表面貼裝組裝過程使用模板作為實現準確、可重複焊膏沉積的途徑。 模板是指一塊薄薄的黃銅或不銹鋼板，上面切割有電路圖案，以匹配表面貼裝器件 (SMD) 上的位置圖案。 印刷電路板 (PCB) 使用模板的地方。 模板準確定位並與PCB匹配後，金屬刮刀迫使錫膏通過模板的孔，從而在PCB上形成沉積物，將SMD固定到位。 焊膏沉積物在通過回流爐時熔化並將 SMD 固定在 PCB 上。

模板的設計，尤其是其成分和厚度，以及孔的形狀和大小，決定了焊膏沉積的大小、形狀和位置，這對於確保高通量組裝過程至關重要。 例如，箔的厚度和孔的開口尺寸決定了沉積在板上的漿料體積。 過多的焊膏會導致形成球、橋和墓碑。 少量的焊膏會導致焊點變乾。 兩者都會損壞電路板的電氣功能。

最佳箔厚度

板上的 SMD 類型定義了最佳箔厚度。 例如，0603或0.020″間距SOIC等元件封裝需要相對較薄的焊膏模板，而較厚的模板更適合1206或0.050″間距SOIC等元件。 儘管用於焊膏沉積的模板厚度範圍為 0.001″ 至 0.030″，但大多數電路板上使用的典型箔厚度範圍為 0.004″ 至 0.007″。

模板製作技術

目前，該行業使用五種技術來製作模板——激光切割、電鑄、化學蝕刻和混合。 雖然混合技術是化學蝕刻和激光切割的結合，但化學蝕刻對於製造階梯模板和混合模板非常有用。

模板的化學蝕刻

化學銑削從兩側蝕刻金屬掩模和柔性金屬掩模模板。 由於這不僅在垂直方向上而且在橫向方向上都會腐蝕，因此會導致咬邊並使開口大於所需尺寸。 隨著蝕刻從兩側進行，直壁上的錐度將導致形成沙漏形狀，這將導致過多的焊料沉積。

由於蝕刻鋼網開孔不會產生平滑的結果，業界使用兩種方法來平滑壁。 其中一種是電拋光和微蝕刻工藝，另一種是鍍鎳。

雖然光滑或拋光的表面有助於膏體的釋放，但也可能導致膏體跳過模板表面，而不是用吸水扒滾動。 模板製造商通過選擇性拋光孔壁而不是模板表面來解決這個問題。 鍍鎳雖然可以提高模板的平滑度和印刷性能，但會減少開孔，這需要對圖稿進行調整。

模板激光切割

激光切割是一種減法工藝，將 Gerber 數據輸入到控制激光束的 CNC 機器中。 激光束從孔的邊界內開始並穿過孔的周邊，同時完全去除金屬以形成孔，一次僅一個孔。

幾個參數定義了激光切割的平滑度。 這包括切割速度、光束光斑尺寸、激光功率和光束聚焦。 通常，業界使用大約 1.25 密耳的束斑，可以切割出各種形狀和尺寸要求的非常精確的孔徑。 然而，激光切割的孔也需要後處理，就像化學蝕刻的孔一樣。 激光切割模具需要電解拋光和鍍鎳，使孔內壁光滑。 隨著後續工藝中孔徑尺寸的減小，必須適當補償激光切割的孔徑尺寸。

使用模板印刷的方面

使用模板印刷涉及三個不同的過程。 首先是填孔工藝，其中焊膏填充孔。 二是錫膏轉移工藝，將堆積在孔中的錫膏轉移到PCB表面，三是沉積錫膏的位置。 這三個過程對於獲得所需的結果至關重要 – 在 PCB 上的正確位置沉積精確體積的焊膏（也稱為塊）。

用焊膏填充模板孔需要金屬刮刀將焊膏壓入孔中。 孔相對於刮板條的方向會影響填充過程。 例如，長軸朝向葉片行程方向的孔比短軸朝向葉片行程方向的孔填充效果更好。 另外，由於刮板的速度影響填孔，所以較低的刮板速度可以使長軸與刮板行程平行的孔更好地填孔。

刮板條的邊緣也會影響焊膏填充模板孔的方式。 通常的做法是在施加最小刮刀壓力的同時進行印刷，同時保持模板表面上的焊膏擦拭乾淨。 加大刮刀的壓力可能會損壞刮刀和模板，也會導致糊狀物被塗抹在模板表面之下。

另一方面，較低的刮刀壓力可能不允許焊膏通過小孔釋放，導致PCB焊盤上的焊料不足。 此外，留在大孔附近刮刀一側的焊膏可能會被重力拉下，導致過多的焊錫沉積。 因此，需要最小的壓力，這將實現對膏體的清潔擦拭。

施加的壓力大小還取決於所用焊膏的類型。 例如，與使用錫/鉛焊膏相比，當使用無鉛焊膏時，PTFE/鍍鎳刮刀需要大約 25-40% 的壓力。

焊膏和模板的性能問題

與焊膏和模板相關的一些性能問題是：

模板箔的厚度和孔徑大小決定了 PCB 焊盤上沉積的焊膏的潛在體積

能夠從模板孔壁釋放錫膏

PCB焊盤上印製的焊塊位置精度

在印刷週期中，當刮板條穿過模板時，焊膏填充模板孔。 在板/模板分離週期中，焊膏將釋放到板上的焊盤上。 理想情況下，印刷過程中填充孔的所有焊膏都應從孔壁釋放並轉移到板上的焊盤上，以形成完整的焊塊。 然而，轉移量取決於開口的縱橫比和麵積比。

例如，在焊盤面積大於內孔壁面積三分之二的情況下，膏體可實現優於80%的釋放。 這意味著在相同的面積比下，減小模板厚度或增大孔尺寸可以更好地釋放錫膏。

焊膏從模板孔壁釋放的能力還取決於孔壁的光潔度。 通過電解拋光和/或電鍍的激光切割孔可以提高漿料轉移的效率。 但是，焊膏從模板到PCB的轉移還取決於焊膏對模板孔壁的附著力和焊膏對PCB焊盤的附著力。 為獲得良好的轉印效果，後者應較大，即印刷適性取決於模板壁面面積與開口面積之比，而忽略了壁面拔模角及其粗糙度等次要影響。 .

印刷在PCB焊盤上的焊塊的位置和尺寸精度取決於傳輸的CAD數據的質量、製作模板的技術和方法以及模板在使用過程中的溫度。 此外，位置精度還取決於所使用的對準方法。

框架模板或膠合模板

帶框模板是目前功能最強大的激光切割模板，專為生產過程中的大量絲網印刷而設計。 它們永久安裝在模板框架中，網框將模板箔片緊緊地拉緊在模板中。 對於micro BGA和16 mil及以下間距的元器件，建議使用孔壁光滑的帶框模板。 在受控溫度條件下使用時，框架模具可提供最佳位置和尺寸精度。

對於短期生產或原型 PCB 組裝，無框模板可以提供最佳的焊膏量控制。 它們設計用於模板張緊繫統，這些系統是可重複使用的模板框架，例如通用框架。 由於模具不是永久性地粘在框架上，因此它們比框架式模具便宜得多，佔用的存儲空間也少得多。