SMT模板的介紹與如何選擇

SMT模板概述

SMT模板是一種薄片材料（金屬），切割成電路焊盤圖案該材料。最常見的材料是黃銅和不銹鋼。

在表面貼裝組件中，SMT模板是精確和可重復(fù)焊膏沉積的門戶。當(dāng)焊膏通過模板孔印刷時(shí)，它會(huì)形成沉積物，將元件固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，并在回流時(shí)將它們固定在基板上，通常是PCB。模板設(shè)計(jì) - 其成分和厚度，孔的大小和形狀 - 最終決定了沉積物的尺寸，形狀和位置，這對(duì)于確保高產(chǎn)量的裝配過程至關(guān)重要。

smt激光模板

焊膏模板的演變和歷史
焊膏的基本理解模板技術(shù)及與之相關(guān)的術(shù)語：

SMT模板有兩個(gè)主要功能。第一是確保在襯底上精確放置諸如焊膏，焊劑或密封劑的材料。第二是確保形成適當(dāng)大小和形狀的沉積物。

SMT模板技術(shù)發(fā)展為化學(xué)蝕刻，激光切割和電鑄箔，因?yàn)橛∷⒁鬀Q定了性能增強(qiáng)。

最初，有厚膜屏幕;然而，穿過孔口開口的金屬絲網(wǎng)阻礙了漿料轉(zhuǎn)移。因此，提供化學(xué)蝕刻的模板以獲得更好的開放區(qū)域，并且適用于鉛間距低至0.8 mm的SMT器件。
化學(xué)蝕刻梯形孔，以及電解拋光和鍍鎳的后處理，有助于平滑孔徑側(cè)壁，改善粘貼轉(zhuǎn)移?；瘜W(xué)蝕刻孔的一個(gè)工藝問題是小孔的蝕刻速率與大孔的蝕刻速率之間的差異。帶蝕刻有助于解決這個(gè)問題，但是對(duì)于小孔徑有限制。
現(xiàn)在要克服這個(gè)問題，使用激光模板并在90年代中期引入它們，恰好及時(shí)滿足0.65毫米的印刷要求。間距SMT器件。

小激光束光斑尺寸切割小孔和大孔，精度相同。啟用電拋光和鍍鎳的后處理有助于平滑孔徑側(cè)壁。
早期的激光切割速度很慢，因此混合模板很受歡迎，其中大孔徑經(jīng)過化學(xué)蝕刻，小孔徑被激光切割。橡膠刮刀片與屏幕配合良好，但從較大的孔徑中舀出漿料，減少了漿料的轉(zhuǎn)移量。
因此，為了解決這個(gè)問題，使用了金屬刮刀刀片，并且變得非常受歡迎。

參考這種含糊劑 - 還介紹了頭部輸送系統(tǒng)。這些系統(tǒng)使用壓力將漿料推入孔中，而擦拭器刮片有助于將漿料容納在頭部并在穿過孔后擦拭干凈。
焊膏模板模板技術(shù)的設(shè)計(jì)指南由縱橫比確定，定義為孔徑寬度（W）除以模板厚度（T）大于1.5。

在這個(gè)比例的幫助下，可以進(jìn)行良好的粘貼轉(zhuǎn)移。

如果孔徑的長(zhǎng)度（寬度至少比寬度大5倍），寬高比是一個(gè)很好的指導(dǎo)。
但是再次引入BGA和QFN的縱橫比有一定的局限性。所以引入了新的設(shè)計(jì)指南，稱為面積比，定義為孔徑開口面積除以孔壁面積?？椎谋谠噲D將膏保持在孔中，而孔開口下的墊試圖將膏拉開。
模板技術(shù)

焊膏Stencil Technologies

基本上，業(yè)內(nèi)正在使用五種SMT模板技術(shù)：激光切割，電鑄，化學(xué)蝕刻塑料和混合。 Hybrid是化學(xué)蝕刻和激光切割的組合?；瘜W(xué)蝕刻對(duì)于階梯模板和混合模板非常有用。

SMT模板的化學(xué)蝕刻工藝

使用兩個(gè)正像通過化學(xué)銑削從兩側(cè)蝕刻金屬掩模和柔性金屬掩模模板。在此過程中，蝕刻不僅在所需的垂直方向上進(jìn)行，而且在橫向上進(jìn)行。這稱為底切，開口比期望的大，導(dǎo)致額外的焊料沉積。因?yàn)閺膬蓚?cè)進(jìn)行50/50蝕刻，所以在中心幾乎形成一個(gè)逐漸變細(xì)到略微沙漏形狀的直壁。由于電蝕模板壁可能不平滑，電拋光是一種微蝕刻工藝，是一種實(shí)現(xiàn)的方法。光滑的墻。在孔中實(shí)現(xiàn)更光滑側(cè)壁的另一種方法是鍍鎳。拋光或光滑的表面有利于漿料的釋放，但可能導(dǎo)致漿料越過模板表面而不是在刮板前面滾動(dòng)。通過選擇性地拋光孔壁而不拋光模板表面可以避免這個(gè)問題。鍍鎳進(jìn)一步改善了平滑度和印刷性能。但是，它確實(shí)減少了光圈開度并需要進(jìn)行藝術(shù)品調(diào)整。

化學(xué)蝕刻模板

< strong>激光切割工藝

激光切割是一種減法工藝。 Gerber數(shù)據(jù)被翻譯成激光理解的CNC類型語言。通過僅移動(dòng)激光頭，移動(dòng)僅固定模板的工作臺(tái)或每個(gè)工具的組合來切割光圈。激光束進(jìn)入孔徑邊界內(nèi)并橫穿到周邊，在那里它完全切出金屬孔，一次一個(gè)孔。切割的平滑度取決于許多參數(shù)，包括切割速度，束斑尺寸，激光功率和光束聚焦。典型的束斑尺寸約為1.25密耳。激光可以在很寬的尺寸和形狀要求下切割非常精確的孔徑尺寸。與化學(xué)蝕刻一樣，激光切割孔徑尺寸必須根據(jù)所采用的后處理處理進(jìn)行調(diào)整，因?yàn)樵诖诉^程中會(huì)發(fā)生孔徑尺寸變化。
電解拋光的激光切割模板絕對(duì)具有比非孔徑更光滑的內(nèi)孔壁 - 電拋光激光切割模板。因此，前者在給定面積比下會(huì)釋放比后者更高的糊劑百分比。

一些激光切割機(jī)是自制系統(tǒng)，一些是老式激光器，有些是精細(xì)切割的激光機(jī)。電拋光和鍍鎳也可用于進(jìn)一步平滑表面壁并改善焊膏釋放。

激光模板

模板印刷工藝可分為三類：光圈填充工藝，漿料轉(zhuǎn)移工藝和沉積漿料的位置。所有這三個(gè)過程在實(shí)現(xiàn)所需結(jié)果方面起著至關(guān)重要的作用 - 將精確體積的漿料（磚）沉積到基板上的正確位置。

印刷焊膏的第一步是填充模板孔用膏。這是使用金屬刮刀來實(shí)現(xiàn)的。有幾個(gè)因素可能有助于光圈填充過程?？讖较鄬?duì)于刮刀刀片的方向?qū)μ畛溥^程有影響。
孔徑方向與刀片行程方向相同的孔徑不能填充以及以短軸方向定向的孔徑到刀片行程。刮刀速度也會(huì)影響孔徑填充。必須減小刮刀速度以填充孔徑，使長(zhǎng)軸平行于刮刀行程。

刮刀刀刃會(huì)影響焊膏填充模板孔的程度。經(jīng)驗(yàn)法則是在最小的刮刀壓力下進(jìn)行打印，同時(shí)仍保持模板表面上焊膏的清潔擦拭。如果刮刀壓力太高，刮刀和模板都可能被損壞。過多的刮刀壓力也會(huì)導(dǎo)致模板表面下的漿料涂抹。
如果壓力太低，可能會(huì)發(fā)生兩種情況中的一種。在小孔徑的刮板側(cè)留下粘貼將保持粘貼，防止其釋放到PCB墊，導(dǎo)致焊料不足。在刮刀側(cè)的擋板上留下的大孔將通過孔向下拉，導(dǎo)致多余的焊料。

適當(dāng)?shù)墓蔚秹毫κ菍?shí)現(xiàn)漿料清潔擦拭的最小壓力。最小壓力是葉片類型的函數(shù)。最近的一項(xiàng)研究表明，一個(gè)刮刀*的最小刮刀壓力約為聚四氟乙烯/鍍鎳刀片用于無鉛焊膏的40％。測(cè)試證實(shí)，無鉛焊膏通常比錫/鉛膏需要大約25％的刮刀壓力。
模板技術(shù)的技術(shù)說明

在了解模板技術(shù)的技術(shù)方面之前，有必要了解與焊膏印刷相關(guān)的性能問題。

有三個(gè)主要的性能問題，它們?nèi)缦拢?br /> 孔徑尺寸（孔徑的寬度和長(zhǎng)度）和模板箔厚度決定了應(yīng)用于印刷電路板（PCB）的焊膏的潛在體積

焊膏從模板孔壁釋放的能力。

在印刷周期中穿過模板，焊膏填充模板孔。然后，在電路板/模板分離循環(huán)期間，焊膏會(huì)釋放到電路板上的焊盤中。理想情況下，在打印過程中填充孔徑的100％漿料從孔壁釋放并附著到板上的焊盤上，形成完整的焊料磚。
模板技術(shù)狀態(tài)

在表面貼裝組件中，模板是精確，可重復(fù)焊膏沉積的途徑。
當(dāng)焊膏通過模板孔印刷時(shí)，會(huì)形成沉積物，將元件固定到位，并在回流時(shí)將它們固定到基板上。

模板設(shè)計(jì) - 其成分和厚度，孔徑的大小和形狀 - 最終決定了沉積物的大小，形狀和位置，這對(duì)于確保高產(chǎn)量的裝配過程至關(guān)重要。 br>今天，各種各樣的材料和制造技術(shù)使QualiEco Circuits Ltd.能夠設(shè)計(jì)模板，以滿足細(xì)間距技術(shù)，小型化元件和密集封裝板的裝配挑戰(zhàn)。
Stencil技術(shù)現(xiàn)在提供全系列的m成像材料。

模板設(shè)計(jì)師已經(jīng)深入了解孔徑尺寸和形狀如何影響沉積。新技術(shù)將印刷平臺(tái)和模板的功能擴(kuò)展到各種應(yīng)用，如粘合劑沉積和晶圓凸點(diǎn)。
方面和面積比的重要性設(shè)計(jì)模板孔徑：
膏體從內(nèi)孔壁釋放的能力主要取決于三個(gè)主要因素：？模板設(shè)計(jì)的面積比/縱橫比

孔徑側(cè)壁幾何形狀
孔壁光滑度
第一個(gè)因素是孔徑設(shè)計(jì)相關(guān)而另外兩個(gè)因素與模板技術(shù)相關(guān)的因素。
面積比是孔徑開口下方的面積除以內(nèi)部孔壁的面積;面積比= [（LXW）/（2（L + W）T）]。 br>歷史上，縱橫比是孔徑的寬度除以模板的厚度;寬高比= W/T.可接受的膏體釋放的普遍接受的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是[面積比率大于] 0.66和縱橫比[大于] 1.5?？v橫比實(shí)際上是面積比的一維簡(jiǎn)化。當(dāng)長(zhǎng)度（L）遠(yuǎn)大于寬度（W）時(shí)，面積比與縱橫比相同。

當(dāng)模板與基板分離時(shí)，焊膏釋放遇到競(jìng)爭(zhēng)過程。 br>這再次產(chǎn)生懷疑，它會(huì)轉(zhuǎn)移到基板上的焊盤還是會(huì)粘到側(cè)面孔壁上？
解決方案是，當(dāng)焊盤面積大于三分之二時(shí)在內(nèi)孔壁的區(qū)域內(nèi)，膏體可能達(dá)到80％或更好的膏體釋放。

縱橫比和面積比是設(shè)計(jì)模板孔徑時(shí)的重要考慮因素。例如，一個(gè)20密耳間距的四方扁平封裝（QFP），孔徑設(shè)計(jì)為10密耳×60密耳，采用5密耳模板，長(zhǎng)寬比為2.0，面積比為0.86。所以在這里你可以看長(zhǎng)寬比大于1.5，面積比也大于0.66。因此，采用優(yōu)質(zhì)激光模板的設(shè)計(jì)可以獲得良好的印刷性能。

然而，考慮采用20密耳微球柵陣列（microBGA），10密耳孔徑，5密耳 - 厚模板。因?yàn)榭讖绞菆A形的或者是具有圓角的正方形，所以面積比是決定因素。在這種情況下，面積比為0.5，遠(yuǎn)低于推薦值0.66。可以通過減小模板厚度或增加孔徑來改變孔徑設(shè)計(jì)，或者可以選擇模板技術(shù)，以在該面積比下提供更好的焊膏釋放。

對(duì)于方孔，面積比= S/4T，其中S是正方形的一側(cè)。對(duì)于圓形孔徑，面積比= D/4T，其中D是圓的直徑。

焊膏模板的設(shè)計(jì)規(guī)則和功能
SMT模板孔徑的大小和形狀決定了體積，沉積在基材上的材料的均勻性和清晰度。因此，嚴(yán)格控制孔徑質(zhì)量對(duì)于成功的模板設(shè)計(jì)至關(guān)重要，特別是對(duì)于必須精確沉積少量材料的精細(xì)和超細(xì)間距應(yīng)用。

面積比（面積比）等測(cè)量孔徑開口除以孔壁的表面積）和縱橫比（孔徑寬度除以模板厚度）可用于確定合適的孔徑尺寸。一般規(guī)則是，對(duì)于可接受的膏體釋放，面積比應(yīng)大于0.66，縱橫比大于1.5。在設(shè)計(jì)符合這些規(guī)則的孔徑時(shí)，有必要根據(jù)其自身優(yōu)點(diǎn)考慮每種模板制造技術(shù)。例如，化學(xué)蝕刻工藝降低到1.5縱橫比以下是具有挑戰(zhàn)性的，而激光切割時(shí)，可以生成與模板厚度成1：1縱橫比的孔。

印刷過程中，當(dāng)模板與基板分離時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)的表面張力決定了焊膏是否會(huì)轉(zhuǎn)移到已經(jīng)印刷過的焊盤上或者仍然粘附在模板孔壁上。

當(dāng)焊盤區(qū)域如果孔壁面積大于孔徑壁面積的66％，則實(shí)現(xiàn)有效膏體轉(zhuǎn)移的可能性增加。當(dāng)比率降低到66％以下時(shí)，漿料轉(zhuǎn)移效率降低，印刷質(zhì)量變得不穩(wěn)定。
孔壁的光潔度會(huì)對(duì)這些水平產(chǎn)生影響。在制造過程中經(jīng)過電解拋光和/或電鍍的激光切割孔可提高漿料轉(zhuǎn)移效率。
最終孔徑尺寸。這決定了將在PCB模板上印刷的焊膏量。三個(gè)尺寸（在矩形孔上），孔的長(zhǎng)度，寬度和壁高決定了印刷在板上的焊料磚的體積。高度或SMT模板厚度將對(duì)模板的性能和隨后的產(chǎn)品缺陷率產(chǎn)生顯著影響。正確的規(guī)格將最大限度地減少產(chǎn)品缺陷和返工。最終孔徑尺寸還將考慮所需的任何減少量。還將更詳細(xì)地討論減少。
模板是否遵守某些物理定律，以保證焊膏成功地從模板轉(zhuǎn)移到PCB。在印刷期間，漿料粘附到PCB上的焊盤和模板的孔壁上。對(duì)墊的粘附力必須大于對(duì)模板的粘附力，以確保良好的轉(zhuǎn)移。因此可以推斷出可印刷性將取決于模板壁面積與開口面積的比率。這當(dāng)然忽略了其他微小的影響，如壁面粗糙度和拔模角度。
模板尺寸精度和印刷位置精度。模板尺寸精度取決于傳送的CAD數(shù)據(jù)的質(zhì)量，用于制造模板的方法和技術(shù)，以及使用條件（即模板在高于正常溫度下不使用）。印刷位置精度將由所使用的對(duì)齊方法確定。
模板設(shè)計(jì)指南

模板設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)：

孔徑尺寸與焊盤尺寸，孔徑形狀，模板厚度，粘合劑印刷，SMT模板制造方法，模板厚度，孔徑設(shè)計(jì)等

光圈尺寸與焊盤尺寸有關(guān)
建議將更細(xì)的間距光圈開口略小于著陸焊盤尺寸。
主要用于：

改善間隙尺寸著陸墊和模板的下側(cè)。
防止在細(xì)間距組件上橋接。
推薦的焊盤和孔徑尺寸：

模板墊和孔徑尺寸

必須從每一側(cè)均等地采用孔徑寬度減小，以使孔徑在墊片上居中。 （圖1）孔徑長(zhǎng)度可以通過相似的尺寸減小，以減少焊球的可能性。?模板墊

孔徑可以移到焊盤的外邊緣，以減少“下”的可能性芯片“焊球。 （圖2）。
孔徑形狀：

模板孔徑

模板厚度：
模板或“箔”厚度是模板設(shè)計(jì)的重要組成部分。焊盤尺寸，孔徑開口和箔厚度之間存在的關(guān)系會(huì)影響PCB上的最佳焊膏沉積。雖然孔的尺寸可以適當(dāng)?shù)剡m用于墊，但是太薄或太厚的模板仍然可能導(dǎo)致焊膏的沉積不是最佳。
這種關(guān)系也稱為“方面”。方面是將力從孔中拉到墊上或者使膏保持在孔內(nèi)的力的差異。這些力可以量化并表示為稱為縱橫比的度量。簡(jiǎn)單來說，為了使?jié){料充分沉積在焊盤上，焊膏表面張力必須強(qiáng)于焊膏到孔壁的表面張力。
采用了一套廣泛的規(guī)則來幫助我們?cè)O(shè)計(jì)模板具有適當(dāng)?shù)膶捀弑?，具體取決于訂購的模板類型。重要的是，電路板上的最小孔徑用于此計(jì)算。

模板型間距

例如：
激光切割模板16密耳引線元件（8密耳孔寬）的最大箔厚度應(yīng)為6密耳* [6 x 1.2 = 8]
模板應(yīng)始終具有0.2或更大的焊膏拉伸張力：

smt stencil

焊膏模板
模板框架:(也稱為“膠合”或安裝模板）
框架模板是最強(qiáng)的形式目前市場(chǎng)上的激光切割模板，專為大批量絲網(wǎng)印刷而設(shè)計(jì)。

主要特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：

平滑的獨(dú)特工藝Aperture Walls
非常干凈的激光切割孔徑
卓越的打印性能
適用于大批量模板印刷
獨(dú)特的工藝創(chuàng)造永久性不可拆卸的不褪色基準(zhǔn)



蝕刻和激光切割模板是制作模板的減法工藝?；瘜W(xué)蝕刻工藝是最古老和最廣泛使用的方法，而激光切割是一個(gè)相對(duì)較新的方法。

要獲得良好的印刷效果，您需要結(jié)合使用正確的方法和材料：

粘貼材料 - 粘度，金屬含量，最大粉末尺寸和最低通量活性可能
工具 - 打印機(jī)，模板和刮刀刀片 - 工藝 - 良好的套準(zhǔn)，清潔掃描