模板對PCB組裝的重要性

表面安裝組裝過程使用模板作為通往準(zhǔn)確，可重復(fù)的焊膏沉積的通道。模板是指黃銅或不銹鋼的薄片或薄片，上面切有電路圖案，與要使用模板的印刷電路板（PCB）上的表面安裝器件（SMD）的位置圖案匹配。在將模板精確定位并匹配到PCB上之后，金屬刮板會迫使焊膏穿過模板的孔，從而在PCB上形成沉積物以將SMD固定在適當(dāng)?shù)奈恢?。錫膏沉積物在通過回流焊爐時會熔化并將SMD固定在PCB上。

模板的設(shè)計，尤其是其成分和厚度以及孔的形狀和大小，決定了錫膏沉積物的大小，形狀和位置，這對于確保高產(chǎn)量的組裝工藝至關(guān)重要。例如，箔的厚度和孔的開口尺寸定義了沉積在板上的漿料的體積。過量的錫膏會導(dǎo)致形成球，橋接和墓碑。焊膏量少會導(dǎo)致焊點干燥。兩者都會損害電路板的電氣功能。

最佳箔厚度

板上的SMD類型定義了最佳的箔厚度。例如，諸如0603或0.020“間距的SOIC的組件封裝需要相當(dāng)薄的焊膏模板，而較厚的模板更適合諸如1206或0.050”間距的SOIC的組件。盡管用于錫膏沉積的模板厚度范圍為0.001“至0.030”，但是大多數(shù)電路板使用的典型箔厚度范圍為0.004“至0.007”。

模板制作技術(shù)

目前，該行業(yè)使用五種技術(shù)來制造模版-激光切割，電鑄，化學(xué)蝕刻和混合。雖然混合技術(shù)是化學(xué)蝕刻和激光切割的組合，但是化學(xué)蝕刻對于制造階梯模版和混合模版非常有用。

模板的化學(xué)蝕刻

化學(xué)銑削從兩側(cè)蝕刻金屬掩膜和柔性金屬掩膜模板。由于這不僅在垂直方向上腐蝕，而且在橫向上腐蝕，因此會引起底切，并使開口大于所需的尺寸。隨著蝕刻從兩側(cè)進(jìn)行，在直壁上逐漸變細(xì)會導(dǎo)致形成沙漏形，從而導(dǎo)致多余的焊料沉積。

由于蝕刻模版開口不會產(chǎn)生光滑的結(jié)果，因此行業(yè)使用兩種方法來使壁光滑。其中一種是電拋光，微蝕刻工藝，另一種是鍍鎳。

盡管光滑或拋光的表面有助于糊劑的釋放，但它也可能導(dǎo)致糊劑跳過模板的表面，而不是與吸水扒一起滾動。模板制造商通過選擇性地拋光孔壁而不是模板表面來解決該問題。鍍鎳雖然可以改善模板的平滑度和印刷性能，但可以減少開孔，這需要調(diào)整圖稿。

模板激光切割

激光切割是一個減法過程，將Gerber數(shù)據(jù)輸入到控制激光束的CNC機(jī)器中。激光束從孔的邊界內(nèi)部開始并遍歷其周邊，同時完全去除金屬以形成孔，一次僅一個孔。

幾個參數(shù)定義了激光切割的平滑度。這包括切割速度，束斑尺寸，激光功率和束聚焦。通常，該行業(yè)使用約1.25密耳的束斑，可在各種形狀和尺寸要求范圍內(nèi)切割非常精確的孔徑。但是，激光切割的孔也需要后處理處理，就像化學(xué)蝕刻的孔一樣。激光切割模具需要電解拋光和鍍鎳，以使孔的內(nèi)壁光滑。由于在后面的過程中孔徑尺寸減小，必須適當(dāng)補(bǔ)償激光切割的孔徑尺寸。

使用模板印刷的方面

用模板印刷涉及三個不同的過程。第一種是孔填充工藝，其中焊膏填充孔。第二個是錫膏轉(zhuǎn)移過程，其中在孔中累積的錫膏轉(zhuǎn)移到PCB表面，第三個是沉積的錫膏的位置。這三個過程對于獲得理想的結(jié)果至關(guān)重要-將精確體積的焊膏（也稱為磚）沉積到PCB上的正確位置。

用焊膏填充模板孔需要金屬刮板，以將焊膏壓入孔中?？紫鄬τ谖悄z條的方向影響填充過程。例如，與將短軸定向在葉片沖程方向上的孔相比，將其長軸定向在葉片沖程上的孔填充得更好。另外，由于刮板速度影響孔的填充，較低的刮板速度可以使長軸平行于刮板行程的孔更好地填充孔。

吸水扒膠條的邊緣也會影響錫膏填充模版孔的方式。通常的做法是在施加最小刮墨刀壓力的同時進(jìn)行印刷，同時在模板表面上保持焊膏的干凈擦拭。增大刮刀壓力可能會損壞刮刀和模板，同時還會在模板表面下方造成糊劑涂抹。

另一方面，較低的吸水扒壓力可能不允許錫膏通過小孔釋放，從而導(dǎo)致PCB焊盤上的焊料不足。另外，留在刮刀側(cè)面靠近大孔的焊膏可能會因重力而下拉，從而導(dǎo)致多余的焊料沉積。因此，最小的壓力是必需的，這將實現(xiàn)糊的干凈擦拭。

施加的壓力大小還取決于所用焊膏的類型。例如，與使用錫/鉛膏相比，使用無鉛錫膏時，聚四氟乙烯/鍍鎳刮刀需要更多的壓力約25-40％。

錫膏和模板的性能問題

與焊膏和模板相關(guān)的某些性能問題是：

模板箔的厚度和孔徑大小決定了沉積在PCB焊盤上的焊膏的潛在體積

焊膏從模板孔壁釋放的能力

印刷在PCB焊盤上的焊錫磚的位置精度

在印刷周期中，當(dāng)吸水扒膠條穿過模板時，焊膏會填充模板孔。在板/模板分離周期中，焊膏會釋放到板上的焊盤上。理想情況下，在打印過程中填充孔中的所有焊膏都應(yīng)從孔壁釋放出來并轉(zhuǎn)移到板上的焊盤上，從而形成完整的焊料磚。但是，該轉(zhuǎn)印量取決于開口的縱橫比和面積比。

例如，在墊的面積大于內(nèi)部孔壁的面積的三分之二的情況下，糊劑可以實現(xiàn)優(yōu)于80％的釋放。這意味著減小模板厚度或增加孔尺寸可以在相同面積比的情況下更好地釋放焊膏。

焊膏從模板孔壁釋放的能力還取決于孔壁的光潔度。通過電拋光和/或電鍍的激光切割孔，可提高漿料的轉(zhuǎn)移效率。但是，焊膏從模板到PCB的轉(zhuǎn)移還取決于焊膏對模板孔壁的粘附力以及焊膏對PCB焊盤的粘附力。為了獲得良好的轉(zhuǎn)印效果，后者應(yīng)更大，這意味著可印刷性取決于模板壁面積與開口面積的比值，而忽略了諸如壁的拔模角度及其粗糙度之類的較小影響。

印刷在PCB焊盤上的焊料磚的位置和尺寸精度取決于所傳輸?shù)?/span>CAD數(shù)據(jù)的質(zhì)量，用于制造模版的技術(shù)和方法以及模版在使用過程中的溫度。此外，位置精度還取決于所使用的對齊方法。

帶框模板或膠合模板

帶框模板是目前最強(qiáng)大的激光切割模板，專為在生產(chǎn)過程中進(jìn)行大量絲網(wǎng)印刷而設(shè)計。它們被永久地安裝在模板框架中，其網(wǎng)狀邊框緊緊地拉緊模板中的模板箔拉緊。對于微型BGA和節(jié)距為16 mil及以下的組件，建議使用具有光滑孔壁的帶框模板。當(dāng)在受控溫度條件下使用時，帶框模具可提供最佳的位置和尺寸精度。

對于短期生產(chǎn)或原型PCB組裝，無框模板可提供最佳的焊膏量控制。它們設(shè)計用于與模板張緊系統(tǒng)一起使用，該模板張緊系統(tǒng)是可重復(fù)使用的模板框架，例如通用框架。由于模具不是永久性地粘在框架中，因此它們比框架式模具便宜得多，并且占用的存儲空間要小得多。

結(jié)論

l為了使用模板獲得良好的印刷效果，各種因素必須形成正確的組合。這些包括：

l正確的糊料-正確的金屬含量，粘度，最大的粉末尺寸和最低的助焊劑活性

l正確的工具-合適的模板，打印機(jī)和刮刀

l正確的過程-良好的注冊和徹底清除。