1 媒介
smt是Surface Mount Technology的缩写，即外表组装手艺，是绝对传统的THT（Through-hole technology）手艺而生长起来的一种新的组装手艺，降生于上世纪60年月。它完成了电子产物组装的高密度、高靠得住、小型化、低本钱和出产的主动化。smt手艺组装密度高、产物体积小、分量轻，贴片组件的体积和分量只要传统插装组件的1/10摆布，接纳smt以后，电子产物体积削减40%~60%，分量加重60%~80%；靠得住性高、抗振才能强、焊点错误谬误率低、高频特征好、削减了电磁和射频搅扰；易于完成主动化，进步出产效力，下降本钱达30%~50%，节流资料、动力、装备、人力、时候等。今朝，进步前辈的电子产物，出格是在计较器及通信类电子产物中，已遍及接纳smt手艺。

因为组装工艺范例的差别，具体的smt工艺流程也有所差别，今朝，smt工艺流程大抵分为以下几个步骤：
<1>出产筹办→<2> 丝网印刷锡膏/点胶→<3>贴装SMD/插装组件→<4>回流焊/波峰焊→ <5>洗濯→<6>查验测试→<7>返修/包装
此中丝网印刷是操纵模板将焊料印刷到承印物上的工艺进程，在smt工艺中它是操纵金属漏板将焊锡膏转移到印制板焊盘上。smt模板（Stencil）又称钢网，是丝印用印刷东西，由网框、丝网和掩膜图形构成。它是按照印制板设想成的金属漏板，经由进程印刷机精肯定位并笼盖于印制板之上，在模板大将施加的焊锡膏用刮刀推刮，锡膏就会经由进程模板上的开孔漏印到焊盘上。

固然，在smt出产中，咱们将贴片胶、锡膏、钢网称为帮助资料，但其首要性却不能轻忽，此中模板是全部工艺的一关头，它的黑白间接影响到印刷品德。据统计，在smt工艺中，印刷引发的smt错误谬误跨越60%，此中仅由模板不良而引发的错误谬误占35%，别的，60%的组装错误谬误和87%的回流焊接错误谬误也是因为模板不良构成的。是以，模板对smt的品德、出产效力起着相当首要的感化，挑选优良的模板能够进步smt工艺的品德。

影响模板品德的身分首要表现在三个方面，起首是资料品德，即钢片自身的品德、硬度、弹性。其次模板的设想，包罗钢片厚度的挑选、孔的启齿尺寸和启齿外形。此中厚度与启齿尺寸决议了焊膏的涂覆量和切确水平，其是全部出产进程中很是首要的一环，启齿的外形则对施加锡的品德有影响。三是模板的制作体例，包罗尺寸精度、切边平直度、启齿孔壁的粗拙度及外形。尺寸精度是操纵的根基请求，启齿孔壁的粗拙度及外形决议了施锡品德。此中前两个身分在选好钢片，设想完成后便具备不变性，但模板的制作体例却具备多变性，是对模板品德影响大的身分。
今朝，模板的制作体例有三种，即化学刻蚀、激光切割、电铸成型。三种体例各有优错误谬误，经由进程对出产工序、模板品德等方面的比对，凡是，接纳的是激光模板，它具备以下长处，
?品德好：非打仗式加工，无应力不变形，绷网后张力散布平均。
经由进程调剂激光聚焦地位使启齿主动构成锥形，利于锡膏脱模。
切边滑腻，可与电铸模板媲美。
?速率快：成产工序少、操纵简洁、成产速率快、交货日期短。
?本钱低：工序少，是以耗材少，模板反复操纵率高，可达30万次以上。
完成机械主动化节制，操纵简洁，节俭人力本钱。
?精度高：间接操纵设想文档，不拍照步骤，消弭了地位不正的身分 。
孔的尺寸精度小，地位精度高，很是适合高密度设想。
?功效强：独一完成了对现有模板停止返工的工艺，如增孔、补孔、扩孔。
?无净化：出产进程无化学药液，对情况不净化，对操纵职员身材安康有害。
基于模板对smt工艺的首要性及激光模板所具备的长处，咱们将对smt激光模板的切割品德做一个深切而具体的切磋，这对现实操纵中工艺的改良及一些题方针降服有主动且首要的意思。

2 smt激光模板切割

激光颠末聚焦后照耀到资料上，光能转化为热能，使被切割资料温度缓慢下降，而后，使之融化或汽化。与此同时，与光束同轴的气流从喷嘴喷出，将融化或汽化了的资料由暗语的底部吹走。跟着激光与被切割资料的绝对活动，在切割资料上构成切缝从而到达切割的方针。若是吹出的气体和被切割资料发生放热反映，则此反映将供给切割所需的附加热源。气流另有冷却已切割外表、削减热影响区和保障聚焦透镜不受净化的感化，如图1所示。


从切割的紧密度来看，激光切割大抵可分为大功率切割和紧密切割。激光的紧密切割首要操纵于紧密机械和电子财产中，操纵的重点为小于0.5mm的薄板，普通具备庞杂的规划，尺寸小于200μm[1]，smt激光模板恰是其典范的操纵之一。经常操纵的smt模板的材质为不锈钢，帮助气体凡是接纳财产氧气或紧缩氛围。

3 切割品德阐发
阐发切割品德该当从切割进程和装备即激光切割机动手，持久以来，激光紧密切割一向被外把持，内依靠入口，直到2006年，由深圳市木森科技无限公司研制出内一台具备自立常识产权的高紧密激光模板切割机以后才冲破际把持，并经由进程家考证，机能已到达际划一水平，已投入出产操纵和对外发卖，在激光切割和smt行业具备划时期的意思，是以，咱们以木森的StencilCut系列激光模板切割机为例来阐发smt激光模板切割品德。
激光切割机大抵上能够分为激光、机构电控和软件三大局部，上面将顺次从这三大方面会商其对切割品德的影响。图2所示为光路图。

3.1 激光参数对切割品德的影响
在切割中，“刀”是关头的关头，是以，激光的参数是切割进程中的关头身分，包罗光斑直径、激光功率、反复频次、核心地位等，上面做一一阐发。

3.1.1 光斑直径的影响
激光切割的紧密度同光束形式和聚焦后光斑直径有很大干系。在切割中激光接纳基模形式的激光，基模光束在肆意截面内的光强按高斯函数散布，称为高斯光束。由光强下降到中间值的1/e2的点所肯定的规模为光斑半径，在这个圆内包罗了光束能量的86.5%。光斑直径对切缝宽度的影响大，光斑直径越小则切缝越小，则切割的精度越高。

光路中的两个首要光学镜组是扩束镜和聚焦镜。扩束镜是为了下降激光发散角，取得尽可能靠近平行光的光束。聚焦镜是用来减小光斑尺寸增大光束能量密度，进步加工的紧密度及效力。设激光的束腰半径为ω0，光束品德因子为M2，激光波长为λ，聚焦镜焦距为f，扩束镜准直倍率为A，由激光道理[2]可得，当物高斯光束束腰在透镜的物方焦立体上时，像方高斯光束束腰亦处在像方焦立体上，此时，颠末聚焦镜后激光的

束腰半径

焦深
激光的波长λ和光束品德M2由激光器决议，能够经由进程减小激光波长和挑选高品德的激光器即较小M2取得较小的光斑尺寸，镜组方面能够经由进程减小聚焦镜的焦距和增大扩束镜倍数来完成较小的光斑尺寸，但在减小光斑直径的同时，焦深会延长，能切割的板厚也变小，是以，要按照现实情况挑选公道的焦距和扩束倍数。

核心与钢片的绝对地位对切缝宽度和切边外形有较大影响，聚焦后核心普通位于钢片的外表，如许，在切割时切边会主动呈现必然的锥度，利于锡膏脱模，如图3所示。

别的，激光聚焦到钢片上会有较强的反射，这些反射光会沿原光路前往激光器。当反射光到达必然强度时会构成激光器没法不变任务乃至破坏激光器，是以，必须对反射光加以按捺，在激光器出口处加光断绝器[3]能够处置此题目。

3.1.2 激光功率与激光反复频次的影响
能量E为功率P与时候t的乘积，当切割速率不变时，即激光照耀时候恒定，跟着激光输入功率增大，单元时候内资料取得的能量增添，资料温度下降，致使热影响区变宽，形变增大，切缝宽度也随之变大。

当激光功率必然时，照耀的时候越长，钢片取得的能量就越多，热量会传导到非加工区，且钢片自身热容量小，是以，会使钢片温度缓慢下降而致使热变形。是以，激光紧密切割与传统的大功率切割的区分在于接纳脉冲任务形式。脉冲上风在于金属融化所需的能量在极短的时候内被带入，零件的全体加热较低，不会发生延续激光加工进程中的过热景象和不但愿呈现的融化景象。
激光以脉冲体例任务，是操纵高能量密度在刹时融化和蔼化资料，在钢片上打一系列延续的孔取得延续的切缝，完成对钢片的延续切割。在这个进程中，相邻激光光斑的重水平即光斑的重率是关头的参数，它是指相邻光斑重面积占光斑面积的百分比，可由简略的多少干系得出（在切割进程中打在钢片上的光斑变形小，能够以为还是圆形的），它与激光反复频次、脉冲宽度和切割速率有关。如图4所示，它对切边的滑腻度和切缝宽度都有较大的影响，重率越高则切边越滑腻品德就越好。

在别的参数不变时，反复频次越高，单脉冲与资料感化的时候就越短，则热效应越小，切缝宽度也就越小。同时反复频次越大，光斑的重率就越高，切边结果也越好。是以，进步激光的反复频次能够进步切割品德。初期外的模板切割机均接纳YAG激光器，而StencilCut则接纳光纤激光器，首要缘由是光纤激光器有诸多长处，一，切割品德高：激光反复频次高，是以，切边延续性佳，切割侧壁滑腻；二，操纵本钱低：不须改换灯管、去离子水及滤芯，可节俭耗材本钱；三，产物机能好：功率低可节俭电力本钱，操纵寿命长；四，操纵时便利：体积轻盈，组装便利，光路校订简略。

3.2 切割速率的影响
切割速率决议了出产效力，在保障切割品德的条件下，尽可能进步出产率，下降加工本钱，对古代企业的生长是一个不容疏忽的题目。
当别的参数不变时，切割速率的变更象征着激光与资料的彼此感化的时候变更，即激光能量密度的转变，切割速率越快，激光能量密度越小。当切割速率较低时，激光能量密度过大，使得切缝四周的资料也被融化或气化，致使熔渣多切缝粗拙，切割品德较差。跟着速率的进步，当到达一个适合的规模时，激光能量密度充沛大，资料就会完整融化或气化，在帮助气体的感化下去除资料，能够构成滑腻平均的切缝；速率增大到一个极限值时，资料取得的能量缺乏以使其完整融化或气化，就不能完整切割资料；别的，当反复频次必然时，切割速率进步到必然水平就会使切缝由平直状况变成不延续的小孔，是以，存在一个临界速率，大于这个临界值时，切割就变成打孔。

3.3 帮助气体的影响
激光切割接纳帮助气体是为了解除暗语中的熔融物资，使切割进程得以顺遂的延续停止，同时，掩护镜头免受毁伤，别的，若是帮助气体和被切割资料发生放热反映的话，还能够为切割供给额定的能量，加快切割的停止。

3.3.1 气体品种的影响
在切割铁及其合金时，凡是接纳O2作帮助气体，铁与氧气能够发生猛烈氧化反映，给切割供给额定的热量，是以，与惰性气体或氮气比拟，操纵氧气能有用地进步切割速率。smt模板凡是接纳不锈钢片，操纵氧气切割能够取得很是好的结果。
StencilCut系列切割机接纳财产氧气作为帮助气体，反映充实，而外装备操纵的是紧缩氛围，此中只要五分之一是氧气。比拟之下，接纳财产氧气的长处有：较少的气体耗损量、较小的气压、较小的激光功率和较快的反映速率；在一样的激光功率情况下，财产氧气能够到达较大的切割深度；在一样的板厚情况下，氧气切割能够取得较高的切割速率。

3.3.2 气体压力、喷嘴规划和喷嘴地位的影响
激光切割对帮助气体的根基请求是进入暗语的气流量大、速率高，以便有充沛的动量将熔融资料喷出，并有充沛的气体与资料发生充实的放热反映。气体压力和蔼体流量是首要的参数，氧气压力越大，流速越高，熄灭化学反映和撤除资料的速率也就越快。同时，也能够使切缝出口处反映产物疾速冷却。在四周的非切割地区，气体作为冷却剂，削减热影响区。但气体的压力并非越大越好，当气体压力太低时，暗语处熔融资料解除不尽，会构成毛刺及下降切割速率；跟着气体压力的增大，气体活动量增大，排渣才能进步，可取得较滑腻的切边；但压力太高时，不只增添了气体的耗损量，还会负气流杂乱，在工件外表构成涡流，下降了除渣结果，切缝宽度也会稍有增大。是以，挑选适合的气体压力才能取得较为抱负的切割品德。

在激光切割进程中，激光光束要穿过喷嘴发生气体流场，喷嘴的外形和喷嘴的地位对气体的流速和流场的散布有很首要的影响。气体折射率和密度有关，气压过大时会在流场中发生激波[4]，在激波处气体的密度会发生渐变，激光就会在差别层的气流界面之间发生折射，从而致使核心地位发生变更，对切割速率和切边品德发生影响。

3.4 机构和电控局部的影响
高紧密激光切割除要有一把好“刀”以外，还要有一个高紧密的平台。激光切割的尺寸精度首要取决于切割装备的机械精度和节制精度。当接纳脉冲激光并操纵高精度的切割装备与节制手艺时，尺寸精度到达微米级。持久以来，内没法把握精肯定位的手艺，激光紧密切割一向被外把持。

机台的不变性战争台的机械精度是保障模板切确的启齿地位和启齿尺寸的根基请求，在设想和装置StencilCut的机构局部时都有严酷请求[5]，节制局部接纳死循关头制体系，即装有地位检测反应的伺服体系，其精度首要取决于丈量组件的精度和数模转换器的精度，此中丈量组件即光学尺的小刻度是0.5μm，组装以后颠末激光干与校订，操纵激光干与仪测定平台挪动间隔，与现实给定间隔比拟后，以活动节制器对挪动偏差赐与填补，使挪动间隔到达所设定之方针。如许能够使零件的定位精度达3μm，反复精度达±1μm。
3.5 软件局部的影响

操纵软件除具备不变性高、功效齐备、操纵简洁及界面友爱四个根基请求外，还要对激光切割中的一些特别题目应具备处置才能，以此填补设想和转档进程中的错误谬误和缺乏。

3.5.1 图形转文件
在印刷进程中，smt模板上90°的转角局部在操纵进程中会发生滞留锡膏的景象，这对此模板的后续操纵和洁净构成影响，同时也会对焊锡结果构成焊锡缺乏、拉尖、倒塌等景象。对此题目，在设想smt模板启齿时，若把直角换为圆弧导角则会有所改良，可是，因为软件的差别及操纵职员的功课水平整齐不齐，致使在转换CNC文档进程中，圆弧导角局部会变为由一段一段短直线或短圆弧构成的不法则曲线，如许，在很大水平上下降了smt模板的出产效力及品德，是以，各公司都在尽力追求此题方针处置计划，但此前的计划都较为烦琐并且并不完善。木森科技颠末多年的尽力，在自立开辟StencilCut的软件中处置了这个题目，并且实行简略，操纵便利，结果杰出，转档时能够将源文档中的圆弧完善的转出。如图5所示，图中的玄色方块即线段的两个端点，能够看到不良的转档会将圆弧变成良多短直线，而StencilCut能够将圆弧完善的转出。

3.5.2 途径优化
因为设想软件和画图职员等差别，转出的图文件在切割时切割途径会显现出很大的随便性，如许无疑会增添切割时候，下降出产效力，是以，切割前必须对途径停止优化，今朝，途径优化的算法品种单一，研讨职员亦不少，但终要看的结果有两方面：一是途径的优化率；二是优化时候的是非。StencilCut所配套的套装软件中集成了途径优化的功效，运算速率快，途径优化率高，可达60%以上，便是说在不异的切割速率下，只要要本来40%的时候。其结果如图6所示。

4 竣事语
虽然在工艺参数方面做了公道的设置装备摆设及优化，可是仍不可防止地构成金属熔渣而构成孔壁粗拙，有毛刺的发生，增大了启齿孔壁的磨擦力，使锡膏的脱模品德变差，也影响组件的印刷结果。为了改良激光模板的这个错误谬误，能够经由进程电抛光到达此方针。激光模板经由进程电抛光后能够去除毛刺供给滑腻的孔壁，进步了模板的下锡才能。图7所示是抛光前后的对照。以后颠末绷网、加框以后就成为模板，能够在印刷机上操纵了。