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SMT组件的焊膏印刷指南(一)

摘要 现在，人们普遍将焊膏印刷作为控制涂饰焊点质量的关键工艺。若想获得优质的焊膏印刷并不是一件很容易办得到的事，焊膏印刷工艺涉及到模板设计、模板制造、模板组装、模板清洗和模板寿命，这几个环节相互作用，相互影响。本文为此为模板的焊膏印刷技术而制定了一个指南，旨在帮助技术人员和生产人员解决实际生产中存在的一些问题，以确保元器件的印刷质量。本文重点论述了SMT组装中球栅阵列（BGA）和芯片尺寸封装（CSP）的焊膏印刷及将各种不同的技术进行了比较，从而为制定最佳的印刷工艺奠定了基础。

1 模板制造技术

模板制造工艺包括加成方法或减去方法。在加成工艺中，如象；电铸成型，是通过添加金属而形成开孔。在减去工艺中，是从模板箔中去除金属而形成开孔。激光切割和化学蚀刻的方法就是典型的减去工艺的例子。

1.1模板

模板类型：通常使用的模板主要有四种类型：化学宝马团体旨在强化其电芯供应链的透明度蚀刻、激光切割、混合技术、电铸成型。化学蚀刻模板的制造工艺主要是将金属箔切割成特定尺寸的框架，并用光刻胶成像层压在金属箔的两面。通常用光栅配准部件将双面光学工具精确对准、定位，可用双面光学工具将模板开孔图象曝光在光刻胶上。激光切割的模板是通过激光设备中运行的软件Gerber(r)数据而制成的。当PCB上应用了标准组件和细间距组件混合技术时，就应使用激光切割和化学蚀刻组合模板制造工艺。生产出的模板被定义为激光-化学组合模板或称为混合技术模板。电铸成形技术是模板加成的制造方法，这种方法使用了光刻成像和电镀工艺。建议将激光切割或电铸成型的模板用于对均匀释放焊膏的效果要求最高的应用领域中。不过，这些模板成本较高，一项研究说明这类模板的一致性比化学蚀刻的模板好。

模板开口设计：模板设计的常见问题是开孔设计及开孔设计对印刷性能的影响。在印刷操作过程中，刮刀在模板上推刮集团电话时，焊膏就被挤压到模板的开孔中。然后，在印刷板脱离模板的过程中，焊膏就自然地流入PCB的焊盘上。挤压到开孔中的焊膏若能够完全从开孔壁上释放出来，粘附到PCB的焊盘上，形成完整的焊料块，这是最理想的。焊膏从开孔内壁释放出来的能力主要取决于三个方面的因素：

1． 模板设计的面积比/孔径比

2． 开孔侧壁的几何形状

3． 开孔壁的光滑度

在外，我们将几种不同的ＳＭＴ模板开口设计每当1个脉冲当量（或分辨率）仅为1um提供于众，作为生产中之参考，见表１。

表１ SMT通用开孔设计指南

元件类型 间距 焊盘印脚 开孔宽度 开孔长度 模板厚度范围 孔径比范围 面积比范围

PLCC 50 25 23 100 8~10 2.3~2.9通过参与前端设计咨询 1.07～1.17

QFP 25 14 12 60 6~7 1.7~2.0 0.71~0.83

QFP 20 12 10 50 5~6 1.7~2.0 0.69~0.83

QF光跳线P 16 10 8 50 4~5 1.6~2.0 0.68~0.86

QFP 12 8 6 40 3~4 1.5~2.0 0.65~0.86

0402 N/A 20×30 18 22 5~6 N/A 0.65~0.86

0201 N/A 10×20 8 16 3~4 N/A 0.65~0.86

BGA 50 32圆形 30圆形 30圆形 6~8 N/A 0.93~1.25

μBGA 40 15圆形 14方形 14方形 4.5~5.25 N/A 0.67~0.78

μBGA 30 12 14方形 14方形 4.5~5.25 N/A 0.67~0.78

μBGA 20 12圆形 数字显现电子万能实验机适合于只求力值 抗拉强度 抗压强度等相干数据的用户11方形 11方形 3~4 N/A 0.69~0.92

注意：1） 假设μBGA焊盘不是焊料掩膜

2）μBGA开口是方形开孔，14mil的开孔角半径应是3mil，11mil的开孔角半径应是2.5mil。

3）所有的规格都以mil为单位，圆形用米制，即；0.65mm为25 mil，0.5 mm 为20mil。比率不作为尺寸。

4）N/A只作为面积比。

模板开口形状：就释放焊膏的效果而言，方形开口要比圆形焊盘或连接的部位好（见图1所示）。方形模板可使焊膏的释放更为流畅。为减少开口堵塞的发生，排队机应将角的半径设在0．010″，对于化学蚀刻的模板，角半径应与模板厚度一致。

图1 开口尺寸是如何影响焊膏释放和图形的，开口扩充后可在焊盘上印刷

模板厚度：对于BGA而言，模板厚度应在0．005~0．006″。对于柱状陶瓷栅阵列（CCGA），要求模板的厚度为0．007″，这样就可将耗用的焊膏量限制在最低的极限，而对CSP来说，要求模板厚度在0．004~0．005″。在使用后一种模板时要特别小心，因为在较大的开口模板上施用焊膏可能会“舀出”焊膏，例如；1206电容或0．050″间距元件。表２所列是推荐使用的模板厚度。

表２ 推荐使用的模板厚度

0．050″间距

0．010~0．008″

0．025″间距

0．008~0．006″

0．020″间距

0．006~0．004″

0．016″间距

0．005~0．004″

0．012″间距

0．004~0．003″

孔径比和面积比：对于细间距元件，开口或孔径比（宽度/厚度）不应小于1．5，这是很重要的（见图2所示）。对于CSP，开口应小到0．010″平方。这与面积比有关系，焊膏以很小的表面积粘附于侧壁，而不是粘附于PCB，这种现象是很有可能出现的。因此，面积比（长度×宽度/2[长度+宽度]×厚度）必须大于0．66。

细间距元件的孔径比不应小于1．5，而面积比必须大于0．66。

许多厂家在印刷BGA和CSP时都是应用1:1的比例。对于后者来说，印刷比例比焊料凸点尺寸大0.．002~0．003″，这是很普遍的，这样就会使回流后脱膏高度稍大一些，这样就可使更大的热量符合所选用的类型Ⅲ粉末的连续性、柔性的要求。对于使用了0．012″直径焊料凸点的CSP或μBGA封装而言，建议印刷0.012~0.014″方形开口。一些研究表明，对于类型Ⅲ粉末，0.014″开口对于焊膏印刷的一致性和可重复性方面可能是最小的开口。而0.010″或0.012″方形或圆形开口的印刷很可能要求使用类型Ⅳ粉末。

表３所列是常用SMD的开孔设计的一些实际例子的孔径比/面积比。20mil间距的QFP，使用5mil厚的模板，开孔尺寸为10×50mil，其孔径比为2.0。采用开孔侧壁光滑的模板技术可达到优良的焊膏释放和一致性的印刷性能。16mil间距的QFP，可采光纤设备用厚度为5mil的模板，开孔尺寸为7×50mil，其孔径比为1.4，这种模板对于释放焊膏来说是非常困难的。即使采用高技术的模板也是如此。

表３ 各种不同表面组装器件的孔径/面积比例

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