PCBA模板印刷階段是PCBA組裝中最關鍵的部分。它也是最危險的，因為最輕微的錯誤都會毀掉成品PCBA電子設備。因此，錯誤通常是由于在PCBA焊盤上安裝焊點造成的。

    如果您在每次創建數百甚至數千個焊點時對錯誤保持警惕，這將有所幫助。然而，消除在組件安裝過程中可能出現的錯誤的一種靈丹妙藥是PCBA模板。

    通過PCBA模板，您可以一次性將所有焊點安裝在板上。它可以幫助您節省大量時間，并消除焊點中的任何誤差幅度。

    在本指南中，您將找到開始使用錫膏模板印刷所需了解的一切。

    什么是PCBA模板

    1.1定義

    模板是一塊薄薄的材料，上面帶有孔洞，這些孔洞決定了PCBA上元件的布局。使用焊錫模板，您可以一次性以完美的精度沉積適量的焊膏。

    一旦您將焊膏涂在覆蓋有模板的PCBA焊盤上，您的電路板就可以安裝SMD。當您移除模板時，根據模板孔的形成，焊膏沉積在板上。

    焊膏的完美沉積確保焊點在機械強度和電氣連接方面處于最佳狀態。

    現在，大多數PCBA焊盤供應商也生產PCBA模板。當您從這些供應商處訂購時，他們會為您提供將您的PCBA連同其定制模板一起收集的選項。

    盡管如此，有兩種類型的模板：有框和無框。雖然無框架更便宜且更易于存儲，但它們是第二大批量打印的最佳選擇。

    模板的材料是其通過孔釋放焊膏的能力的主要決定因素。您將在本指南的后續部分中找到更多相關信息。

    但是，您可以通過在模板上涂上某種類型的涂層來提高模板的膏體釋放能力。

    1.2模板設計PCBA

    以下是模板設計關鍵要素的細分：

    模板厚度

    它是模板釋放焊膏能力的另一個關鍵決定因素。如果厚度不適合孔徑的大小，您將無法獲得所需的焊點。在這種情況下，由于表面張力，糊狀物可能會粘附到孔的內壁上。

    光圈設計

    孔徑設計可以通過多種方式影響焊點。首先，它決定了出現橋接和焊珠等缺陷的機會。它還可以在模板和PCBA之間提供墊圈密封。

    結盟

    它是您在焊盤上打印焊點的精度的最終決定因素。您可以通過在PCBA和模板上刻上稱為基準標記的注冊標記來實現出色的對齊。

    PCBA特定設計

    帶有可促進PCBA焊盤中的導電性和散熱性的銅焊盤的PCBA需要具有特殊設計的模板。在這種情況下，沒有銅焊盤的PCBA板的模板設計會導致銅翹起和外引線焊接不良。

    為了消除這種情況下的缺陷，您需要在孔徑設計中添加所謂的“窗口效應”。這通過調節焊料量來消除缺陷。

    如果PCBA焊盤上的銅焊盤帶有進一步增強散熱的通孔，則需要不同的模板設計。模板的設計必須防止焊膏在過孔中沉積。

    在某些情況下，PCBA焊盤需要使用不同厚度的模板。在這種情況下，可能會有需要較薄模板的細間距零件和需要較厚模板的較大零件。

    您可以通過使用具有升高和降低區域的多級模板來滿足此類要求。您可以通過向模板的選定區域添加更多材料來創建階梯區域。

    這增加了在該區域形成的焊點中焊膏的數量和高度。在降壓區域中與此相反。

    從我們到目前為止所說的來看，很明顯厚度是PCBA模板最關鍵的方面之一。在下一章中，我們將仔細研究厚度在PCBA模板中的作用。

    PCBA模板厚度

    焊盤尺寸、開孔形成和厚度的組合決定了模板的焊膏沉積能力。然而，即使開孔形成和焊盤尺寸合適，如果沒有合適的模板厚度，最佳的焊膏沉積也是不可能的。

    選擇鋼網厚度前要考慮的因素

    以下是選擇鋼網厚度時應考慮的關鍵因素的細分：

    縱橫比

    厚度決定了形成焊點的焊膏的數量和高度。數量越少，斷線的可能性越大，跳線的可能性越小。

    這種稱為“方面”的相關性是由于膏體滑過孔時作用在膏體上的力的差異造成的。這些包括將糊劑推到開口之外的力以及將糊劑保持在孔內的力。

    這兩種力之間的對比由稱為縱橫比的測量值表示。為了實現最佳焊膏沉積，您需要確保縱橫比大于1。

    也就是說，焊膏和焊盤之間的表面張力必須超過焊膏和孔壁之間的表面張力。縱橫比可以通過確定孔徑寬度與模板厚度(W/T)的比率來推導出來。

    盡管如此，仍有一些行業標準定義了確定最適合孔徑尺寸的模板厚度的標準。縱橫比行業標準的最低界限是1.5。

    面積比

    確定模板厚度如何影響其焊膏釋放能力的另一個關鍵指標是其面積比。面積比是孔的表面積與孔壁的表面積之比。

    行業標準的表面積范圍的最低界限是0.66。

    QFP和BGA間距

    此外，在為您的模板確定合適的厚度時，您需要仔細考慮細間距QFP、BGA和最小芯片尺寸。

    對于間距≤0.5毫米的QFP，您的模板厚度應介于0.12毫米和0.13毫米之間。厚度>0.5mm的QFP需要0.15mm–0.20mm的模板厚度。

    對于球間距為1.0mm+的BGA，合適的模板厚度為0.15mm。對于間距在0.5mm到1.0mm之間的BGA，模板厚度應該選擇0.13mm。

    如果您要在電路板上同時放置不同的IC，則更需要考慮BGA或最小的組件。

    SMT模板尺寸

    為SMT組件確定合適的模板厚度的規則更為復雜。但是，在確定SMT模板尺寸時，還必須考慮縱橫比和面積比。

    對于采用化學蝕刻的SMT組件，適當的縱橫比為1:1.5。對于激光切割鋼網間距類型，適當的縱橫比為1:1.12。

    此外，既然您已經掌握了有關模板重要品質的足夠信息，您就可以開始探索PCBA模板制造商了。下一章將向您展示如何操作。

    PCBA模板制造商

    獲得一塊厚度合適的薄材料是一回事。然而，在它們上打出完美尺寸的孔是一種不同的球類游戲。

    鑒于PCBA模板必須具有數百甚至數千個高精度對齊的孔，因此手動打孔是不明智的。

    制作帶有適當孔的模板的三種最廣泛使用的方法是化學蝕刻、激光切割和電鑄。這些方法中的每一種都可以使孔壁表面達到不同的光潔度，光潔度越光滑，膏體釋放越有效。

    這三個PCBA模板制造商中最受歡迎的是激光切割機。

    在本章中，我們將向您展示如何使用激光切割機制作PCBA模板。請注意，此技術不適用于創建間距非常緊的模板。

    如果您擁有用于此技術的以下工具，將會有所幫助：

    1.激光切割機

    2.麥拉片

    3.ExpressPCBA或EagleCAD軟件

    4.ViewMateGerber查看軟件

    5.PDF打印軟件

    6.SketchUp、AutoCAD或任何查看和編輯.dxf文件的軟件

    步驟

    1.堆疊聚酯薄膜

    將兩張聚酯薄膜堆疊在一起。在這種技術中，您將加熱聚酯薄膜，直到第一張從堆疊中分離出來。在此過程中，第二片將吸收第一片的熔化墊，從而可以干凈地拉下第一片。

    2.從ExpressCAD或EagleCAD導出設計文件：

    在EagleCAD中，通過cam文件導出頂部和底部奶油層，就像導出Gerbers進行制造一樣。在ExpressPCBA中，打開File菜單，然后選擇“ExportDXFMechanicalDrawing”選項。

    3.ViewMate中的膨脹墊

    如果您使用的是導出Gerbers的軟件，則需要補償切割過程引起的熔化。由于熔化會導致焊盤尺寸增大，因此您需要先減小焊盤尺寸。

    首先，選擇File>Import>Gerber將你的奶油層導入ViewMate。接下來，選擇設置>D代碼。選擇此區域中的所有列，然后打開Operations>Swell。根據您的激光規格輸入尺寸調整值。

    之后，將Gerber打印為PDF并保存。

    4.用AutoCad膨脹墊

    如果您使用ExpressPCBA，您可能還需要使用不同的軟件縮小DXF的內容。您可以使用AutoCAD做到這一點。為此，在打開的AutoCAD窗口中突出顯示所有圖形，然后鍵入“SCALE”。

    在彈出的比例因子對話框中，鍵入適當的比例數字。它將以適當的比例渲染繪圖。

    完成此操作后，將完成的繪圖打印為PDF。

    5.切割模板

    相應地調整激光切割機上的設置以切割堆疊的聚酯薄膜。由于激光的熱量，第一張紙會熔化一點。但是，第二個將吸收第一個熔化的墊子，讓您可以整齊輕松地拉出第一張紙。

    到目前為止，我們已經檢查了一個廣泛使用的PCBA制造商。但是，PCBA模板的類型和質量仍然是PCBA模板成功的最關鍵決定因素。在下一章中，我們將進一步剖析焊膏模板的質量和類型

    錫膏模板

    除了PCBA模板設計之外，在獲得焊膏模板時必須認真考慮四個因素：

    模板材料

    該材料對于PBC模板的成功與PCBA模板設計一樣重要。薄片通常由金屬或聚酰亞胺制成。金屬（通常是不銹鋼）模板最適合用于生產大量原型。

    不銹鋼模板允許形成更精確的孔。不銹鋼的分子結構使孔壁更加光滑，讓您輕松獲得有效的縱橫比。

    但是，由于它們更昂貴，因此對于少量原型的生產而言，它們更像是一種矯枉過正。聚酰胺模板是一種更便宜的替代品。當通過激光切割技術生產時，它們還可以產生出色的孔徑。

    焊接模板類型

    有兩種類型的焊膏模板：有框和無框。框架模板，也稱為膠粘模板，是用激光切割并永久固定在模板框架中的模板箔。

    在大批量PCBA印刷方面，帶框模板是最佳選擇。由于它們通常帶有非常光滑的孔壁，因此它們最適合在需要非常緊密的間距時使用。

    無框焊膏模板也是通過激光切割生產的，帶有張緊系統。使用這些張緊系統，它們不需要固定在框架中。它使您更容易存儲它們。

    它們是小批量PCBA生產的理想選擇。它們也有光滑的孔。此外，您可以將它們用于需要16密耳或更小的間距和微型BGA的PCBA焊盤。

    焊膏

    焊膏中的助焊劑和合金也會影響焊點固定元件的程度。如果焊點中的助焊劑不足，焊料將無法將元件牢固地固定在板上。

    模板涂層

    PCBA模板有多種類型的涂層，可幫助解決PCBA模板中的特定問題。對于初學者來說，在大規模生產運行后清潔電路板非常具有挑戰性。

    您可以輕松地從PCBA底部擦去多余的焊料，以防止多余的焊料弄臟其他板。然而，在大型生產運行中做同樣的事情是非常痛苦的。

    使用某些類型的涂層，您可以減少孔壁中的殘留焊料，這些焊料會扭曲所需的焊膏/助焊劑配方。

    現在您對PCBA模板的類型和質量有了更清晰的了解，您最好實施PCBA模板。下一章將讓您仔細了解一些用于制作PCBA模板的最重要設備。

    PCBA模板打印機

    PCBA模板打印機以其無缺陷和可重復的打印能力而聞名。這些打印機通常是小批量和大批量PCBA生產的理想選擇。

    SMT模板印刷機有兩種主要類型：自動和半自動SMT印刷機。還有專門為短期和原型生產設計的手動模板印刷機。

    SMT模板打印機的一些主要功能包括螺絲刀、速度控制器和便于PCBA對齊的攝像系統。操作通常圍繞模板尺寸設置的調整和模板在框架安裝器上的放置展開。

    典型的打印機允許您設置打印速度、行程長度、刮刀壓力等等。SMT模板打印機還帶有顯示操作細節的屏幕。

    它們還帶有隔間，可通過潤濕、干燥和吸塵等操作擦拭模板的底面。抽真空動作可清除卡在孔中的殘留焊料。

    PCBA模板激光切割機

    它是一種激光系統，它使用高功率光束根據計算機軟件規定的參數在模板上打孔。

    它完全自動化地在模板中創建孔，完全消除了壓力和誤差幅度。當您使用激光切割機切割PCBA模板時，您可以放心邊緣，并且孔壁將達到最佳光滑度。

    模板激光系統通常用途廣泛。使用激光，您可以切割、鉆孔和燒蝕由多種材料制成的模板和PCBA焊盤。

    PCBA激光切割機還可以雕刻模板而不會產生灰塵，就像傳統的機械切割系統一樣。它對帶有光學元件的PCBA電子產品產生了很大的影響。

    現在，您已了解有關PCBA模板質量和制造商的所有信息。讓我們來看看所有東西是如何在小批量PCBA組裝中組合在一起的。

    結論

    你去吧。我們剛剛從里到外剖析了PCBA模板，并向您展示了您需要知道的一切。掌握了這些知識，您可以更好地避免某些可能會毀掉您的PCBA項目的打印錯誤。

    此外，當您在PCBA制造過程中感到迷茫時，您可以聯系我們。我們擁有一流的專業知識和最先進的設備，可幫助您解決PCBA模板中的任何問題。