SMT錫膏印刷工藝介紹剖析

1、簡,介,錫,膏,印刷鋼網(wǎng)模板,SMT,印刷機,SMT,印刷工藝參數(shù),影響錫膏印刷質量的主要因素,目,錄,表面貼裝技術,SMT,主要包括,錫膏印刷,精確貼片,回流焊接,其中錫膏印刷質量對表面貼裝產(chǎn)品的質量影響很大,據(jù)業(yè)內評測分析約有,60,的返修板子是因錫膏印刷不良引起的,在錫膏印刷中,有三個重要部分,焊膏、鋼網(wǎng)模板和印刷設備，如能正確選擇,可以獲得良好的印刷效果,SMT,流程,元件貼裝,回流爐,外觀檢查,錫膏印刷,錫膏,元件,錫膏的應用涂布工藝，可分為兩種方式,一種是使用鋼網(wǎng)作為印刷版把錫膏印刷到,PCB,上，適合大批量生產(chǎn)應用，是,目前最常用的涂布方式,另一種是注射涂布，即錫膏噴印技術，與鋼

2、網(wǎng)印刷技術最明顯的不同就是噴,印技術是一種無鋼網(wǎng)技術，獨特的噴射器在,PCB,上方以極高的速度噴射,錫膏，類似于噴墨打印機,印刷過程簡,介,錫,膏,錫膏是將焊料粉末與具有助焊功能的糊狀助焊劑（松香、稀釋劑、穩(wěn),定劑等）混合而成的一種漿料,就重量而言,8090,是金屬合金,就體積而言,50,金屬,50,焊劑,1.SMT,錫膏的成份,以往，焊料的金屬粉末主要是錫鉛,Sn/Pb,合金粉末，伴隨著無鉛化及,ROHS,綠色生產(chǎn)的推,進，有鉛錫膏已漸漸淡出了,SMT,制程，對環(huán)境及,人體無害的,ROHS,對應的無鉛錫膏已經(jīng)被業(yè)界所,接受,目前,ROHS,無鉛焊料粉末成份，是由多種金,屬粉末組成，目前的幾種

3、無鉛焊料配比共有,錫,Sn,銀,Ag,銅,Cu,錫,Sn,銀,Ag,銅,Cu,鉍,Bi,錫,Sn,鋅,Zn,其中錫,Sn,銀,Ag,銅,Cu,配比的使用最為廣,泛,錫,Sn,銀,Ag,銅,Cu,具有良好的耐熱疲勞性和蠕變,性，熔化溫度區(qū)域狹窄；不足的是冷卻速度較慢,焊錫表面容易出現(xiàn)不平整的現(xiàn)象,錫,Sn,銀,Ag,銅,Cu,鉍,Bi,熔點較,Sn-Ag-Cu,合金低,潤濕性較,Sn-Ag-Cu,合金良好，拉伸強度大；缺,點熔化溫度區(qū)域大,錫,Sn,鋅,Zn,低熔點，較接近有鉛錫膏的熔點溫,度，成本低；缺點是潤濕性差，容易被氧化且因,時間加長而發(fā)生劣化,錫,膏,2.SMT,錫膏的成份：金屬合金,

4、錫,膏,3.SMT,錫膏的成份：助焊劑,助焊劑的主要作用,1,使金屬顆粒成為膏狀，以適應印刷工藝,2,控制錫膏的流動性,3,清除焊接面和錫膏的氧化物，提高焊接性能,4,減緩錫膏在室溫下的化學反應,5,提供穩(wěn)固的,SMT,貼片時所需要的粘著力,錫,膏,4.SMT,錫膏的物理特性粘性,錫膏具有粘性，錫膏在印刷時，受到刮刀的推力作用，其粘度下降，當?shù)竭_網(wǎng)板開口,孔時，粘度達到最低，故能順利通過網(wǎng)板孔沉降到,PCB,的焊盤上，隨著外力的停止，錫,膏的粘度又迅速的回升，這樣就不會出現(xiàn)印刷成型的塌落和漫流，得到良好的印刷效,果,產(chǎn)生將錫膏注入網(wǎng)孔的,壓力,粘度是錫膏的一個重要特性，從動態(tài)方面，在印刷行程中

5、，其粘性越低對流動性,越好，易于流入鋼網(wǎng)孔內；從靜態(tài)方面考慮，印刷后，錫膏停留在鋼網(wǎng)孔內，其,粘度高，則保持其填充的形狀，而不會往下塌陷,刮刀的推力,錫膏受到刮刀的推動力,粘度在不斷減小,此時，錫膏受力最小，粘度,恢復變大，錫膏脫模,錫,膏,5,影響錫膏粘度的因素,錫膏合金粉末含量對粘度的影響，錫膏中合金粉末的增加引起粘度的增加,錫膏合金粉末顆粒大小對粘度的影響，顆粒度增大時粘度會降低,溫度對錫膏粘度的影響，溫度升高粘度下降，印刷的最佳環(huán)境溫度為,24,3,剪切速率對錫膏粘度的影響，剪切速率增加粘度下降,粘度,粘度,粘度,粉含量,顆粒度,溫度,粘度,速率,錫,膏,6,錫膏粉末的顆粒度,根據(jù),P

6、CB,的組裝密度（有無窄間距）來選擇錫膏合金粉末的顆粒度，常用的合金,粉末顆粒的尺寸分為四種顆粒度等級,合金粉末,類型,80以上合金粉末顆粒,尺寸,um,大顆粒要求,微粉末顆粒要求,1,75-150,150um,的顆粒應少,于,1,20um,微粉顆粒應,少于,10,2,45-75,75um,的顆粒應少,于,1,3,25-45,45um,的顆粒應少,于,1,4,20-38,38um,的顆粒應少,于,1,SMT,元件引腳間距和焊料顆粒的關系,引腳間距,mm,0.8,以上,0.65,0.5,0.4,顆粒直徑,um,75,以下,60,以下,50,以下,40,以下,錫,膏,7,錫膏的合金粉末顆粒尺寸對印

7、刷的影響,錫膏的合金粉末顆粒尺寸直接影響錫膏的填充和脫模,細小顆粒的錫膏印刷性比較好，特別對高密度、窄間距的產(chǎn)品,由于鋼網(wǎng)開口尺寸小，必須采用小顆粒合金粉末，否則會影,響印刷脫模,小顆粒合金粉末的優(yōu)點：印刷性好，印刷圖形的清晰度高,小顆粒合金粉末的缺點：易塌邊、表面積大，易被氧化,錫,膏,8,錫膏的有效期限及保存及使用環(huán)境,一般錫膏在密封狀態(tài)下,210,條件下可以保存,6,個月，開封后要盡快使用,完,錫膏的使用環(huán)境是要求,SMT,車間的溫度為,2127,濕度為,4060,未開罐冷藏保存時間,制造日期后,6,個月,未開罐環(huán)境溫濕度下保存時間,48,小時,回溫時間,使用前應回溫,4,小時以上（根據(jù)

8、各錫膏廠商的規(guī)定,攪拌時間,回溫,OK,的錫膏在開罐首次使用前須攪拌機攪拌,5,分鐘,開罐后一次未全部用完旋緊罐蓋,在環(huán)境溫濕度下的放置時間,18,小時,在絲網(wǎng)上的使用時間,12,小時,印刷后錫膏在線上停留時間,2,小時,開罐后至回流前的時間,8,小時,回溫時間,開罐后至回流前的時間,24,小時,錫,膏,9,錫膏對制程造成的缺陷,未浸潤,助焊劑活性不強,金屬顆粒被氧化的很歷害,印刷中沒有滾動,流變不合適性，例,如,粘度,觸變性指數(shù),黏性不合適,橋接,焊膏塌陷,焊錫不足,由于微粒尺寸大，不正確的形狀，或不可印刷性，焊膏堵塞模板孔,錫珠,焊膏塌陷,在回流焊中溶劑濺出,金屬顆粒氧化,1,鋼網(wǎng)的概述及

9、特點,印刷鋼網(wǎng)模板,鋼網(wǎng)的主要功能是將錫膏準確的涂敷在,PCB,上所需要涂錫膏的焊盤上,鋼網(wǎng)在印刷工藝中必不可少，它的好壞直接影響印刷工作的質量,目前鋼網(wǎng)主要有三種制作方法：化學腐蝕、激光切割、電鑄成型,鋼網(wǎng),板,焊盤,化學腐蝕,通常用于,0.65mm,以上間距,比其他鋼網(wǎng)費用低,鋼網(wǎng),板,焊盤,激光切割,費用較高而且內壁粗糙,可以用電解拋光法得到光滑內壁,梯形開孔有利于脫模,可以用,Gerber,文件加工,誤差更小，精度更高,鎳網(wǎng),板,焊盤,電鑄成型,在厚度方面沒有限制,在硬度和強度方面更勝于不銹鋼,更好的耐磨性,孔壁光滑且可以收縮,最好的脫模特性,95,成本造價昂貴、工藝復雜、技術含量高,

10、化學腐蝕鋼網(wǎng)孔,激光切割后的孔壁,電鑄開孔,印刷鋼網(wǎng)模板,2,鋼網(wǎng)設計,印刷鋼網(wǎng)模板,3,新鋼網(wǎng)的檢驗項目,印刷鋼網(wǎng)模板,鋼網(wǎng)的張力：使用張力計測量鋼網(wǎng)四個角和中心五個位置，張力應大于,30N/CM,鋼網(wǎng)的外觀檢查：框架、模板、孔壁（檢查是否有毛刺）,MARK,等項目,鋼網(wǎng)的實際印刷效果檢查,鋼網(wǎng)厚度與鋼網(wǎng)開口尺寸決定了錫膏的印刷量，錫膏量過多會產(chǎn)生橋接，錫膏量,過少會產(chǎn)生焊錫不足或虛焊。鋼網(wǎng)開口形狀以及鋼網(wǎng)孔壁是否光滑也會影響錫膏,的脫模質量,4,鋼網(wǎng)對錫膏印刷的影響,垂直開口,易脫模,梯形開口，喇叭口向下,易脫模,梯形開口，喇叭口向上,脫模差,SMT,印刷機,印刷機是將錫膏印刷到,PCB,

11、板上的設備，它是對工藝和質量影響最大的設備,目前，印刷機主要分半自動印刷機和全自動印刷機,半自動印刷機：操作簡單，印刷速度快，結構簡單，缺點是印刷工藝參數(shù)可控點較,少，印刷中精度不高，錫膏脫模差，一般適用于,0603,英制）以上元件、引腳間距大,于,1.27mm,的,PCB,印刷工藝,全自動印刷機：印刷對中精度高，錫膏脫模效果好，印刷工藝較穩(wěn)定，適用密間距,IC,類工藝要求較高的元件印刷，但對作業(yè)員的知識水平要求較高,手動印刷機,半自動印刷機,全自動印刷機,SMT,印刷機,1,基板處理機能,基板處理機能包括,PCB,基板的傳輸運送、定位、支撐,傳輸運送是指,PCB,的搬入、搬出以及,PCB,固

12、定前的來回小幅移動,基板的定位分為真空定位、邊夾定位兩種，還有光學定位進行補正確保位置的準確,基板的支撐是使被印刷的,PCB,保持一個平整的平面，使,PCB,基板在印刷過程中不,發(fā)生變形扭曲。所用方式有,支撐,PIN,支撐塊,2,種。支撐,PIN,靈活性較強,局限性較小，目前較常用；支撐塊局限較多，一般用在單面制程,活動式擋塊，可針對不同的產(chǎn),品任意圍成不同大小的真空吸,腔，可完成不同大小的產(chǎn)品定,位,SMT,印刷機,2,基板和鋼網(wǎng)的對中,基板和鋼網(wǎng)的對中包括機械定中心和光學中心，光學定中心是機械定中心的補正,大大提高了印刷精度,3,對刮刀的控制機能,印刷機對刮刀的控制機能包括壓力、摧行速度、

13、下壓深度、刮刀行程、刮刀角度,刮刀提升等,4,對鋼網(wǎng)的控制機能,印刷機對鋼網(wǎng)的控制包括鋼網(wǎng)平整度調整、鋼網(wǎng)和基板的間距控制、分離方式的控,制、對鋼網(wǎng)的自動清洗設定,DESEN,機臺尺寸,L*W*H=1360*1240*1500mm,可生產(chǎn),PCB,尺寸,MIN 50X50mm,MAX 400*340mm,理論單板印刷循環(huán)時間,9S,工作模式：使用金屬刮刀、鋼網(wǎng),PCB,通過側夾及,真空吸著固定,DESEN DSP,1008,SMT,印刷機,SMT,印刷工藝參數(shù),1,圖形對準,通過印刷機相機對工作臺上的基板和鋼網(wǎng)的光學定位點,MARK,點）進行對中，再,進行基板與鋼網(wǎng)的,X,Y,精細調整，使基板

14、焊盤圖形與鋼網(wǎng)開孔圖形完全重合,2,刮刀與鋼網(wǎng)的角度,刮刀與鋼網(wǎng)的角度越小，向下的壓力越大，容易將錫膏注入網(wǎng)孔中，但也容易使錫,膏被擠壓到鋼網(wǎng)的底面，造成錫膏粘連。一般為,4560,目前，自動和半自動印刷機大,多采用,60,SMT,印刷工藝參數(shù),3,錫膏的投入量（滾動直徑,錫膏的滾動直徑,h 1,015mm,較合適,h,過小易造成錫膏漏印、錫量少,h,過大，過多的錫膏在印刷速度一定的情況下，易造成錫膏無法形,成滾動運動，錫膏無法刮干凈，造成印刷脫模不良、印刷后錫膏偏,厚等印刷不良；且過多的錫膏長時間暴露在空氣中對錫膏質量不利,在生產(chǎn)中作業(yè)員每半個小時目視檢查一次網(wǎng)板上的錫膏量，每半,小時將網(wǎng)板

15、上刮刀行程以外的錫膏用鏟刀移到網(wǎng)板的刮刀行程以內,并均勻分布錫膏，但不能鏟到鋼網(wǎng)的開孔內,h,錫膏滾動直徑,SMT,印刷工藝參數(shù),4,刮刀壓力,刮刀壓力也是影響印刷質量的重要因素。刮刀壓力實際是指刮刀下,降的深度，壓力太小，刮刀沒有貼緊鋼網(wǎng)表面，因此相當于增加了,印刷厚度。另外壓力過小會使鋼網(wǎng)表面殘留一層錫膏，容易造成印,刷成型粘結（橋接）等印刷缺陷,5,印刷速度,由于刮刀速度與錫膏的粘稠度呈反比關系，有窄間距時，速度要,慢一些。速度過快，刮刀經(jīng)過鋼網(wǎng)開孔的時間就相對太短，錫膏不,能充分滲入開孔中，容易造成錫膏成型不飽滿或漏印等印刷缺陷,印刷速度和刮刀壓力存在一定的關系，降速度相當于增加壓力,

16、適當降低壓力可起到提高印刷速度的效果,理想的刮刀速度與壓力應該是正好把錫膏從鋼網(wǎng)表面刮干凈,粘度,速率,SMT,印刷工藝參數(shù),6,印刷間隙,印刷間隙是鋼網(wǎng)與,PCB,之間的距離，關系到印刷后錫膏在,PCB,上,的留存量,7,鋼網(wǎng)與,PCB,分離速度,錫膏印刷后，鋼網(wǎng)離開,PCB,的瞬間速度即為分離速度，是關系到,印刷質量的參數(shù)，在密間距、高密度印刷中最為重要。先進的印刷,機，其鋼網(wǎng)離開錫膏圖形時有,1,或多個）個微小的停留過程，即多,級脫模，這樣可以保證獲取最佳的印刷成型,分離速度偏大時，錫膏粘力減少，錫膏與,焊盤的凝聚力小，使部分錫膏粘在鋼網(wǎng)底面,和開孔壁上，造成少印和錫塌等印刷缺陷,分離速

17、度減慢時，錫膏的粘度大、凝聚力,大而使錫膏很容易脫離鋼網(wǎng)開孔壁，印刷狀,態(tài)好,SMT,印刷工藝參數(shù),8,清洗模式和清洗頻率,清洗鋼網(wǎng)底面也是保證印刷質量的因素。應根據(jù)錫膏、鋼網(wǎng)材料,厚度及開孔大小等情況確定清洗模式和清洗頻率。（設定干洗、濕,洗、一次往復、擦拭速度等,鋼網(wǎng)污染主要是由于錫膏從開孔邊緣溢出造成的。如果不及時,清洗，會污染,PCB,表面，鋼網(wǎng)開孔四周的殘留錫膏會變硬，嚴重時,還會堵塞鋼網(wǎng)開孔,影響錫膏印刷質量的主要因素,1,首先是鋼網(wǎng)質量：鋼網(wǎng)厚度與開口尺寸確定了錫膏的印刷量。錫膏量過多會產(chǎn)生橋接,錫膏量過少會產(chǎn)生錫膏不足或虛焊。鋼網(wǎng)開口形狀及開孔壁是否光滑也會影響脫模質量,2,其

18、次是錫膏質量：錫膏的粘度、印刷性（滾動性、轉移性）、常溫下的使用壽命等都會,影響印刷質量,3,印刷工藝參數(shù)：刮刀速度、壓力、刮刀與網(wǎng)板的角度以及錫膏的粘度之間存在的一定制,約關系，因此只有正確控制這些參數(shù)，才能保證錫膏的印刷質量,4,設備精度方面：在印刷高密度細間距產(chǎn)品時，印刷機的印刷精度和重復印刷精度也會起,一定影響,5,環(huán)境溫度、濕度、以及環(huán)境衛(wèi)生：環(huán)境溫度過高會降低錫膏的粘度，濕度過大時錫膏會,吸收空氣中的水分，濕度過小時會加速錫膏中溶劑的揮發(fā)，環(huán)境中灰塵混入錫膏中會使焊,點產(chǎn)生針孔等缺陷,缺陷,原因分析,改善對策,錫膏量過多、印刷偏厚,1,刮刀壓力過小，錫膏多出,1,調節(jié)刮刀壓力,2,網(wǎng)板與,PCB,間隙過大，錫膏量多出,2,調整間隙,錫膏拉尖、錫面凹凸不平,鋼