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1、目录1. 目的 32. 适用文件 43. 模板设计 54. 模板制造技术145. 模板定位156. 模板订购157. 进料检验规范168. 模板清洗169. 模板使用寿命16模 板 设 计 导 则1. 目的本文件旨在为设计与制造锡膏及表面粘胶印刷用模板提供指导，并且仅供指导。1.1 术语和定义（Terms and Definitions）本文件所用到的所有术语和定义顺从于IPC-T-50。下标为星号（*）的定义均来源于IPC-T-50，其余对本课题之讨论有重要意义的特定术语和定义，均提供如下：1.1.1 开孔（Aperture）模板薄片上开的通道1.1.2 宽厚比和面积比 （Aspect Ra
2、tio and Area Ratio） 宽厚比=开孔的宽度/模板的厚度 面积比=开孔底面积/开孔孔壁面积1.1.3 丝网 （Border）薄片外围张紧的聚合物材质或不锈钢材质丝网，它的作用是保持薄片处于平直有力的状态。丝网处于薄片和框架之间并将两者连接起来。1.1.4 锡膏密封式印刷头 A stencil printer head that holds, in a single replaceable component, the squeegee blades and a pressurized chamber filled with solder paste.1.1.5 蚀刻系数 （Etc
3、h Factor）具体解释参见上页的图示。蚀刻系数=蚀刻深度/蚀刻过程中的横向蚀刻长度。1.1.6 基准点 （Fiducials）模板（其他线路板）上的参考标记点，用于印刷机上的视觉系统识别从而校准PCB和模板。1.1.7 细间距BGA元件/CSP元件 Fine-Pitch BGA/Chip Scale Package (CSP)焊球凸点间距小于1 mm 39 mil的BGA（球栅阵列），当BGA封装面积/裸芯片面积1.2时，也称为CSP（芯片级封装器件）。1.1.8 细间距技术 Fine-Pitch Technology (FPT)*元件被焊端之间的中心距离0.625 mm 24.61 mi
4、l的表面组装技术。1.1.9 薄片 （foils） 用于制造模板的薄片。1.1.10 框架 （frame）固定模板的装置。框架可以是空心的或铸铝材质的，模板固定的方法是：用胶水将丝网永久性胶合在框架上。某些模板可直接固定在具有张紧模板功能的框架里，其特点是不需要用丝网或一个永久性夹具固定模板和框架。1.1.11 侵入式回流焊接工艺 （Intrusive Soldering）侵入式回流焊接也称为通孔元件的通孔锡膏(paste-in-hole)工艺，引脚通孔锡膏（pin-in-hole）工艺或引脚浸锡膏(pin-in-paste)工艺。该工艺过程大致如下：一、使用模板将锡膏刷往通孔元件的焊孔或焊盘
5、； 二、插入通孔元件； 三、通孔元件与表面贴装元件一起过回焊炉进行回流焊接。1.1.12 开孔修改 （Modification）改变开孔大小和形状的过程。1.1.13 套印 （Overprinting）这种模板，其开孔较PCB上焊盘或焊环来得大。1.1.14 焊盘 （Pad）PCB上用于表面贴装元件电气导通和物理连接的金属化表面。1.1.15 刮刀 （Squeegee） 锡膏被橡胶或金属材质的刮刀有效地在模板表面上滚动，并填满孔洞。通常，刮刀安装在印刷机头，并成一倾角，这样一来，印刷过程中，刮刀的印刷刀刃落在印刷头和刮刀前进面的后面。1.1.16 标准BGA器件（Standard BGA）焊球
6、凸点距离为1mm39mil或更大的的球栅阵列。1.1.17 模板 （Stencil）一个由框架、丝网和开有许多开孔的薄片组成的工具，通过这个工具，将锡膏，胶水或其他介质转移到PCB上。1.1.18 带台阶模板 （Step Stencil）薄片厚度不止一个水平的模板。1.1.19 表面组装技术 （Surface-Mount Technology (SMT)*）元件的电气连接是通过导电焊盘的表面进行传导的电路装联技术。1.1.20 通孔插装技术 （Through-Hole Technology (THT)*）元件的电气连接是通过导电通孔进行传导的电路装联技术。1.1.21 超密间距组装技术 （Ul
7、tra-Fine Pitch Technology）元件被焊端之间的中心距离0.40 mm 15.7 mil的表面组装技术。2. 适用文件2.1 IPC文件IPC-50 电子电路互联封装术语及定义IPC-A-610 电子组装件的可接受条件IPC-SM-782 表面贴装焊盘图形设计标准IPC-2511 产品制造数据描述和传输方法的GENERIC要求IPC-7095 BGA元件的设计和组装处理技术实现2.2 联合工业文件 J-STD-005 焊接用锡膏量要求2.3 Barco/ETS Gerber RS-274D 格式参考指南，Part Number 414-100-002 Gerber RS-2
8、74D 格式用户指南，Part Number 414-100-0023. 模板设计3.1.1 数据格式 不考虑模板实际制作使用到的格式， 数据格式是首选的数据格式。 可供选择的格式有 等等。然而，这些数据格式在进入模板制作阶段前需要转换成 格式。数据描述文件的格式，为制造化学蚀刻模板时与照相标图系统提供交流语言，也用于激光切割和电铸成型模板制作。当然，不同的设计师，使用不同的软件包，实际使用的数据格式是不同的，但是，通常，用于照相标图和激光设备读取的数据格式采用 格式。3.1.2 格式 可采用两个标准 格式： RS-274D- 需要一个标有X-Y轴坐标的数据文件，在这个坐标里确定了模板上的开孔
9、位置和形状，还有一个独立的 格式的开孔清单，它描述了不同 格式的开孔的的大小和形状用来生成开孔的图象。 RS-274X- 这个格式下，数据文件含有 开孔清单。3.1.3 开孔清单 开孔清单是有一份内含D编码的ASCII文本文件，它定义了所有 文件描述的中开孔的大小和形状。没有开孔清单，软件和照相标图系统就不能阅读 数据。对无大小和形状数据的文本，只有X-Y坐标数据有效。3.1.5 数据传输 数据能以modem，FTP（文件传输协议），e-mail附件形式或磁盘传输给模板供应商。由于文件较大，为确保数据传输的完整性，建议在文件传送前，先进行压缩。我们推荐发送给PCB供应商的全部数据文件（锡膏、阻
10、焊层、PCB表面涂层和铜箔层）也发送给模板供应商。这样，方便模板供应商对SMT焊接的实际焊盘大小设计相匹配的开孔大小进行优化和给出建议。3.1.10 识别信息 模板必须含有识别信息，如模板编号，版本号，厚度，供应商名称和管制号，日期和模板制作工艺。3.2 开孔设计表一列出了各种SMT元件的开孔设计通用指南。一些影响开孔设计的因素有：元件类型，焊盘形状，阻焊层，PCB表面涂层，长宽比/面积比，锡膏类型和用户的制程要求。3.2.1 开孔大小锡膏印刷量的大小主要取决于开孔大小和模板的厚度。印刷机印刷锡膏刮刀行进过程中，锡膏填满模板的开孔；PCB与模板脱膜过程中，锡膏须完全脱离模板，释放到PCB上，从
11、模板的角度来看，锡膏从开孔孔壁释放到PCB上的能力主要有以下三个因素：（1）设计的面积比和宽厚比；（参见3.2.1.1）（2）开孔孔壁的几何形状；（3）开孔孔壁的光滑程度。备注：1. 假定细间距BGA焊盘不受阻焊层限制。2. N/A表示仅考虑面积比。3.2.11 面积比/宽厚比 开孔面积比和宽厚比，如图一所示。锡膏有效释放的通用设计导则为：宽厚比1.5，面积比0.66。宽厚比是面积比的一维简化结果。当开孔长度大大地大于宽度时，面积比（W/2T）就成了宽厚比（W/T）的一个因数。当模板与PCB相互剥离时，锡膏处在被相互争夺的情况：锡膏将被转移到PCB上，或粘在模板的开孔孔壁内。当焊盘面积比开孔孔
12、壁面积的0.66倍大时，锡膏才能完全释放到PCB焊盘上3.2.2 开孔大小与PCB焊盘大小的比对通用的设计标准认为，开孔大小应该比PCB焊盘要相应减小。模板开孔通常比照PCB原始焊盘进行更改。减小面积和修正开孔形状通常是为了提高锡膏的印刷质量、回流工艺和模板在锡膏印刷过程中更加清洁，这有利于减少锡膏印刷偏离焊盘的几率，而印刷偏离焊盘易导致锡珠和桥连。在所有的开孔上开倒圆角能促进模板的清洁度。3.2.2.1 带引脚SMD元件针对带引脚SMD元件，如间距为1.30.4 mm 51.215.7mil的J型引脚或翼型引脚元件，通常缩减量：宽为0.030.08 mm 1.23.1mil，长为0.050.
13、13 mm 2.05.1mil。3.2.2.2 塑料BGA元件 将圆形开孔直径减小0.05 mm 2.0 mil。3.2.2.3 陶瓷BGA元件如不会干涉到PCB焊盘的阻焊层，可额将圆形开孔的直径增加0.05 0.08 mm 2.03.1mil，和/或将模板的厚度增加到0.2mm7.9mil，并要求各对应开孔与PCB上的焊盘一一对应。详见IPC-7095锡膏量要求。3.2.2.4 细间距BGA元件和CSP元件方型开孔的宽度等于或比PCB焊盘直径小0.025mm 0.98 mil,方型开孔必须开圆倒角。本标准推荐圆角的规格：针对0.25 mm 9.8 mil的方孔，圆倒角0.06mm2.4mil
14、；针对0.35mm14mil的方孔，圆倒角0.093.5mil。3.2.2.5 片式元件电阻和电容 有几种开孔形状有利于锡珠的产生。所有这些设计都是为了能减少锡膏过多地留在元件下。最好的设计如图2，3，4所示。这些设计通常适用于免清洗工艺。3.2.2.6 MELF，微MELF元件对MELF，微MELF元件，推荐使用“C”形状开孔（见图5）。这些开孔的尺寸设计必须与元件端相匹配。3.2.3 胶水模板开孔设计对与胶水片式元件的开孔厚度，典型的设计是0.150.2mm 5.97.9mil，胶水开孔置于元件焊盘的中部。开孔为焊盘间距的1/3和元件宽度的110%（见图6）。关于胶水模板的更多信息将在本文件下一版提及。3.3 混合装配技术表面贴装技术和通孔安装技术(Mixed Technology Surface-Mount/ Through-Hole (Intrusive Reflow)。 这是一个理想的工艺，这种工艺下，SMT和THT器件能够：（1）焊锡通过印刷实现（2）元件贴到PCB上或插进PCB内。（3）两种元件一起进行回流焊接。对于通孔元件的锡膏模板印刷，目标就是要提供足够的焊锡量，以确保元件经回流焊接后
