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IPC-7095D-W AM1 CN 2019 年 1 月 89 表 7-4 常见模板技术和选择的优缺点 模板制造技术 优点 缺点 化学蚀刻 若是模板上有成千上万个开孔（的情况） ，则 成本低 产生粗糙的开孔壁 适合用户规定的箔厚度 通常受限于大宽厚比和大开孔设计 最老的技术 供应商减少 激光切割 对于低开孔数的设计来说是成本最低的模板 开孔切割质量取决于激光机器和箔材特性 10,000 开孔数设计，性价比高 随着开孔数超过 10,00…
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CSP 和其它密节距面阵列封装很少是印制板组件上唯一的元器件，所以在选择模板厚度时确定平衡点很重要。
薄型模板，对 CSP 印刷是最佳选择，但它可能不能给其它元器件如节距较大的 BGA 提供足够的焊膏。这会导
致诸如 HoP 缺陷或降低关键 ASIC 的热疲劳寿命。
当要决定模板厚度和焊膏沉积量时，较多的焊膏沉积比较少的沉积更安全，其目标为桥连与开路缺陷比达到六
倍左右（比值而非有更多缺陷）。因为桥连很少会漏检，它们在测试中一定会被发现（ICT 或 FT）。然而，因
为检测时焊点会受压可能会接触，开路和间歇性开路很容易逃过检测，但它们会导致现场失效。所以在模板和
连接盘图形设计时，目标设定为桥连比开路更多这一
指南是预防现场失效、性价比最好的方法。
可提供良好焊膏释放的模板开孔设计很重要。为了确
保良好的焊膏释放，推荐使用的宽厚比为 1.5。宽厚比
是模板开孔宽度和模板厚度的比值。另一个常用的比
值是面积比。推荐使用大于 0.66 的面积比。使用这些
强烈推荐的宽厚比和面积比的模板设计背后的理念在
于允许更多的焊膏完整释放和将孔壁焊膏残留降至最
低，违反指导比例的模板设计会有未印刷焊料颗粒累
积在模板开孔内的风险。出现这种情况的严重情形是，
因为开孔堵塞，焊膏在连接盘上的沉积量减少，可能
导致完整组装后的焊点焊接不良或完全未形成焊点。
面积比的计算公式为模板开孔面积除以开孔壁的面积
（见图 7-1）。
连接盘触点面积 /模板壁面积等于开孔面积/孔壁面积：
L × W / 2（L + W） × T > 0.66
其中 :
L= 开孔长度
W= 开孔宽度
T= 模板厚度
注：
在开孔设计中宽厚比比面积比更常见，因为当连接盘长度远大于连接盘宽度时，宽厚比是面积比的一维简
化形式。例如，一个尺寸为 0.35mm 的方形开孔，若模板厚度为 0.125mm，则面积比为：
要达到此比值，采用外扩或比连接盘大的开孔是必要的。特别是对于节距较密的 BGA，模板开孔通常为 1:1
或略小于连接盘以达到密封效果。如果模板开孔需要比连接盘大时，每次印刷后可能有必要清洁模板，以达
到预期的面积比以实现更好的焊膏释放。较大的开孔可能导致焊膏泄漏至模板底部，这会污染随后印刷的印
制板。在设计用于 CBGA、CCGA 和通孔内焊膏工艺的模板时，模板开孔应远大于连接盘，注意到这一点也
是重要的。
人们还认识到，某些情况下可能无法按照面积比建议来设计模板。使用现代焊膏配方和模板技术，结合精心实
施的印刷工艺，面积比降至 0.5 可以产生足够的印刷量。方形或矩形开孔也可以设计成圆角，以促进在这种情
况下的焊膏转移。应该咨询产品供应商，以识别最佳材料来满足印刷和组装要求。表 7- 4 解释了常见的模板技
术和目前可用的选项。也参见 IPC-7525。
A
B
C
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图 7-1 用于宽厚比和面积比计算的模板开孔标识（焊
料模板特征尺寸）
A– 开孔长度 （L）
B– 模板厚度 （T）
C– 开孔宽度 （W）
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表 7-4 常见模板技术和选择的优缺点
模板制造技术 优点 缺点
化学蚀刻
若是模板上有成千上万个开孔（的情况），则
成本低
产生粗糙的开孔壁
适合用户规定的箔厚度 通常受限于大宽厚比和大开孔设计
最老的技术 供应商减少
激光切割
对于低开孔数的设计来说是成本最低的模板 开孔切割质量取决于激光机器和箔材特性
10,000 开孔数设计，性价比高 随着开孔数超过 10,000 制造成本上升
最常见的模板技术 通常只适用固定的箔厚度
电铸
大于 10,000 开孔数设计时，性价比高 中或低开孔数设计模板成本最高
光滑的开孔壁 通常需要最长的交货期
适用于用户归定的箔厚 供应商可获得性受限
兼容 3D 设计（见 7.1.1.4
） 模板厚度不均匀
模板选项 优点 缺点
电抛光（化学蚀刻，激
光切割模板）
粗糙开孔壁 方法能产生不一致的结果
永久性 可能改变开孔形状和尺寸
纳米涂层（所有模板技
术）
降低了模板下擦拭和清洁频率 不能整平粗糙的开孔壁
可能改善焊膏量和高度变异 多种使用结果，多种专有材料和应用方法
对开孔形状和尺寸影响最小 模板的涂层随着使用可能退化
细晶箔（激光切割模板） 较光滑的开孔壁和较清洁的切割表面 实际的切割结果是否已经优化很难知晓
7.1.1.3 密节距印刷技术
封装功能不断增加及其尺寸不断减少导致了 BGA 节距持续缩小。最小节距 0.35mm
的 BGA，采用标准激光切割模板和类型 4 的焊膏用于 SMT 工艺相对容易。随着封装节距减小到 0.3 mm 甚至
更低，组装工艺将面临新的挑战。随着印刷特征和开孔之间的间隙减小，印刷工艺变得更加关键。适应这种小
规模印刷的模板可能包括面积比小于 0.66 的设计开孔，这就可能要求使用较高质量的模板、焊膏材料和印刷
设备来达成可接受的结果。
有几种方法可以解决密节距印刷问题。最常用的是使用先进的模板材料，如细颗粒箔材和带有纳米涂层的模板
（见表 7-5）。一些纳米涂层类型在孔壁设计成涂覆有纳米材料的模板，产生的光滑壁表面，有助于减少焊膏的
附着。这将有助于从模板壁上释放焊膏，提高模板转移效率。
提供各种各样印刷质量的有许多涂层配方。纳米涂层的施加方法也会产生不同的结果（如：对比喷涂然后烘烤
纳米涂层和手工涂抹纳米涂层）。一些研究表明转移效率得到提高（面积比可低至 0.5），但建议对纳米涂层材
料和模板工艺进行评估。
当采用对印刷有挑战的标准激光切割模板开孔设计时，使用类型 5 或类型 6 细粉末尺寸的焊膏对于密节距
BGA 焊膏印刷来说是另一种选择。这将提高低面积比开孔下印刷成功的改进机会，可能的面积比可低至 0.5，
但是焊料成本将较高，且焊料的可获得性可能受到限制。
维持面积比符合的模板设计也可以通过减小厚度来实现。例如，75
μ
m[0.003 in] 厚的模板上 175
μ
m[0.007 in]
的开孔具有 0.58 的面积比，这需要先进的模板材料（如纳米涂层）以实现成功印刷。当模板厚度减小到
63.5
μ
m（0.0025 英寸）时，面积比将增加到近 0.7。当减少模板厚度时，有必要考虑组件上其余元器件的印
刷焊膏体积要求，因为较薄的焊点可能对可靠性产生负面影响。如果阶梯隔离区是可能的，就可以使用阶梯
模板。
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BGA 焊膏 / 助焊剂浸渍是密节距 BGA 组装的另一种选
择。在这个选项中，焊膏 / 助焊剂浸渍工艺消除了密节
距焊膏印刷的挑战。图 7-2 显示了浸入焊膏槽后覆盖有
焊膏的 BGA 焊球。
在浸渍槽中的焊膏不是普通类型的印刷焊膏。它是一
种特殊的浸渍焊膏，通常是金属填料减少后的类型 5
焊膏。对于轻微翘曲的小型 BGA 封装来说，浸渍可能
是个好的选项。有必要优化焊膏 / 助焊剂浸渍的参数，
如焊膏 / 助焊剂覆盖率和停留时间。
表 7-5 汇总了密节距印刷的不同选项。
表 7-5 密节距 BGA（FBGA）印刷选项
密节距印刷选项 优点 缺点
先进的模板 适合有挑战的面积比低的开孔设计 纳米涂层配方太多
焊粉减小后的焊膏类型 适合有挑战的面积比低的开孔设计 焊膏成本较高
模板厚度减小 提高了开孔面积比值 焊膏印刷体积减少
BGA 浸渍工艺 去除了模板印刷 受限于轻微翘曲的小型 BGA
7.1.1.4 腔体印刷（3D 模板）
腔体技术（也称为储藏
印刷）可成为减少印制板组件总厚度（Z 高度）的一
种有效解决方案。
在这种方法中，印制板具有一个腔体，而元器件需要
安装在印制板的两个层面上。图 7-3 显示了带有一个
腔体的印制板。与腔体匹配带有口袋的特殊模板用来
在印制板的两个层面上印刷腔体。可以使用两种类型
的 3D 模板：
1）3D 电铸
2）3D 焊接
图 7-4 显示了带有两个 BGA 空腔的 3D 电铸模板示例
图。
图 7-2 焊膏浸渍后的 BGA 焊球
（图片来源：Indium Corporation）
图 7-3 腔体板和 3D 模板
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图 7-4 带两个空腔的 3D 模板