SMT錫膏印刷工藝介紹

1、錫膏印刷工藝介紹 魏松 may-10-11 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(zhì)量的主要因素 目目 錄錄 表面貼裝技術(shù)(smt)主要包括:錫膏印刷,精確貼片, 回流焊接. 其中錫膏印刷質(zhì)量對表面貼裝產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大,據(jù)業(yè)內(nèi)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. 簡 介 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

2、布方式； 另一種是注射涂布，即錫膏噴印技術(shù)，與鋼網(wǎng)印刷技術(shù)最明顯的不同就是噴 印技術(shù)是一種無鋼網(wǎng)技術(shù)，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。 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

3、多種金屬粉末組成，目前的幾種無鉛 焊料配比共晶有，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 1.smt錫膏的成份：金屬合金 錫 膏 1.smt

4、錫膏的成份：助焊劑 助焊劑的主要作用：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 2.smt錫膏的物理特性粘性： 錫膏具有粘性，常用的粘度符號為： ；單位為：kcp.skcp.s 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

5、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，其粘性越低對流動性 越好，易于流入鋼網(wǎng)孔內(nèi)；從靜態(tài)方面考慮，印刷后，錫膏停留在鋼網(wǎng)孔內(nèi)，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 3.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23 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

6、粉含量顆粒度溫度 粘度 速率 錫 膏 4.錫膏粉末的顆粒度： 根據(jù)pcb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 175-150 150um的顆粒應少 于1 20um微粉顆粒應 少于10 245-75 75um的顆粒應少 于1 325-45 45um的顆粒應少 于1 420-38 38um的顆粒應少 于1 smt元件引腳間距和焊料顆粒的關(guān)系 引腳間距 （mm） 0.8以上0.650.50.4 顆粒直徑 （um） 75以下60以下50以下40以下 錫 膏 5.錫

7、膏的合金粉末顆粒尺寸對印刷的影響 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 5.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，010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：2226，濕度為：4060 未開罐冷藏保存時間未開罐冷藏保存時間制造日期后4個月 未開罐環(huán)境溫濕度下保存時間未開罐環(huán)境溫濕度下保

8、存時間48小時 回溫時間回溫時間使用前應回溫6小時以上（根據(jù)各錫膏廠商的規(guī)定） 攪拌時間攪拌時間回溫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開罐后至回流前的時間18小時 回溫時間回溫時間+ +開罐后至回流前的時間開罐后至回流前的時間48小時 heraeus f360 sn63 -90 m 3 顆 粒 尺 寸 粘 度 范 圍 d = 200-400 kc

9、ps l = 400-600 kcps m = 600-800 kcps h = 800-1000 kcps 金 屬 百 分 比 standard =90% 錫膏產(chǎn)家名 助 焊 劑 系 列 合 金 代 號 sn62(179oc)= sn62/pb36/ag2 sn62(183oc)= sn63/pb37 sn60(183-190oc)= sn60/pb40 sn10(268-300oc)= sn10/pb90 ag35(221oc)= sn96.5/pb3.5 ag5(220-240oc)= sn95/ag5 pb88(268-300oc)= sn10/pb88/ag2 錫 膏 錫膏規(guī)格代碼介

10、紹 錫 膏 5.錫膏造成的缺陷： 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 錫球 * 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(zhì)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 化學腐蝕： 通常用于0.65mm以上間距 比其他鋼網(wǎng)費用

11、低 激光切割: 費用較高而且內(nèi)壁粗糙 可以用電解拋光法得到光滑內(nèi)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 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(shù)含量高 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

12、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(zhì)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板上的設備，它是對工藝和質(zhì)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(jié)構(gòu)簡單，缺點是印刷工藝參數(shù)可控點較 少，印刷對中精度不高，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：

13、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 元件的印刷，缺點是維護成本高，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固定前的來回小幅移動。 * 基板的定位分為孔定位、邊定位兩種，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、支撐板3種。支撐pin靈活性較強、 局限性較小，目前較常用；支撐塊、支撐板局限較多，一般用在

14、單面制程。 10mm 10mm sp18頂pin設置極限 mpm頂pin設置極限 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、下壓深度、摧行距離、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(diào)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。 mpm：機臺尺寸： l*w*h=1168.4*1606.3*1636.7mm 可生產(chǎn)pcb尺寸：min 50.8*50.8 max 508*406

15、mm 理論單板印刷循環(huán)時間：11s+印刷行程時間 工作模式：使用金屬刮刀、鋼網(wǎng)，pcb通過 真空吸著固定。 mpm up2000 smt印刷機 smt印刷機 sp18 sp18：機器尺寸 l*w*h=1100*1536*1430mm 可生產(chǎn)pcb尺寸：min 50*50mm max 510*460mm 可生產(chǎn)pcb厚度：0.34mm 理論印刷循環(huán)時間：8s+印刷過程時間 工作模式：采用金屬刮刀、鋼網(wǎng)印刷。有等速、多階段、 高速多重三種脫模方式。pcb通過軌道邊夾緊固定。 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

16、網(wǎng)的x、y、精細調(diào)整，使基板焊盤圖形與鋼網(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 1323mm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(zhì)量不利。 在生產(chǎn)中作業(yè)員每半個小時檢查一次網(wǎng)板

17、上的錫膏條的高度，每 半小時將網(wǎng)板上超出刮刀長度外的錫膏用電木刮刀移到網(wǎng)板的前端 并均勻分布錫膏。 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(zhì)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(jié)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(guān)系，有窄間距，高密度圖 形時，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(guān)系，降

18、速度相當于增加壓力， 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。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(guān)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(guān)系到 印刷質(zhì)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，

19、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(zhì)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(zhì)量的主要因素 1.首先是鋼網(wǎng)質(zhì)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

20、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(zhì)量。 2.其次是錫膏質(zhì)量：錫膏的粘度、印刷性（滾動性、轉(zhuǎn)移性）、常溫下的使用壽命等都會 影響印刷質(zhì)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(guān)系，因此只有正確控制這些參數(shù)，才能保證錫膏的印刷質(zhì)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