Steve Watkin

(DEK 設(shè)備產(chǎn)品部)

幾乎所有電子組裝業(yè)的人員在某種程度上都熟悉絲網(wǎng)印刷。有時(shí)，它又被稱為網(wǎng)板印刷。但是，最近絲網(wǎng)印刷采取了什么具有千年歷史的藝術(shù)形式？設(shè)備產(chǎn)品經(jīng)理Steve Watkin 從工作面退后一步，來解釋現(xiàn)在絲網(wǎng)印刷工藝能達(dá)到的能力，并概述它的發(fā)展方向。

絲網(wǎng)印刷出現(xiàn)已經(jīng)有一些年頭了。很自然，這樣說是不完全的，因?yàn)閬喼藓陀《仍缭诠?世紀(jì)就出現(xiàn)了絲網(wǎng)印刷的人工制品，埃及在公元1世紀(jì)出現(xiàn)，而日本人肯定在公元960年就能熟練而廣泛地應(yīng)用絲網(wǎng)印刷。電子組裝業(yè)以外的人會(huì)因?yàn)門恤衫上印制的口號(hào)、咖啡杯和Andy Warhol 風(fēng)格的流行藝術(shù)海報(bào)而聽說過絲網(wǎng)印刷。但是，即使以我們行業(yè)為背景，絲網(wǎng)印刷也是成熟和公認(rèn)的工藝。在某種方式上，它是一種可行技術(shù)。它本身并不“做”很多，但是為組裝工藝的其余部分提供它們所需的一切。

最典型的是在表面貼裝工藝中將焊膏印刷到電路板或其他基板上。今天，表面貼裝焊膏印刷使用網(wǎng)板——它本身就是一個(gè)完整的主題。但是在表面貼裝之前，絲網(wǎng)印刷是用于厚膜和薄膜混合制造工藝中。

那么，當(dāng)你想到絲網(wǎng)印刷最新和最令人激動(dòng)的應(yīng)用又回到了厚膜技術(shù)的早期——太陽能電池的金屬化，那是有些古怪的。

但是再回到表面貼裝印刷領(lǐng)域，我們知道：技術(shù)在過去已經(jīng)得到改進(jìn)，以適應(yīng)電路上更精細(xì)的線路和焊盤空間，并同產(chǎn)品小型化高密度裝配永不滿足的需求相配。正當(dāng)元器件引腳密度日益開始引起人們的關(guān)注時(shí)，大規(guī)模器件的新互聯(lián)模式出現(xiàn)，例如球柵陣列、接著是微型球柵陣列，它減輕了一些壓力。畢竟，在芯片的周邊只能放這么多的引腳！焊膏材料在今天相對(duì)容易地印刷只有0.4 mm的間距。當(dāng)一年多前無鉛加工到來時(shí)，我們目睹了它在市場(chǎng)產(chǎn)生的漣漪。我們總是預(yù)計(jì)它會(huì)對(duì)組裝中的波峰焊和回流焊部分產(chǎn)生很大的影響，而對(duì)貼片和絲網(wǎng)印刷的影響將是微乎其微的，但是對(duì)于后者而言并非如此。新的無鉛材料的配置類似于我們所熟悉的錫鉛焊膏的特點(diǎn)，然而，我們?cè)谟∷㈦A段需要重新思考，以保持預(yù)計(jì)的工藝控制的高水準(zhǔn)。無鉛焊膏一般不能在網(wǎng)板表面輕易的滾動(dòng)、不會(huì)很可靠地填充到網(wǎng)板的開口中，并在網(wǎng)板被釋放時(shí)焊膏顯示出粘在側(cè)壁的傾向。

網(wǎng)板專家和焊膏材料專家對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)救。鎳質(zhì)網(wǎng)板可以使焊膏更好地釋放，同時(shí)巧妙地改進(jìn)了焊膏配置，使工藝和產(chǎn)量差不多恢復(fù)到無鉛應(yīng)用之前的水平。

也許絲網(wǎng)印刷工藝的階段性改變?cè)?0世紀(jì)90年代發(fā)生，當(dāng)時(shí)引進(jìn)了密閉式印刷頭。當(dāng)這些改變令人難以置信地改進(jìn)了傳統(tǒng)網(wǎng)板印刷的工藝——諸如500%地加快印刷速度和將絲網(wǎng)上的焊膏壽命(事實(shí)上是在印刷頭內(nèi)) 延長到如此長的時(shí)間以至于無需再測(cè)量——它們對(duì)絲網(wǎng)印刷可能達(dá)到的結(jié)果產(chǎn)生了更大的影響。

密閉式印刷頭導(dǎo)致一個(gè)新術(shù)語的產(chǎn)生——大規(guī)模成像。突然，絲網(wǎng)印刷機(jī)可以取代某些粘合劑或環(huán)氧樹脂應(yīng)用的點(diǎn)膠系統(tǒng)。DEK的PumpPrinting?無可爭(zhēng)議地是絲網(wǎng)印刷技術(shù)的行業(yè)領(lǐng)頭羊，它已有40年的經(jīng)驗(yàn)，通過塑膠網(wǎng)板，在印刷頭的一次印刷后，就可以得到數(shù)千個(gè)不同大小和高度的膠點(diǎn)。

大規(guī)模成像還打開了晶圓背側(cè)涂層的半導(dǎo)體封裝市場(chǎng)，用精密焊膏點(diǎn)“突起”基板；并在硅晶圓上“置放焊球”，即極小的焊球被加工成精確的尺寸，當(dāng)它在網(wǎng)板上移動(dòng)時(shí)被從閉式印刷頭中釋放到精密的小孔中。想象一下：一個(gè)300 mm的晶圓在只需幾秒的單一化之前帶有成百個(gè)個(gè)別的芯片基板。也許唯一的局限是：半導(dǎo)體行業(yè)還沒有完全意識(shí)到這一工藝是多么的!

其他表面貼裝絲網(wǎng)印刷最近取得的工藝進(jìn)步重點(diǎn)集中在用于增加生產(chǎn)能力的技術(shù)上。我們已經(jīng)看到人們開始接受雙軌設(shè)備，尤其在大批量應(yīng)用中。電子組裝工藝的印刷部分在如今極少是瓶頸問題，因此雙軌印刷典型由兩臺(tái)印刷機(jī)組成——一臺(tái)是通過的軌道——給下游的雙軌置放系統(tǒng)和熔爐進(jìn)料?，F(xiàn)在，制造商可以同時(shí)組裝兩倍的板或兩種板。

一半由生產(chǎn)能力需求推動(dòng)、一半由基板種類推動(dòng)，現(xiàn)在對(duì)柔性材料進(jìn)行印刷的新興要求正繼續(xù)產(chǎn)生。它被稱為“卷帶式”，它正日益在多重柔性電路的電子組裝中大為流行，柔性電路接著在生產(chǎn)線的更下方被單一化。它的優(yōu)勢(shì)是：基本上為連續(xù)的不間斷加工，能推動(dòng)生產(chǎn)能力。它對(duì)加工非常長的電路板——例如用于飛機(jī)走廊和緊急出口照明的電路板——也是十分理想的。卷帶式在印刷導(dǎo)電或熱墨水等邊緣式應(yīng)用方面也很流行，并在制造生物醫(yī)藥感應(yīng)條方面也是如此，后者常常涉及到將化學(xué)品淀積到紙、卡紙或Mylar 基板上。

然而，精密絲網(wǎng)最新興的市場(chǎng)還是可替代能源領(lǐng)域。在光伏基板生產(chǎn)方面，金屬化工藝已經(jīng)走完了完整的周期——利用了過去的幾十年中在厚膜生產(chǎn)上積累的專長。當(dāng)然，盡管薄的硅太陽能電池基板比20世紀(jì)70和80年代的陶瓷厚膜片更加脆弱、對(duì)生產(chǎn)能力的需求要高得多，但是印刷工藝基本上還是同樣。絲網(wǎng)印刷在氫燃料電池生產(chǎn)方面同樣也提供明顯的中間電解和催化涂層質(zhì)量優(yōu)勢(shì)，它也是在離子膜上印刷復(fù)雜圖案的理想工藝。一般使用乳膠絲網(wǎng)，但是像DEK 等領(lǐng)頭羊現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出的精密金屬網(wǎng)板，可改進(jìn)絲網(wǎng)印刷工藝。

絲網(wǎng)印刷，以其各種多變的形式成為靈活和高度可調(diào)的工藝。在行業(yè)中，它很明顯還有很長的壽命，正如它擁有漫長的歷史一樣。在全球，它每天都在電子組裝、半導(dǎo)體封裝和可替代能源工藝中廣泛應(yīng)用，我們預(yù)計(jì)它將在未來的發(fā)展中依然是一種可行的技術(shù)。絲網(wǎng)印刷看上去好像在2000年前來自亞洲。具有諷刺意味的是，兩千年后，工業(yè)用絲網(wǎng)印刷機(jī)最集中的地方、生產(chǎn)電路板和光伏電池?cái)?shù)量最多的地方也是在亞洲。又一個(gè)完整的周期！