间；
　　● 为更换新产品的专家系统；
　　● 基板基准点自动搜索功能。

　　⑤ 友好操作界面（见图10）

　　● 全球普遍接受的界面，有助于提高生产效率；
　　● 自备电子用法说明；
　　● 错误信息功能，可迅速解决错误信息。

　　⑥ 多种形式的清洗系统（见图11）

 

　　● 可选择清洗类型（清洗金属模板）；
　　● 容易更换擦拭纸

　　⑦ 多种支持功能

　　● 带反馈系统的2D/SPC功能（选件），SPC（statistical  process  control）即统计过程管理控制；
　　● 双面印刷功能；
　　● 环标识设定功能；
　　● 印刷条件备份功能。

　　(2)HG-700网版印刷机标准配置

　　表1为HG-700网版印刷机标准配置,可供业内专业人士及网版印刷技术爱好者参考。

　　(3)HG-700网版印刷机选件

　　① 真空固定用泵；
　　② 温,湿度的控制系统；
　　③ 基板推出功能；
　　④ 4Mark点识别功能；
　　⑤ 印刷条件备份功能；
　　⑥ 2D/DPC(统计过程管理控制)功能。

　　2.日东SEM-668视觉全自动SMT网版印刷机

　　SEM-668视觉全自动SMT网版印刷机是随着当今电子元器件封装技术越来越向着密度化、高集成化发展的需要而设计的高精度视觉全自动SMT网版印刷机,其外形见图13。

　　(1)SEM-668视觉全自动网版印刷机特点

　　① 高稳定的刚性结构(见图14)

　　● 采用FEM有限元法优化机架设；
　　● 材料经过特殊的稳定化处理；
　　● 运用振动分析及电脑模拟测试确保机器在高速运动下的高稳定性。

　　② 独特的柔性夹持设计与高适应性网框装夹系统(见图15)

　　● 支持设计适用于多元化的产品（双面印刷电路板、柔性印刷电路板等）；
　　● 侧面夹紧装置配以磁顶针和真空吸嘴，使产品质量得以保证；
　　● 装夹更快速、容易；
　　● 高适应性网框装夹系统：可调性网框（420 mm× 20mm×737mm×mm)；满足用户的不同要求。

　　③ 卓越的综合性能（见图16）

　　小于10s的印刷周期，保证实现现代化的生产效率。

　　④ 操作简易全中文化人机界面（见图17）

　　● 智能化的软件系统，提高工作效率；
　　● 制程参数可通过视窗面设定。

　　⑤ 2D锡膏印刷质量检查和分析（可选）

　　确保印刷质量（见图18）。

　　⑥ 精细间距印刷能力

　　● 印刷精度适合0.3mm间距；
　　● 全电脑化印刷参数调节简易；
　　● 确保印刷精度、温度跟踪控制；

　　⑦ 确保印刷精度±０.25mm，重复精度±０.01mm。

　　精湛的视觉系统（见图１９）

　　● 先进的上视／下视光学视觉识别系统，独立控制与调节的照明、高精度伺服（Servo）驱动系统，确保高速、高精度进和网版（金属模版）与制电路板的对准；
　　● 高速移动地进行金属模版与印刷电路板对准和校正，可实现印刷精度±０.01mm,确保了高质量的焊膏印刷。无限制的图像模式识别技术具有0.007mm的辨识精度，可完美地印刷0.3mmＰitch超细间距焊盘。小于１０s的印刷周期，适应快速生产节拍，保证实现现代化的生产效率；
　　● 多方位光源补偿，提高视觉辨别精度。

　　⑧ 智能化印刷头（见图２０）

　　● 悬浮式设计，自动平衡刮刀压力；
　　● 独特刮刀设计，防止锡膏外溢；
　　● 微步运动模式，保证印刷质量；
　　● 电脑控制，印刷质量均匀稳定。

　　⑨ 自动、有效的网版（金属模版）清洗系统（见图21）

　　● 干式、湿式、真空三种清洗式可任意选择组合；
　　● 程控设定清洗周期与时间；
　　● 彻底清除金属模版网孔中的残留锡膏，保证印刷吕质。

　　⑩ 两款选件（见图２２）

　　SEM－６６８视觉全自动ＳＭＴ网版印刷机另备有两款选项；

　　● 锡膏补给系统自动加锡装直；
　　● 真空平台（适用于０.２mm以上薄板及柔印刷电路板）。

　　（２）ＳＥＭ－６６８视觉全自动ＳＥＭ网版印刷机技术参数。

　　表２及表３分别为ＳＥＭ－６６８视觉全自动ＳＥＭ网版印刷机之印刷参数和整机参数，可供业内志业人士参考。

　　３、ＤＥＫ视觉全自动锡网版印刷机

　特点：
　　● 全视觉对位系统，印刷精密及对位重复性极佳；
　　● 全新一代ＣＯＧＮＥＸ８１００型视觉系统，２Ｄ钢版（金属模版及制电路板完全对应；
　　● 即时ＳＰＣ资料系统，制程控制的好帮手；
　　● Ｐroflow挤压式刮刀，Ｖortex泡棉钢版擦拭之专利设计；
　　● 完全修正传统刮刀之缺点；
　　● 垂直挤压，PTH绝对量挤压；
　　● 可充填式锡膏完全封闭与空气绝无接接触；
　　● 印刷速度150mm/s；
　　● 可变得6种常用金属模版尺寸，无需外加治具；
　　● 自动金属模版定位，方便快捷；
　　● 有Infinity、Horizon、ELA三种机型可对应不同之需求。

　　DEK视觉全自动锡膏网版印刷机之外形见图23。

　　附YZK最新机型DEK ELA之特点：
　　● YZK最新机型，更精简的机构设计，发挥更完的功能；
　　● 可见的无熔丝开关及全模组化的设计，检修更容易；
　　● 最新金属模版定位度量尺设计，无需费时间寻找Mark点，金属模版定位迅速；
　　●采用Window NT的作业平台，操作更稳定快速。<未完待续>

[时间：2006-09-05  来源：丝印]