SMT模板的特色

　　本文介绍，在为一个印刷工艺订货模板(stencil)时，有一个清晰的经历曲线。当对其技能的了解协助发生所期望成果的时分，模板变成在一个别的可变的装置运作中的常量。

　　“好的模板得到好的印刷成果，然后主动化协助使其成果能够重复。”

　　模板的收购不仅是装置工艺的第一步，它也是最重要的一步。模板的首要功能是协助锡膏的堆积(deposiTIon)。意图是将精确数量的资料搬运到光板(bare PCB)上精确的方位。锡膏阻塞在模板上越少，堆积在电路板上就越多。因而，当在印刷进程中某个东西犯错的时分，第一个反应是去责怪模板。但是，应该记住，还有比模板更重要的参数，可影响其功能。这些变量包括印刷机、锡膏的颗粒巨细和黏度、刮刀的类型、资料、硬度、速度和压力、模板从PCB的别离(密封作用)、阻焊层的平面度、和组件的平面性。

　　模板制造技能

　　模板制造的三个首要技能是，化学蚀刻(etch)、激光(laser)切开和电铸成形(electroform)。每个都有共同的长处与缺陷。化学蚀刻和激光切开是递减(substracTIve)的工艺、电铸成形是一个递加的工艺。因而，某些参数比较，如价格，或许是归于苹果与橘子的比较。但，首要的考虑应该是与本钱和周转时刻相适应的功能。

　　一般，当用于最紧的距离为0.025″以上的使用时，化学腐蚀(chem-etched)模板和其它技能相同有用。相反，当处理0.020″以下的距离时，应该考虑激光切开和电铸成形的模板。尽管后边类型的模板对0.025″以上的距离也很好，但对其价格和周期时刻或许就难说了。

　　化学蚀刻的模板

　　化学蚀刻的模板是模板国际的首要类型。它们本钱最低，周转最快。化学蚀刻的不锈钢模板的制造是通过在金属箔上涂抗蚀保护剂、用销钉定位感光东西将图形曝光在金属箔双面、然后运用双面工艺一起从双面腐蚀金属箔。因为工艺是双面的，腐蚀剂穿过金属所发生的孔，或

　　开口，不仅从顶面和底面，并且也水平地腐蚀。该技能的固有特性是构成刀锋、或沙漏形状(图一)。当在0.020″以下距离时，这种形状发生一个阻止锡膏的时机，这个缺陷能够用叫做电抛光(electropolishing)的增强工艺来减小。

　　电抛光是一种电解后端工艺，“抛光”孔壁，成果外表摩擦力削减、锡膏开释杰出和空泛削减。它也可大大削减模板底面的清洁。电抛光是通过将金属箔接到电极上并把它浸入酸浴中来到达的。电流使腐蚀剂首要腐蚀孔的较粗糙外表，对孔壁的作用大于对金属箔顶面和底面的作用，成果得到“抛光”的作用(图二)。然后，在腐蚀剂对顶面和底面作用之前，将金属箔移走。这样，孔壁外表被抛光，因而锡膏将被刮刀有用地在模板外表上翻滚(而不是推进)，并填满孔洞。

　　关于0.020″以下距离的改善锡膏开释的另一个技能是梯形截面孔(TSA, trapezoidal secTIon apertures)。

　　梯形截面孔(TSA)是在模板的接触面(或底面)比刮刀面(或顶面)尺度大0.001~0.002″的开孔(图三)。梯形截面孔可用两种办法来完结：通过挑选性润饰特别组件，即双面显影东西的接触面尺度做得比刮刀面大；或许悉数梯形截面孔的模板，它能够通过改动腐蚀剂喷雾的顶面与底面的压力设定来发生。当通过电抛光后，孔壁的几许形状可答应0.020″以下距离的锡膏开释。别的，得到的锡膏堆积是一个梯形“砖”的形状，它促进组件的安稳贴装和较少的锡桥。

　　向下台阶(stepdown)，或双层面(dual-level)模板，能够简略地通过化学蚀刻技能发生。该工艺通过构成向下台阶的孔来削减所挑选的组件的锡量。例如，在同一规划中，大都0.050″~0.025″距离的组件(一般要求0.007″厚度的模板)和几个 0.020″距离的QFP(quad flat pack)在一起，为了削减QFP的锡膏量，这个0.007″厚度的模板可制出一个0.005″厚度的向下台阶区域。向下台阶应该总是在模板的刮刀面，因为模板的接触面必须在整个板上水平的(图四)。尽管如此，推荐在QFP与周围组件之间供给至少0.100″的距离，以答应刮刀在模板两个水平上彻底地分配锡膏。

　　化学蚀刻的模板关于发生半蚀刻(half-etched)基准点(fiducial)和字幕称号也是最好的。用于印刷机视觉体系对中的基准点能够半蚀刻，然后填充黑色树脂，供给视觉体系简略辨认的、与润滑的金属布景的对比度。包括零件编号、制造日期和其它有关信息的字幕块也能够在模板上半蚀刻出来，用作标识用处。两个工艺都是通过只显影双面的一半来完结的。

　　化学蚀刻的约束。除了刀锋形边际的缺陷之外，化学腐蚀的模板有别的一个约束：纵横比(aspect raTIo)。简略地说，该比率约束依照手边的金属厚度可蚀刻的最小孔开口。典型地，关于化学蚀刻的模板，纵横比界说为1.5 : 1。因而，关于0.006″厚度的模板，最小的孔开口将是0.009″(0.006″x1.5=0.009″)。相比之下，关于电铸成形的和激光切开的模板，纵横比为1 : 1，即通过任何一种工艺可在0.006″厚度的模板上发生0.006″的开口。

　　电铸成形(Electroforming)

　　电铸成形，一种递加而不是递减的工艺，制造出一个镍金属模板，具有共同的密封(gasketing)特性，削减锡桥和对模板底面清洁的需求。该工艺供给近乎完美的定位，没有几许形状的约束，具有内涵梯形的润滑孔壁和低外表张力，改善锡膏开释。

　　通过在一个要构成开孔的基板(或芯模)上显影光刻胶(photoresist)，然后逐一原子、逐层地在光刻胶周围电镀出模板。正如图五中所看到的，镍原子被光刻胶偏转，发生一个梯形结构。然后，当模板从基板取下，顶面变成接触面，发生密封作用。可挑选0.001 ~ 0.012″ 规模的接连的镍厚度。该工艺比较理想地合适超密距离(ultra-fine-pitch)要求(0.008~0.016″)或许其它使用。它可到达1 : 1的纵横比。

　　至于缺陷，因为触及一个感光东西(尽管单面)或许存在方位不正。假如电镀工艺不均匀，会失掉密封作用。还有，密封“块”或许会去掉，假如清洗进程太用力。 　　激光切开的模板

　　直接从客户的原始Gerber数据发生，激光切开不锈钢模板的特色是没有拍摄过程。因而，消除了方位不正的时机。模板制造有杰出的方位精度和可再生产性。Gerber文件，在作必要修正后，传送到(和直接驱动)激光机。物理干与少，意味着犯错时机少。尽管有激光光束发生的

　　金属熔渣(蒸腾的熔化金属)的首要问题，但现在的激光切开器发生很少简略铲除的熔渣。

　　也有问题呈现，便是孔周围呈现“扇贝状”的外形，形成孔壁粗糙。尽管这会添加外表摩擦力，但粗糙都是在笔直面的。但是，最近的激光机器有内部视觉体系，它答应金属箔以无边框的条件切开。这是很有含义的，因为模板的制造能够先通过化学腐蚀规范距离的组件，然后激光切开密距离(fine-pitch)的组件。这种“混合”或结合的模板，得到两种技能的长处，降低本钱和更快的周转。别的，整个模板能够电抛光，以供给润滑的孔壁和杰出的锡膏开释。激光切开工艺的首要缺陷是机器单个地切开出每一个孔。天然，孔越多，花的时刻越长，模板本钱越高。尽管如此，假如规划答应，能够通过使用混合模板工艺来降低本钱。依照激光光束的焦点，梯形孔主动发生。孔的开口实际上从模板的接触面切开；然后模板翻转以刮刀面朝上装置。

　　激光技能是仅有答应现有的模板进行返工的工艺，如增强孔、扩大现有的孔或增强基准点。

　　其它前进

　　除了激光切开与电铸成形之外，模板制造中的最重要前进是电子数据搬运。近如1995年，供给给模板制造商的大都图片都是胶片正片(film positive)，一比一地合作光铜上的图形。组件开孔的润饰触及重复的拍摄技巧和手工操作。该工艺也决议于所供给胶片正片的质量。最终，分步重复图片是一项深重的使命。

　　今日，通过调制解调器(modem)和电子邮件的电子文件传送是即时供给图形数据的最常见办法。挑选性润饰、分步重复图形、和几许形状转化能够简略并且精确地完结。还有，因为消除了胶片正片的邮递，周转时刻简直能够削减一整天。

　　有了Gerber文件的传送，焊盘(pad)的几许形状能够从正方形和矩形改动成“home plate”、“格子”、“拉链”等形状(图六)，作为削减锡膏量的一种办法。通过修正几许形状来调理锡膏量，结合挑选正确的金属板厚度，也能够消除台阶(stepdown)板的需求。单一厚度的模板，

　　通过恰当规划，从工艺的视点看总是比双级东西更好。

　　胶剂模板(Adhesive Stencil)

　　电子文件也使计算机辅助规划(CAD)操作员可简略地决议一个焊盘形状的质心点。有这个才能，规划文件中锡膏层可转化成圆形和椭圆形。示组件尺度而定(图七)。因而，可制造一块模板来“印刷”，而不是滴胶。印刷比滴胶快，将这种设备让给其它作业上面。

　　返工模板

　　一个比较近期的立异发生在返修(rework)范畴。现在有“小型的”模板，专门规划用来返工或翻修单个组件。可购买单个组件的模板，如规范的QFP和球栅阵列(BGA)。当然也有相应的刮板，或小型刮刀。

　　价格比较

　　化学腐蚀模板的价格是有结构尺度唆使的。尽管金属箔是模板制造进程中的要点，但结构是单一的、最贵的固定本钱。其尺度很大程度上由印刷机类型决议。但是，大大都印刷机可接收不止一个结构尺度。(结构尺度是工业规范)。大都模板供货商坚持必定库存的规范结构，尺度规模从5×5″ ~ 29×29″。因为空的金属箔本钱没有结构的那幺多，金属厚度对价格没有影响。并且因为一切孔都是一起蚀刻的，其数量也是无关紧要的。

　　电铸成形模板价格首要是由金属厚度唆使的。电镀到所期望的厚度是首要的考虑：厚的模板比薄的模板本钱低。

　　激光切开模板价格是依照规划的孔数。

　　激光一次切开一个孔，即孔越多，本钱越高。还要加上所要求的结构尺度。一个用激光切开密距离和化学腐蚀规范距离组件的混合模板，当要求许多开孔时，或许是本钱有用的办法。但是，关于少于2500个孔的规划，彻底用激光切开整个模板或许更本钱低。

　　定论

　　不论现代外表贴装装置的需求或许是什幺，现在有一个模板技能满意这个需求。一些讨论过的立异，如梯形截面孔、混合模板和电子数据传送的优势，都在曩昔三或四年得到开展和改善。模板工业传统上现已不仅对新的要求快速反应，并且在这些跋涉中的开展中走在前面。