电路板上焊盘之间的距离变得越来越小,贴装很小的0201 元件和01005 元件,这些已是司空见惯。在放置元件时,不仅那些几乎看不见的元件本身是挑战,并且,由于这些元件太小,锡膏的涂布和释放所需要的锡膏量、重复地形成缺陷很少的焊点,也带来挑战。这些难于印刷的元件提出的问题,可以用电铸成形模板来解决。模板看起来似乎相当简单,对电路板组装商,能不能可靠地重复涂布所需要的锡膏,模板和它的制造方法的影响非常大。
可以使用激光切割模板,切割出孔之后可以进行后续处理或不进行后续处理,对于很多锡膏涂布工艺,足以可靠地完成锡膏涂布。主流的模板制造一般都采用这两种技术制造,但是,孔的尺寸缩小时,这两种技术都表现出它的局限性。孔壁的粗糙度是影响锡膏释放的主要因素之一。孔的侧壁越粗糙,粘在孔壁上的锡膏越多。对于较大的焊盘,由于孔的面积比较大,孔壁粗糙度对锡膏释于的影响比较小。当模板孔的尺寸缩小时,由于孔壁粗糙,粘在孔壁上的锡膏,占的部分越来越大。因此,当孔的尺寸缩小时,在制作模板时就必须考虑增强孔释放锡膏的能力。
模板有效地转移锡膏的能力取决于孔的面积比。孔的面积比定义为孔的面积除以孔壁的面积。人们发现,对于面积比比较小的孔,镍电铸成形的孔壁非常光滑,能够很好地转移锡膏;并且,没有涂层的电铸成形模板的面积比可以降低到0.50,而传统的模板指南使用的面积比最小是0.66。如果在镍电铸成形模板上涂敷释放涂层,模板的面积比可以减小到0.43。电铸成形工艺制造的模板的优点是孔壁非常光滑。其他类型模板的孔是通过化学腐蚀或者激光切割这样的工艺去掉模板材料形成的,而电铸成形模板是用加成工艺形成的,材料的原子是一个个堆积起来形成模板材料的厚度。
然后,芯模连接到电镀电路,并放入带电的镍电解槽,芯模上将慢慢生长出镍,直到所需要的厚度。任何金属表面在电解槽中都会生长,形成材料厚度;不过,在芯模上有图案的位置上有抗电镀材料,不和电镀电路连接,在这些位置不生长金属,形成孔,模板材料围绕这些孔的位置生长,形成电铸成形模板。
由于这些抗电镀柱的边缘做得非常平滑,因此围绕它生长出来的电铸成形模板的孔壁也非常光滑。电铸成形产生非常平滑的孔壁,但是,用这个方法来制造模板,是一个相当费时的工艺。这种方法和其他的制造方法不同,其他的方法是通过去掉模板中的一些材料来制造模板,在几个小时之内就能够制造出一块模板,而电铸成形法要在电镀槽中花许多小时慢慢生长,直到需要的模板厚度。由于电铸成形模板涉及到的工序,就这些电铸成形模板本身而言,从设计到投产需要的时间稍长,因此它通常比其他模板技术更昂贵。虽然在组装比较大的元件时电铸成形模板的性质对生产有利,但是,在组装今天的小元件时使用它们才能真正显示它们的优势。
由于间距和元件变得更小,电铸成形模板已变得更为必要。它们通常用于间距小于20 密尔的有源元件,0201 和01005 元件,用于μBGA、倒装片以及晶圆上贴凸点( 12 密尔到 6 密尔)。对超过一万个孔的模板,最好使用这种模板,这是因为,比起用其他类型的模板印刷可能产生的缺陷而带来的返工成本,这种模板增加的成本就变得微不足道了。
电铸成形模板的最常见厚度是2、3、4 和5 密尔,但是厚度不受限制。可以根据具体的印刷要求定制电铸成形模板的厚度,在要求很高的应用中,为进一步改进锡膏涂布,可以要求在常用厚度的基础上增加0.1 密耳。我们的重点是细间距印刷以及高质量模板,但是,也可以制作3 维(3D)电铸模板,满足其他的需要。如果抗电镀区是条状的,并且在条状区加上图案,即形成二级图案,这时,在选定的条状区经过第一次电铸成形后,可以通过第二次和第一次基本相同的工艺进一步生长金属。有些电路板上有凸起的部位(高出0.120 英寸),对于这些形状特殊的电路板,3D 模板是极好的方案。虽然不是所有的印刷都需要电铸成形模板,毕竟,是能够可靠执行印刷任务的工具。