表面贴装组装过程使用模板作为实现准确、可重复焊膏沉积的途径。 模板是指一块薄薄的黄铜或不锈钢板，上面切割有电路图案，以匹配表面贴装器件 (SMD) 上的位置图案。 印刷电路板 (PCB) 使用模板的地方。 模板准确定位并与PCB匹配后，金属刮刀迫使锡膏穿过模板的孔，从而在PCB上形成沉积物，将SMD固定到位。 焊膏沉积物在通过回流炉时熔化并将 SMD 固定在 PCB 上。

模板的设计，尤其是其成分和厚度，以及孔的形状和大小，决定了焊膏沉积的大小、形状和位置，这对于确保高通量组装过程至关重要。 例如，箔的厚度和孔的开口尺寸决定了沉积在板上的浆料体积。 过多的焊膏会导致形成球、桥和墓碑。 少量的焊膏会导致焊点变干。 两者都会损坏电路板的电气功能。

最佳箔厚度

电路板上的 SMD 类型决定了最佳箔厚度。 例如，0603或0.020″间距SOIC等元件封装需要相对较薄的焊膏模板，而较厚的模板更适合1206或0.050″间距SOIC等元件。 尽管用于焊膏沉积的模板厚度范围为 0.001″ 至 0.030″，但大多数电路板上使用的典型箔厚度范围为 0.004″ 至 0.007″。

模板制作技术

目前，该行业使用五种技术来制作模板——激光切割、电铸、化学蚀刻和混合。 虽然混合技术是化学蚀刻和激光切割的结合，但化学蚀刻对于制造阶梯模板和混合模板非常有用。

模板的化学蚀刻

化学铣削从两侧蚀刻金属掩模和柔性金属掩模模板。 由于这不仅在垂直方向上而且在横向方向上都会腐蚀，因此会导致咬边并使开口大于所需尺寸。 随着蚀刻从两侧进行，直壁上的锥度将导致形成沙漏形状，这将导致过多的焊料沉积。

由于蚀刻钢网开孔不会产生平滑的结果，业界使用两种方法来平滑壁。 一种是电抛光和微蚀刻工艺，另一种是镀镍。

虽然光滑或抛光的表面有助于膏体的释放，但也可能导致膏体跳过模板表面，而不是用吸水扒滚动。 模板制造商通过选择性抛光孔壁而不是模板表面来解决这个问题。 镀镍虽然可以提高模板的平滑度和印刷性能，但会减少开孔，这需要对图稿进行调整。

模板激光切割

激光切割是一种减法工艺，它将 Gerber 数据输入到控制激光束的 CNC 机器中。 激光束从孔的边界内开始并穿过孔的周边，同时完全去除金属以形成孔，一次仅一个孔。

几个参数定义了激光切割的平滑度。 这包括切割速度、光束光斑尺寸、激光功率和光束聚焦。 通常，业界使用约 1.25 密耳的束斑，可以切割出各种形状和尺寸要求的非常精确的孔径。 然而，激光切割的孔也需要后处理，就像化学蚀刻的孔一样。 激光切割模具需要电解抛光和镀镍，使孔内壁光滑。 随着后续工艺中孔径尺寸的减小，必须适当补偿激光切割的孔径尺寸。

使用模板印刷的方面

使用模板印刷涉及三个不同的过程。 首先是填孔工艺，其中焊膏填充孔。 二是锡膏转移工艺，将堆积在孔中的锡膏转移到PCB表面，三是沉积锡膏的位置。 这三个过程对于获得所需的结果至关重要 – 在 PCB 上的正确位置沉积精确体积的焊膏（也称为块）。

用焊膏填充模板孔需要金属刮刀将焊膏压入孔中。 孔相对于刮板条的方向会影响填充过程。 例如，长轴朝向叶片行程方向的孔比短轴朝向叶片行程方向的孔填充效果更好。 另外，由于刮板的速度影响填孔，所以较低的刮板速度可以使长轴与刮板行程平行的孔更好地填孔。

刮板条的边缘也会影响焊膏填充模板孔的方式。 通常的做法是在施加最小刮刀压力的同时进行印刷，同时保持模板表面上的焊膏擦拭干净。 加大刮刀的压力可能会损坏刮刀和模板，也会造成糊状物在模板表面下被涂抹。

另一方面，较低的刮刀压力可能不允许焊膏通过小孔释放，导致PCB焊盘上的焊料不足。 此外，留在大孔附近刮刀一侧的焊膏可能会被重力拉下，导致过多的焊锡沉积。 因此，需要最小的压力，这将实现对膏体的清洁擦拭。

施加的压力大小还取决于所用焊膏的类型。 例如，与使用锡/铅焊膏相比，当使用无铅焊膏时，PTFE/镀镍刮刀需要大约 25-40% 的压力。

焊膏和模板的性能问题

与焊膏和模板相关的一些性能问题是：

模板箔的厚度和孔径大小决定了 PCB 焊盘上沉积的焊膏的潜在体积

能够从模板孔壁释放锡膏

PCB焊盘上印制的焊块位置精度

在印刷周期中，当刮板条穿过模板时，焊膏填充模板孔。 在板/模板分离周期中，焊膏将释放到板上的焊盘上。 理想情况下，印刷过程中填充孔的所有焊膏都应从孔壁释放并转移到板上的焊盘上，以形成完整的焊块。 然而，转移量取决于开口的纵横比和面积比。

例如，在焊盘面积大于内孔壁面积三分之二的情况下，膏体可实现优于80%的释放。 这意味着在相同的面积比下，减小模板厚度或增大孔尺寸可以更好地释放锡膏。

焊膏从模板孔壁释放的能力还取决于孔壁的光洁度。 通过电解抛光和/或电镀的激光切割孔可以提高浆料转移的效率。 但是，焊膏从模板到PCB的转移还取决于焊膏对模板孔壁的附着力和焊膏对PCB焊盘的附着力。 为获得良好的转印效果，后者应较大，即印刷适性取决于模板壁面面积与开口面积之比，而忽略了壁面拔模角度及其粗糙度等次要影响。 .

印刷在PCB焊盘上的焊块的位置和尺寸精度取决于传输的CAD数据的质量、制作模板所采用的技术和方法以及模板在使用过程中的温度。 此外，位置精度还取决于所使用的对准方法。

框架模板或胶合模板

带框模板是目前功能最强大的激光切割模板，专为生产过程中的大量丝网印刷而设计。 它们永久性地安装在模板框架中，网框将模板箔片紧紧地拉紧在模板中。 对于micro BGA和16 mil及以下间距的元器件，建议使用孔壁光滑的带框模板。 在受控温度条件下使用时，框架模具可提供最佳位置和尺寸精度。

对于短期生产或原型 PCB 组装，无框模板可以提供最佳的焊膏量控制。 它们设计用于模板张紧系统，这些系统是可重复使用的模板框架，例如通用框架。 由于模具不是永久性地粘在框架上，因此它们比框架式模具便宜得多，占用的存储空间也少得多。