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单元单元4 4全自动与半自动印刷全自动与半自动印刷机金属模板印刷焊膏工艺机金属模板印刷焊膏工艺不用视觉系统连续印刷添加焊膏首件试印刷并检验Yes调整参数或对准图形No检验用视觉系统连续印刷结束关机1.5 SMT不锈钢激光模板制作外协程序及工艺要求 印刷模板，又称漏板、钢板，它是用来定量分配焊膏，是保证焊膏印刷质量的的关键工装。金属模板的制造方法:（1）化学腐蚀法（减成法）锡磷青铜、不锈钢板。（2）激光切割法不锈钢、高分子聚脂板。（3）电铸法（加成法）镍板。三种制造方法的比较方法基材优点缺点适用对象化学腐蚀法锡磷青铜不锈钢价廉锡磷青铜易加工1.窗口图形不够好2.孔壁不光滑3.模板尺寸不宜过大0.65mmQFP以上的器件激光法不锈钢高分子聚脂1.尺寸精度高2.窗口形状好3.孔壁较光洁1.价格较高2.孔壁有时会有毛刺，需化学抛光加工0.5mmQFP、BGA等器件电铸法镍1.尺寸精度高2.窗口形状好3.孔壁光滑1.价格昂贵2.制作周期长0.5mmQFP、BGA等器件 在表面组装技术中，焊膏的印刷质量直接影响表面组装板的加工质量。在焊膏印刷工艺中不锈钢模板的加工质量又直接影响焊膏的印刷质量，模板厚度与开口尺寸决定了焊膏的印刷量。而不锈钢激光模板均需要通过外协加工制作，因此在外协加工前必须正确填写“激光模板加工协议”和“SMT模板制作资料确认表”，选择恰当的模板厚度和设计开口尺寸等参数，以确保焊膏的印刷质量。 下面介绍不锈钢激光模板制作的外协程序及模板制作工艺要求中各种参数的确定方法： 1.5.1 向模板加工厂索取“激光模板加工协议”和“SMT模板制作资料确认表 目前国内不锈钢激光模板加工厂主要有以下几个厂家： * 深圳允升吉电子有限公司（联系电话：0755-7500005） *北京四方利华科技发展有限公司 （联系电话：010-62710509） *深圳光韵达实业有限公司（联系电话：0755-6610641） * 深圳光宏电子有限公司（联系电话：0755-6403268） * 台湾正中印刷器材有限公司 （天津联系电话022-86321201）1.5.2 给模板加工厂发E-Mail(用CAD软盘)或邮寄胶片1.5.2.1 要求E-Mail传送的文件： a 纯贴片的焊盘层（PADS）； b 与贴片元件的焊盘相对应的丝印层（SILK）； c 含PCB边框的顶层（TOP）； d 如果是拼板，需给出拼板图；1.5.2.2 邮寄黑白胶片的要求（当没有CAD文件时，可以邮寄黑白胶片） a 含PCB边框纯贴片的焊盘层（PADS）黑白胶片，如果是拼板需给出拼板胶片。 b 必须注明印刷面1.5.3 按照模板加工厂的要求填写“激光模板加工协议”和 “SMT模制作资料确认表”，并传真给模板加工厂，还可以打电话说明加要求。“SMT模板制作资料确认表”填写方法（即模板制作工艺要求确定方法）：1.5.3.1 确认印刷面； 模板加工时要求喇叭口向下，有利于印刷后焊膏脱模，以保证印刷的焊膏图形完整，边缘清晰，从而提高印刷质量。因此要求与模板加工厂确认印刷面。（如果喇叭口向上，脱模时容易从倒角处带出焊膏，使焊膏图形不完整）。 确认方法：将含PCB边框的顶层（TOP）或丝印层（SILK）的图形发传真给对方，在确认表上确认该面是否印刷面。也可在图纸上标明该面是否印刷面。1.5.3.2 确认焊盘图形是否正确如有不需要开口的图形，应在确认表上确认，并在传真的图纸上注明。1.5.3.3.模板的厚度； 模板印刷是接触印刷，印刷时不锈钢模板的底面接触PCB表面，此模板的厚度就是焊膏图形的厚度，模板厚度是决定焊膏量的关键数，因此必须正确选择模板厚度。另外，可以通过适当修改开口尺来弥补不同元器件对焊膏量的不同需求。总之，模板的厚度与开口寸决定了焊膏的印刷量。 模板厚度应根据印制板组装密度、元器件大小、引脚（或焊球之间的间距进行确定。大的Chip元件以及PLCC要求焊膏量多一些,则板厚度厚一些；小的Chip元件以及窄间距QFP和窄间距BGA（BGA）CSP要求焊膏量少一些,则模板厚度薄一些。Chip元件尺寸SMD引脚间距（mm）不锈钢板厚度（mm）3216，21251.27-0.80.21608，10050.65,0.50.150.1206030.30.12 0.1 但通常在同一块PCB上既有1.27mm以上一般间距的元器件，也有窄间距元器件，1.27mm以上间距的元器件需要0.2mm厚，窄间距的器件需要0.150.1mm厚，这种情况下可根据PCB上多数元器件的情况决定不锈钢板厚度，然后通过对个别元器件焊盘开口尺寸的扩大或缩小进行调整焊膏的漏印量。如果在同一块PCB上元器件要求焊膏量悬殊比较大时，可以对间距元器件处的模板进行局部减薄处理，但减薄工艺的加工成本高一些，因此可以采用折中的方法，不锈钢板厚度可取中间值。 例如 同一块PCB上有的元器件要求0.2mm厚，另一些元器件要求0.150.12mm厚，此时不锈钢板厚度可选择0.18mm。填写确认表时对一般间距元器件的开口可以1:1，对要求焊膏量多的大Chip元件以及PLCC的开口面积应扩大10%。对于引脚间距为0.65 mm 、0.5mm的QFP等件，其开口面积应缩小10%。1.5.3.4 网框尺寸； 网框尺寸是根据印刷机的框架结构尺寸确定的。一般情况下网框尺寸应与印刷机网框尺寸相同，特殊情况下例如当印制板尺寸很小或印刷面积很小时，可以使用小于设备网框尺寸的小尺寸网框，但设备必须配有网框适配器，否则不可使用小尺寸网框。 举例：DEK260印刷机的印刷面积及网框尺寸：a 最大PCB尺寸：420 mm450mm；b 最大印刷面积：420 mm420mm；c 模板边框尺寸：23英寸23英寸（584mm584mm）；d 边框型材规格：25.4mm38.1mm；e 边框钻孔尺寸和位置见图1。图1 DEK260印刷机模板边框钻孔尺寸和位置示意图 另外考虑到刮刀起始位置和焊膏流动，在不锈钢板漏印图形四围应留有刮刀和焊膏停留的尺寸，一般情况漏印图形四周与网板粘接胶的边缘之间至少要留有40mm以上距离，见图2。具体留多少尺寸应根据不同印刷机确定。图2 漏印图形位置要求示意图1.5.3.5 PCB位置 指印刷图形放在模板的什么位置：以PCB外形居中；或以焊盘图形居中；或有特殊要求，如在同一块模板上加工两种以上PCB的图形等。 （a） 一般情况下应以焊盘图形居中，以焊盘图形居中印刷时能选用小尺寸的刮刀，可以节省焊膏，还可以减少焊膏铺展面积，从而减少焊膏与空气接触面积，有利于防止焊膏中溶剂挥发。 （b） 当印制板尺寸比较大，而焊盘图形的位置集中在PCB的某一边时，应采用以PCB外形居中，如果以焊盘图形居中，印刷时可（c） 当PCB尺寸很小或焊盘图形范围很小时，可将双面板的图形或几个产品的漏印图形加工在同一块模板上，这样可以节省模板加工费。但必须给加工厂提供几个产品图形在模板上的布置要求，用文字说明或用示意图说明，见图3。两个产品的图形间距（1020mm即可）图3 几个产品的漏印图形加工在同一块模板上示意图1.5.3.6 Mark的处理方式（是否需要Mark,放在模板的哪一面等）； 模板上的Mark图形是全自动印刷机在印刷每一块PCB前进行PCB基准校准用的，因此半自动印刷机模板上不需要制作Mark图形；全自动印刷机必须制作Mark图形，至于放在模板的哪一面，应根据印刷机具体构造（摄象机的位置）而定。1.5.3.7 是否拼板，以及拼板要求如果是拼板应给出拼板的PCB文件。1.5.3.8 插装焊盘环的要求； 由于插装元器件采用再流焊工艺时，比贴装元器件要求较多的焊膏量，因此如果有插装元器件需要采用再流焊工艺时，可提出特殊要求。1.4.3.9 测试点的开口要求根据设计要求提出测试点是否需要1.5.3.10 对焊盘开口尺寸和形状的修改要求 引脚间距、元件尺寸、焊盘尺寸、模板开口尺寸与模板厚度之间存在一定关系的。焊膏的印刷量与模板厚度、开口尺寸成正比，各种器件对模板厚度与开口尺寸有不同要求，参考表1。表1 各种元器件对模板厚度与开口尺寸要求参考表元件类型引脚间距元件尺寸（mm）焊盘宽度焊盘直径（mm）焊盘长度焊盘直径（mm）开口宽度开口直径（mm）开口长度开口直径（mm）模板厚度（mm）PLCC、SOJ1.270.652.000.61.950.2QFP0.6350.351.50.31.450.15-0.18QFP0.50.251.250.221.20.1-0.15Chip21.251.252.001.21.950.15-0.2100510.50.50.650.450.60.1BGA1.270.8 圆形0.8 圆形0.75 圆形0.75 圆形0.15-0.2BGA/CSP0.50.3 圆形0.3 圆形0.28 方形0.28 方形0.08-0.12Flip Chip0.250.12 圆形0.12 圆形0.12 方形0.12 方形0.08-0.1 BGA/CSP、Flip Chip采用方形开口比圆形开口的印刷质量好。 在没有高密度、窄间距情况下，模板开口宽度与开口面积都较大，在印刷过程中，刮刀在模板上刮动时，焊膏被挤压到模板开孔中，当印制板脱离模板的过程中，挤压到开孔中的焊膏能完从开孔壁上释放出来，焊膏流入印制板的焊盘上，形成完整的焊图形，因此能保证焊膏的印刷量和焊膏图形的质量。 但在高密度、窄间距印刷时，由于开口尺寸极小，在正常的刀压力和移动速度下，焊膏经过模板开口处时不能完全、甚至不从开孔壁上释放出来与PCB的焊盘接触，造成漏印或焊膏量不足。 虽然增加刮刀压力和减慢刮刀移动速度能提高印刷质量，但样做会影响印刷效率，同时也不能完全保证印刷质量。1.5.3.10 为了正确控制焊膏的印刷量和焊膏图形的质量，高密度窄间距情况下还必须首先保证模板开口宽度与模板厚度的比率1.5，模板开口面积与开口四周孔壁面积的比率0.66（IPC7525准），这是模板开口设计最基本的要求，见图4。图4 高密度、窄间距印刷时模板开口尺寸基本要求示意图 开口宽度(W)/模板厚度(T)1.5 开口面积(WL)/孔壁面积2(L+W)T 0.66（IPC7525标准） 实际生产中，在同一块印制板上往往有各种不同的元器件，它们对焊膏量的要求也不同。因此，确定了模板厚度以后，针对不同的印制板的具体情况，对焊盘开口形状和尺寸应提出不同的修改要求，例如： a 当没有窄间距情况下模板的开口形状和尺寸与其相对应的焊盘相同即可； b 当使用免清洗焊膏，采用免清洗工艺时，为了提高印刷质量，模板的开口尺寸应缩小5%； c当在同一块PCB上元器件要求焊膏量悬殊比较大时，例如在同一块PCB上既有1.27mm以上一般间距的元器件，也有窄间距元器件，首先根据PCB上多数元器件的的情况决定不锈钢板厚度，然后根据PCB上元器件的具体情况应说明哪些元件1:1开口；哪些元件需要扩大或缩小开口，并给出扩大或缩小百分比；d 适当的开口形状可改善贴装效果，例如当Chip元件尺寸小于1005时，由于两个焊盘之间的距离很小，贴片时两端焊盘上的焊膏在元件底部很容易粘连，再流焊后很容易产生元件底部的桥接和焊球。因此加工模板时可将一对矩形焊盘开口的内侧修改成尖角形或梯形，减少元件底部的焊膏量，这样可以改善贴片时元件底部的焊膏粘连，见图5。具体修改方案可参照模板加工厂的“印焊膏模板开口设计”资料来确定。图5 Chip元件模板开口修改方案示意图1.5.3.11 有无电抛光工艺要求 电抛光工艺用于开口中心距0.5mm以下的模板，用于去除激加工的毛刺。当引脚间距为0.4mm、0.3mm的QFP和CSP等情况时需采用电抛光工艺。 电抛光工艺不是每个模板加工厂都具备的，如果有此项要求应在加工前与模板加工厂确认。1.5.3.12 用途（说明加工的模板用于印刷焊膏还是印刷贴片胶）1.5.3.13 是否需要模板刻字（可以刻PCB板的产品代号、模板度、加工日期等信息，不刻透）； 以上要求可以在“SMT模板制作资料确认表”中填写，有些特殊求，如在同一块模板上加工两种以上PCB的图形时可以画示意图又如不需要开口的图形可以打印出含PCB边框的纯贴片元件焊盘并在图上标注，也可以用文字说明。 1.5.4 模板加工厂收到E-Mail和传真后根据需方要求发回“请需方确认”的传真 1.5.5 如有问题再打电话或传真联系，直到需方确认后即可加工。 1.5.6 一般情况36天左右（不同加工厂的交货时间略不同）即可收到由模板加工厂特快专递寄来的模板。收到模板后应检查模板的加工质量，检查内容和方法如下。 1.5.6.1 检查网框尺寸是否符合要求，将模板平放在桌面上，用手弹压不锈钢网板表面，检查绷网质量，绷网越紧印刷质量越好。另外还应检查网框四周粘接质量。 1.5.6.2 举起模板对光目检，检查模板开口的外观质量，有无明显的缺陷，如开口的形状、IC引脚相邻开口之间距离有无异常。1.5.6.3 用放大镜或显微镜检查焊盘开口的喇叭口是否向下，开口四周内壁是否光滑、有无毛刺，重点检查窄间距IC引脚开口的加工质量；1.5.6.4 将该产品的印制板放在模板下底面，用模板的漏孔对准印制板焊盘图形，检查图形是否完全对准，有无多孔（不需要的开口）和少孔（遗漏的开口）。14.7 如果发现问题，首先应检查是否我方确认错误，然后检查是否加工问题，如果发现质量问题，应及时反馈给模板加工厂，协商解决。30 结束语结束语