[高效管理]SMT關(guān)鍵工序的工藝控制

1、焊膏是保證SMT質(zhì)量的關(guān)鍵工序。目前一般都采用模板印刷。 據(jù)資料統(tǒng)計，在PCB設(shè)計正確、元器件和印制板質(zhì)量有保證的前提下，表面組裝質(zhì)量問題中有70%的質(zhì)量問題出在印刷工藝。焊膏和貼片膠都是觸變流體，具有粘性。當刮刀以一定速度和角度向前移動時，對焊膏產(chǎn)生一定的壓力，推動焊膏在刮板前滾動，產(chǎn)生將焊膏注入網(wǎng)孔或漏孔所需的壓力，焊膏的粘性摩擦力使焊膏在刮板與網(wǎng)板交接處產(chǎn)生切變，切變力使焊膏的粘性下降，使焊膏順利地注入網(wǎng)孔或漏孔。刮板 焊膏模板PCB a焊膏在刮板前滾動前進 b產(chǎn)生將焊膏注入漏孔的壓力 c切變力使焊膏注入漏孔 X Y F 刮刀的推動力F可分解為 推動焊膏前進分力X和 將焊膏注入漏孔的壓力

2、Y d焊膏釋放（脫模）圖1-3 焊膏印刷原理示意圖 刮板 脫模(a) 模板開口尺寸：開口面積B與開口壁面積A比0.66時焊膏釋放（脫模）順利。 (b) 焊膏黏度：焊膏與PCB焊盤之間的粘合力Fs焊膏與開口壁之間的摩擦力Ft時焊膏釋放順利。(c) 開口壁的形狀和光滑度：開口壁光滑、喇叭口向下或垂直時焊膏釋放順利。 圖1-4 放大后的焊膏印刷脫模示意圖Ft焊膏與PCB焊盤之間的與開口面積、焊膏黏度有關(guān)Fs焊膏與開口壁之間的與開口壁面積、光滑度有關(guān)A焊膏與模板之間的接觸；B焊膏與PCB焊盤之間的接觸面積()PCB開口壁面積A開口面積B (a) 垂直開口 (b) 喇叭口向下 (c) 喇叭口向上 易脫模

3、 易脫模 脫模差圖1-5 模板開口形狀示意圖 橡膠刮刀有一定的揉性，用于絲網(wǎng)印刷以及模板表面不太平整、例如經(jīng)過減薄處理（有凹面）或印制板上已經(jīng)做好倒裝片的（模板上加工了凸起保護）模板印刷。 橡膠刮刀的硬度： 肖氏（shore）75度 85度。 金屬刮刀耐磨、使用壽命長（約10萬次，是聚胺酯的10倍左右）。用于平整度好的金屬模板印刷；適宜各種間距、密度的印刷，特別對窄間距、高密度印刷質(zhì)量比較高，而且使用壽命長，應用最廣泛。 橡膠刮刀的形狀有菱形和拖尾形兩種。 是將10mm10mm的方形聚胺脂夾在支架中間，前后呈45角。菱形刮刀可采用單刮刀作雙向印刷。刮刀在每個行程末端可跳過焊膏。菱形刮刀的焊膏量

4、不易控制，并容易污染刮刀頭。 一般都采用雙刮刀形式。刮刀的角度一般為45 60。 RUB MET 橡膠刮刀 金屬刮刀 圖2-7 各種不同形狀的刮刀示意圖手動刮刀（刮刀只能作一個方向印刷） 單向印刷時有一塊刮刀是印刷用的，另一塊刮刀是作為回料用的； 雙向印刷時兩塊刮板進行交替往返印刷。 都是開放式印刷，焊膏暴露在空氣中，在刮刀的推動下在模板表面來回滾動。有單向印刷和雙向印刷兩種印刷方式。 隨著SMT向高密度、窄間距、無鉛焊接的發(fā)展，對印刷精度、速度以及印刷質(zhì)量有了進一步的要求。印刷設(shè)備和技術(shù)也在不斷地改進和發(fā)展。出現(xiàn)了各種密封式的印刷技術(shù)。最初有英國DEK公司和美國MPM公司推出的刮刀旋轉(zhuǎn)45以

5、及密封式ProFlow（捷流）導流包印刷技術(shù)。最近日本Minami公司和Hitachi公司相繼推出了單向旋轉(zhuǎn)和雙向密閉型印刷技術(shù)，見圖2-8。這些新技術(shù)適合免清洗、無鉛焊接、高密度、高速度印刷的要求。(a) 傳統(tǒng)開放式 (b) 單向旋轉(zhuǎn)式 (c) 固定壓入式 (d) 雙向密閉型圖2-8 各種不同形式的印刷技術(shù)示意圖 模板印刷是接觸印刷，因此模板厚度與開口尺寸確定了焊膏的印刷量。焊膏量過多會產(chǎn)生橋接，焊膏量過少會產(chǎn)生焊錫不足或虛焊。模板開口形狀以及開口是否光滑也會影響脫模質(zhì)量。 焊膏的黏度、印刷性（滾動性、轉(zhuǎn)移性）、觸變性、常溫下的使用壽命等都會影響印刷質(zhì)量。 刮刀速度、刮刀壓力、刮刀與網(wǎng)板的角

6、度以及焊膏的黏度之間都存在一定的制約關(guān)系，因此只有正確控制這些參數(shù)，才能保證焊膏的印刷質(zhì)量。 在印刷高密度窄間距產(chǎn)品時，印刷機的印刷精度和重復印刷精度也會起一定的作用。 環(huán)境溫度過高會降低焊膏黏度，濕度過大時焊膏會吸收空氣中的水分，濕度過小時會加速焊膏中溶劑的揮發(fā)，環(huán)境中灰塵混入焊膏中會使焊點產(chǎn)生針孔。 從以上分析中可以看出，影響印刷質(zhì)量的因素非常多，而且印刷焊膏是一種。 焊膏的量隨時間而變化，如果不能及時添加焊膏的量，會造成焊膏漏印量少，圖形不飽滿。 焊膏的黏度和質(zhì)量隨時間、環(huán)境溫度、濕度、環(huán)境衛(wèi)生而變化； 模板底面的清潔程度及開口內(nèi)壁的狀態(tài)不斷變化； (1)加工合格的模板 (2)選擇適合工

7、藝要求的焊膏并正確使用焊膏 (3)印刷工藝控制 模板厚度與開口尺寸基本要求: （IPC7525標準） T W L : 開口寬度(W)/模板厚度(T)1.5 : 開口面積(WL)/孔壁面積2(L+W)T 0.66 與刮刀移動方向垂直的模板開口，因刮刀通過的時間短，焊膏難以被填入，常造成焊膏量不足。因此，模板開口長度方向與刮刀移動方向垂直模板開口長度方向與刮刀移動方向平行平行垂直 不同的產(chǎn)品要選擇不同的焊膏。（a）根據(jù)產(chǎn)品本身的價值和用途，高可靠產(chǎn)品選擇高質(zhì)量的焊膏。（b）根據(jù)PCB和元器件存放時間和表面氧化程度選擇焊膏的活性。 一般采用RMA級；高可靠性產(chǎn)品選擇R級；PCB 、元器件存放時間長，

8、表面嚴重氧化，應采用RA級，焊后清洗。（c）根據(jù)組裝工藝、印制板、元器件的具體情況選擇合金組分。 一般鍍鉛錫印制板采用63Sn/37Pb；鈀金或鈀銀厚膜端頭和引腳可焊性較差的元器件、要求焊點質(zhì)量高的印制板采用62Sn/36Pb /2Ag；水金板一般不要選擇含銀的焊膏；(金與焊料中的錫形成金錫間共價化合物AuSn4，焊料中金的含量超過3%會使焊點變脆，用于焊接的金層厚度1m。)（d）根據(jù)產(chǎn)品對清潔度的要求來選擇是否采用免清洗。 免清洗工藝要選用不含鹵素或其它強腐蝕性化合物的焊膏； 高可靠、航天、軍工、儀器儀表以及涉及生命安全的醫(yī)用器材要采用水清洗或溶劑清洗的焊膏，焊后必須清洗干凈。（e）BGA和

9、CSP一般都需要采用高質(zhì)量的免清洗焊膏；（f）焊接熱敏元件時，應選用含鉍的低熔點焊膏。常用焊膏的合金粉末顆粒尺寸分為四種粒度等級，窄間距時一般選擇2045m。 SMD引腳間距和焊料顆粒的關(guān)系38m的顆粒應少于1%2038 445m的顆粒應少于1%2545 375m的顆粒應少于1%4575 2150m的顆粒應少于1%75150 1微粉顆粒要求大顆粒要求80%以上合金粉末顆粒尺寸（m） 合金粉末類型 細小顆粒的焊膏印刷性比較好，特別對于高密度、窄間距的產(chǎn)品，由于模板開口尺寸小，必須采用小顆粒合金粉末，否則會影響印刷性和脫摸性。小顆粒合金粉的優(yōu)點：印刷性好，印刷圖形的清晰度高。 缺點：易塌邊，表面積

10、大，易被氧化。 長方形 圓形開口 球形顆粒的特點：焊膏粘度較低，印刷性好。球形顆粒的表面積小，含氧量低，有利于提高焊接質(zhì)量，但印刷后焊膏圖形容易塌落。適用于高密度窄間距的模板印刷，滴涂工藝。目前一般都采用球形顆粒。 不定形顆粒的特點：合金粉末組成的焊膏粘度高，印刷后焊膏圖形不易塌落，但印刷性較差。不定形顆粒的表面積大，含氧量高，影響焊接質(zhì)量和焊點亮度。只適用于組裝密度較低的場合。因此目前一般都不采用不定形顆粒。可用于穿心電容等較大焊接點場合。 例如模板印刷工藝應選擇高黏度焊膏、點膠工藝選擇低黏度焊膏，高密度印刷要求高黏度。 焊膏粘度 焊膏是一種觸變性流體，在外力的作用下能產(chǎn)生流動。 粘度是焊膏

11、的主要特性指標，它是影響印刷性能的重要因素：粘度太大，焊膏不易穿出模板的漏孔，印出的圖形殘缺不全。粘度太小，印刷后焊膏圖形容易塌邊。 影響焊膏粘度的主要因素：合金焊料粉的百分含量：（合金含量高，粘度就大；焊劑百分含量高，粘度就小。 ）粉末顆粒度（顆粒大，粘度減小；顆粒減小，粘度增加）溫度（溫度增加，粘度減小；溫度降低，粘度增加）(a) 合金焊料粉含量與黏度的關(guān)系(b) 溫度對黏度的影響(c) 合金粉末粒度對黏度的影響粘度粘度粘度合金粉末含量（wt%）T（） 粒度（m）(a) (b) (c) 焊膏是觸變性流體，焊膏的塌落度主要與焊膏的粘度和觸變性有關(guān)。觸變指數(shù)高，塌落度小；觸變指數(shù)低，塌落度大。

12、 影響觸變指數(shù)和塌落度主要因素： 合金焊料與焊劑的配比，即合金粉末在焊膏中的重量百分含量； 焊劑載體中的觸變劑性能和添加量； 顆粒形狀、尺寸。 工作壽命是指在室溫下連續(xù)印刷時，焊膏的粘度隨時間變化小，焊膏不易干燥，印刷性（滾動性）穩(wěn)定；同時焊膏從被涂敷到PCB上后到貼裝元器件之前保持粘結(jié)性能；再流焊不失效。一般要求在常溫下放置1224小時，至少4小時，其性能保持不變。 儲存期限是指在規(guī)定的保存條件下，焊膏從生產(chǎn)日期到使用前性能不嚴重降低，能不失效的正常使用之前的保存期限，一般規(guī)定在210下保存一年，至少36個月。a) 必須儲存在510的條件下；b) 要求使用前一天從冰箱取出焊膏（至少提前2小時

13、），待焊膏達到室溫后才能打開容器蓋，防止水汽凝結(jié)；c) 使用前用不銹鋼攪拌棒將焊膏攪拌均勻，攪拌棒一定要清潔；d) 添加完焊膏后，應蓋好容器蓋；e) 免清洗焊膏不能使用回收的焊膏，如果印刷間隔超過1小時，須將焊膏從模板上拭去。將焊膏回收到當天使用的容器中；f) 印刷后盡量在4小時內(nèi)完成再流焊。g) 免清洗焊膏修板后不能用酒精檫洗；h) 需要清洗的產(chǎn)品，再流焊后應當天完成清洗；i) 印刷操作時，要求拿PCB的邊緣或帶手套，以防污染PCB。j) 回收的焊膏與新焊膏要分別存放 通過人工對工作臺或?qū)δ０遄鱔、Y、的精細調(diào)整，使PCB的焊盤圖形與模板漏孔圖形完全重合。 角度越小，向下的壓力越大，容易將焊

14、膏注入漏孔中，但也容易使焊膏污染模板底面，造成焊膏圖形粘連。一般為4560。目前自動和半自動印刷機大多采用60。 焊膏的滾動直徑h 915mm較合適。 h 過小不利于焊膏漏印（印刷的填充性） h 過大，過多的焊膏長時間暴露在空氣中不斷滾動，對焊膏質(zhì)量不利。 焊膏的投入量應根據(jù)刮刀的長度加入。根據(jù)PCB組裝密度（每快PCB的焊膏用量），估計出印刷100快還是150快添加一次焊膏。 刮刀運動方向h 焊膏高度（滾動直徑） 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，可能會發(fā)生兩種情況：第種情況是由于刮刀壓力小，刮刀在前進過程中產(chǎn)生的向下的Y分力也小，會造成漏印量不足

15、；第種情況是由于刮刀壓力小，刮刀沒有緊貼模板表面，印刷時由于刮刀與PCB之間存在微小的間隙，因此相當于增加了印刷厚度。另外壓力過小會使模板表面留有一層焊膏，容易造成圖形粘連等印刷缺陷。因此。 金屬刮刀的壓力應比橡膠刮刀的壓力大一些，一般大1.21.5倍。橡膠刮刀的壓力過大，印刷時刮刀會壓入開口中，造成印刷量減少，特別是大尺寸的開口。因此加工模板時，可將大開口中間加一條小筋。 緊固金屬刮刀時，緊固程度要適當。用力過大由于應力會造成刮刀變形，影響刮刀壽命。再流焊時，由于熱過孔和大面積對于大面積 由于刮刀速度與焊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)過模板開口的

16、時間太短，焊膏不能充分滲入開口中，容易造成焊膏圖形不飽滿或漏印的印刷缺陷。 在刮刀角度一定的情況下，印刷速度和刮刀壓力存在一定的關(guān)系，降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。 有窄間距、高密度圖形時，要慢一些。 為了提高窄間距、高密度印刷質(zhì)量，日立公司推出“加速度控制”方法隨印刷工作臺下降行程，對下降速度進行變速控制。分離速度增加時，模板與PCB間變成負壓，焊膏與焊盤的凝聚力小，使部分焊膏粘在模板底面和開口壁上，造成少印和粘連。分離速度減慢時，PCB與模板間的負壓變小，焊膏的凝聚力大，而使焊膏很容易脫離模板開口壁，印刷狀態(tài)良好。卷入殘留焊膏大氣壓負壓模板分離粘著力凝聚力經(jīng)常

17、清洗模板底面也是保證印刷質(zhì)量的因素。應根據(jù)焊膏、模板材料、厚度及開口大小等情況確定清洗模式清洗頻率。（1濕1干或2濕1干等，印20塊清洗一次或印1塊清洗一次等） 模板污染主要是由于焊膏從開口邊緣溢出造成的。如果不及時清洗，會污染PCB表面，模板開口四周的殘留焊膏會變硬，嚴重時還會堵塞開口。 手工清洗時，順開口長度方向效果較好。建立檢驗制度 必須嚴格首件檢驗。 有BGA、CSP、高密度時每一塊PCB都要檢驗。 一般密度時可以抽檢。印刷焊膏取樣規(guī)則批次范圍取樣數(shù)量不合格品的允許數(shù)量1500130501320050132011000080210001350001253 表1 不良品的判定和調(diào)整方法

18、6 SMT不銹鋼激光模板制作外協(xié)程序及工藝要求 印刷模板，又稱漏板、鋼板，它是用來定量分配焊膏，是保證焊膏印刷質(zhì)量的的關(guān)鍵工裝。 金屬模板的制造方法: （1）化學腐蝕法（減成法）錫磷青銅、不銹鋼板。 （2）激光切割法不銹鋼、高分子聚脂板。 （3）電鑄法（加成法）鎳板。0201、0.3mmQFP、CSP等器件1.價格昂貴2.制作周期長1.尺寸精度高2.窗口形狀好3.孔壁光滑鎳電鑄法0.5mmQFP、 BGA、CSP等器件1.價格較高2.孔壁有時會有毛刺，需化學拋光加工1.尺寸精度高2.窗口形狀好3.孔壁較光潔不銹鋼高分子聚脂激光法0.65mmQFP以上的器件1.窗口圖形不夠好2.孔壁不光滑3.模

19、板尺寸不宜過大價廉錫磷青銅易加工錫磷青銅不銹鋼化學腐蝕法適用對象缺點優(yōu)點基材方法 在表面組裝技術(shù)中，焊膏的印刷質(zhì)量直接影響表面組裝板的加工質(zhì)量。在焊膏印刷工藝中不銹鋼模板的加工質(zhì)量又直接影響焊膏的印刷質(zhì)量，模板厚度與開口尺寸決定了焊膏的印刷量。而不銹鋼激光模板均需要通過外協(xié)加工制作，因此在外協(xié)加工前必須正確填寫“激光模板加工協(xié)議”和“SMT模板制作資料確認表”，選擇恰當?shù)哪０搴穸群驮O(shè)計開口尺寸等參數(shù)，以確保焊膏的印刷質(zhì)量。下面介紹不銹鋼激光模板制作的外協(xié)程序及模板制作工藝要求中各種參數(shù)的確定方法：8.4.1 向模板加工廠索取“激光模板加工協(xié)議”和“SMT模板制作資料確認表 目前國內(nèi)不銹鋼激光模

20、板加工廠主要有以下幾個廠家：* 深圳允升吉電子有限公司（聯(lián)系電話 北京四方利華科技發(fā)展有限公司（聯(lián)系電話* 深圳光韻達實業(yè)有限公司（聯(lián)系電話* 深圳光宏電子有限公司 （聯(lián)系電話* 臺灣正中印刷器材有限公司（天津聯(lián)系電5.2 給模板加工廠發(fā)E-Mail(用CAD軟盤)或郵寄膠片5.2.1 要求E-Mail傳送的文件： a 純貼片的焊盤層 （PADS）； b 與貼片元件的焊盤相對應的絲印層（SILK）； c 含PCB邊框的頂層（TOP）； d 如果是拼板，需給

21、出拼板圖；5.2.2 郵寄黑白膠片的要求 （當沒有CAD文件時，可以郵寄黑白膠片） a 含PCB邊框純貼片的焊盤層 （PADS）黑白膠片，如果是拼板，需給出拼板膠片。 b 必須注明印刷面5.3 按照模板加工廠的要求填寫“激光模板加工協(xié)議”和“SMT模板制作資料確認表”，并傳真給模板加工廠，還可以打電話說明加工要求?！癝MT模板制作資料確認表”填寫方法（即模板制作工藝要求的確定方法）：5.3.1 確認印刷面； 模板加工時要求喇叭口向下，有利于印刷后焊膏脫模，以保證印刷的焊膏圖形完整，邊緣清晰，從而提高印刷質(zhì)量。因此要求與模板加工廠確認印刷面。（如果喇叭口向上，脫模時容易從倒角處帶出焊膏，使焊膏圖

22、形不完整）。 確認方法：將含PCB邊框的頂層（TOP）或絲印層（SILK）的圖形發(fā)傳真給對方，在確認表上確認該面是否印刷面。也可在圖紙上標明該面是否印刷面。5.3.2 確認焊盤圖形是否正確如有不需要開口的圖形，應在確認表上確認，并在傳真的圖紙上注明。5.3.3.模板的厚度； 模板印刷是接觸印刷，印刷時不銹鋼模板的底面接觸PCB表面，因此模板的厚度就是焊膏圖形的厚度，模板厚度是決定焊膏量的關(guān)鍵參數(shù)，因此必須正確選擇模板厚度。另外，可以通過適當修改開口尺寸來彌補不同元器件對焊膏量的不同需求。總之，模板的厚度與開口尺寸決定了焊膏的印刷量。 模板厚度應根據(jù)印制板組裝密度、元器件大小、引腳（或焊球）之間

23、的間距進行確定。大的Chip元件以及PLCC要求焊膏量多一些,則模板厚度厚一些；小的Chip元件以及窄間距QFP和窄間距BGA（BGA）、CSP要求焊膏量少一些,則模板厚度薄一些。0.12 0.1 0603 0.30.150.120.65,0.51608，10050.21.27-0.83216，2125不銹鋼板厚度（mm）SMD引腳間距（mm）Chip元件尺寸 但通常在同一塊PCB上既有1.27mm以上一般間距的元器件，也有窄間距元器件，1.27mm以上間距的元器件需要0.2mm厚，窄間距的元器件需要0.150.1mm厚，這種情況下可根據(jù)PCB上多數(shù)元器件的的情況決定不銹鋼板厚度，然后通過對個

24、別元器件焊盤開口尺寸的擴大或縮小進行調(diào)整焊膏的漏印量。 如果在同一塊PCB上元器件要求焊膏量懸殊比較大時，可以對窄間距元器件處的模板進行局部減薄處理，但減薄工藝的加工成本高一些，因此可以采用折中的方法，不銹鋼板厚度可取中間值。例如同一塊PCB上有的元器件要求0.2mm厚，另一些元器件要求0.150.12mm厚，此時不銹鋼板厚度可選擇0.18mm。填寫確認表時對一般間距元器件的開口可以1:1，對要求焊膏量多的大Chip元件以及PLCC的開口面積應擴大10%。對于引腳間距為0.65 mm 、0.5mm的QFP等器件，其開口面積應縮小10%。5.3.4 網(wǎng)框尺寸； 網(wǎng)框尺寸是根據(jù)印刷機的框架結(jié)構(gòu)尺寸

25、確定的。一般情況下網(wǎng)框尺寸應與印刷機網(wǎng)框尺寸相同，特殊情況下例如當印制板尺寸很小或印刷面積很小時，可以使用小于設(shè)備網(wǎng)框尺寸的小尺寸網(wǎng)框，但設(shè)備必須配有網(wǎng)框適配器，否則不可使用小尺寸網(wǎng)框。 舉例：DEK260印刷機的印刷面積及網(wǎng)框尺寸： a 最大PCB尺寸：420 mm450mm； b 最大印刷面積：420 mm420mm； c 模板邊框尺寸：23英寸23英寸（584mm584mm）； d 邊框型材規(guī)格：25.4mm38.1mm； e 邊框鉆孔尺寸和位置見圖1。 圖1 DEK260印刷機模板邊框鉆孔尺寸和位置示意圖 25mm M64 25mm 另外考慮到刮刀起始位置和焊膏流動，在不銹鋼板漏印圖形

26、四圍應留有刮刀和焊膏停留的尺寸，一般情況漏印圖形四周與網(wǎng)板粘接膠的邊緣之間至少要留有40mm以上距離，見圖2。具體留多少尺寸應根據(jù)不同印刷機確定。有些印刷機需要留有65mm。 網(wǎng)框 不銹鋼絲網(wǎng) 40mm 粘接膠 不銹鋼板 漏印圖形區(qū)域 圖2 漏印圖形位置要求示意圖5.3.5 PCB位置 指印刷圖形放在模板的什么位置：以PCB外形居中；或以焊盤圖形居中；或有特殊要求，如在同一塊模板上加工兩種以上PCB的圖形等。 （a） 一般情況下應以焊盤圖形居中，以焊盤圖形居中印刷時能選用小尺寸的刮刀，可以節(jié)省焊膏，還可以減少焊膏鋪展面積，從而減少焊膏與空氣接觸面積，有利于防止焊膏中溶劑揮發(fā)。 （b） 當印制板

27、尺寸比較大，而焊盤圖形的位置集中在PCB的某一邊時，應采用以PCB外形居中，如果以焊盤圖形居中，印刷時可能會造成印制板超出印刷機工作臺的工作范圍。 c 當PCB尺寸很小或焊盤圖形范圍很小時，可將雙面板的圖形或幾個產(chǎn)品的漏印圖形加工在同一塊模板上，這樣可以節(jié)省模板加工費。但必須給加工廠提供幾個產(chǎn)品圖形在模板上的布置要求，用文字說明或用示意圖說明，見圖3。 兩個產(chǎn)品的圖形間距 產(chǎn)品1 （1020mm即可） 產(chǎn)品2圖3 幾個產(chǎn)品的漏印圖形加工在同一塊模板上示意圖5.6 Mark的處理方式（是否需要Mark,放在模板的哪一面等）； 模板上的Mark圖形是全自動印刷機在印刷每一塊PCB前進行PCB基準校

28、準用的，因此半自動印刷機模板上不需要制作Mark圖形；全自動印刷機必須制作Mark圖形，至于放在模板的哪一面，應根據(jù)印刷機具體構(gòu)造（攝象機的位置）而定。5.3.7 是否拼板，以及拼板要求如果是拼板應給出拼板的PCB文件。5.3.8 插裝焊盤環(huán)的要求； 由于插裝元器件采用再流焊工藝時，比貼裝元器件要求較多的焊膏量，因此如果有插裝元器件需要采用再流焊工藝時，可提出特殊要求。5.3.9 測試點的開口要求根據(jù)設(shè)計要求提出測試點是否需要開口等要求。5.3.10 對焊盤開口尺寸和形狀的修改要求 引腳間距、元件尺寸、焊盤尺寸、模板開口尺寸與模板厚度之間是存在一定關(guān)系的。焊膏的印刷量與模板厚度、開口尺寸成正比

29、，各種元器件對模板厚度與開口尺寸有不同要求，參考表1。 表1 各種元器件對模板厚度與開口尺寸要求參考表 元件類型元件類型 引腳間距引腳間距元件尺寸元件尺寸 （mmmm） 焊盤寬度焊盤寬度 焊盤直徑焊盤直徑 （mmmm） 焊盤長度焊盤長度 焊盤直徑焊盤直徑 （mmmm） 開口寬度開口寬度 開口直徑開口直徑 （mmmm） 開口長度開口長度 開口直徑開口直徑 （mmmm） 模板厚度模板厚度 （mmmm） PLCCPLCC、SOJSOJ 1.271.27 0.650.65 2.002.00 0.60.6 1.951.95 0.20.2 QFPQFP 0.6350.635 0.350.35 1.5 1.

30、5 0.30.3 1.451.45 0.150.15- -0.180.18 QFPQFP 0.5 0.5 0.250.25 1.251.25 0.220.22 1.21.2 0.10.1- -0.150.15 ChipChip 2 21.251.25 1.251.25 2.002.00 1.21.2 1.951.95 0.150.15- -0.20.2 10051005 1 10.50.5 0.50.5 0.650.65 0.450.45 0.60.6 0.10.1 BGABGA 1.271.27 0.80.8 圓形圓形 0.80.8 圓形圓形 0.750.75 圓形圓形 0.750.75 圓

31、形圓形 0.150.15- -0.20.2 B BGAGA/ /CSPCSP 0.50.5 0.30.3 圓形圓形 0.30.3 圓形圓形 0.280.28 方形方形 0.280.28 方形方形 0.080.08- -0.120.12 Flip ChipFlip Chip 0.250.25 0.120.12 圓形圓形 0.120.12 圓形圓形 0.120.12 方形方形 0.120.12 方形方形 0.080.08- -0.10.1 。 在沒有高密度、窄間距情況下，模板開口寬度與開口面積都比較大，在印刷過程中，刮刀在模板上刮動時，焊膏被擠壓到模板的開孔中，當印制板脫離模板的過程中，擠壓到開孔

32、中的焊膏能完全從開孔壁上釋放出來，焊膏流入印制板的焊盤上，形成完整的焊料圖形，因此能保證焊膏的印刷量和焊膏圖形的質(zhì)量。 但在高密度、窄間距印刷時，由于開口尺寸極小，在正常的刮刀壓力和移動速度下，焊膏經(jīng)過模板開口處時不能完全、甚至不能從開孔壁上釋放出來與PCB的焊盤接觸，造成漏印或焊膏量不足。 雖然增加刮刀壓力和減慢刮刀移動速度能提高印刷質(zhì)量，但這樣做會影響印刷效率，同時也不能完全保證印刷質(zhì)量。5.3.10 為了正確控制焊膏的印刷量和焊膏圖形的質(zhì)量，高密度、窄間距情況下還必須首先保證模板開口寬度與模板厚度的比率1.5，模板開口面積與開口四周孔壁面積的比率0.66（IPC7525標準），這是模板開

33、口設(shè)計最基本的要求，見圖4。 T L W 圖4 高密度、窄間距印刷時模板開口尺寸基本要求示意圖 開口寬度(W)/模板厚度(T)1.5 開口面積(WL)/孔壁面積2(L+W)T 0.66 （IPC7525標準） 實際生產(chǎn)中，在同一塊印制板上往往有各種不同的元器件，它們對焊膏量的要求也不同。因此，確定了模板厚度以后，針對不同的印制板的具體情況，對焊盤開口形狀和尺寸應提出不同的修改要求，例如： a 當沒有窄間距情況下模板的開口形狀和尺寸與其相對應的焊盤相同即可； b 當使用免清洗焊膏，采用免清洗工藝時，為了提高印刷質(zhì)量，模板的開口尺寸應縮小510%； c 當在同一塊PCB上元器件要求焊膏量懸殊比較大

34、時，例如在同一塊PCB上既有1.27mm以上一般間距的元器件，也有窄間距元器件，首先根據(jù)PCB上多數(shù)元器件的的情況決定不銹鋼板厚度，然后根據(jù)PCB上元器件的具體情況應說明哪些元件1:1開口；哪些元件需要擴大或縮小開口，并給出擴大或縮小百分比； d 適當?shù)拈_口形狀可改善貼裝效果，例如當Chip元件尺寸小于1005、0603時，由于兩個焊盤之間的距離很小，貼片時兩端焊盤上的焊膏在元件底部很容易粘連，再流焊后很容易產(chǎn)生元件底部的橋接和焊球。因此加工模板時可將一對矩形焊盤開口的內(nèi)側(cè)修改成尖角形或梯形，減少元件底部的焊膏量，這樣可以改善貼片時元件底部的焊膏粘連，見圖5。具體修改方案可參照模板加工廠的“印

35、焊膏模板開口設(shè)計”資料來確定。 矩形焊盤 將焊盤開口內(nèi)側(cè)修改成尖角形或弓形 圖5 Chip元件模板開口修改方案示意圖用鋼板的開口尺寸和形狀來減少印刷缺陷貼片前貼片后易粘連修改方法1修改方法2ACDBbcedf用鋼板的開口尺寸和形狀來調(diào)整錫量和元件位置0.260.300.240.150.310.200.150.600.080.230.350.265.3.11 有無電拋光工藝要求 電拋光工藝用于開口中心距0.5mm以下的模板，用于去除激光加工的毛刺。當引腳間距為0.4mm、0.3mm的QFP和CSP等情況時需要采用電拋光工藝 。 電拋光工藝不是每個模板加工廠都具備的，如果有此項要求，應在加工前與模

36、板加工廠確認。5.3.12 用途（說明加工的模板用于印刷焊膏還是印刷貼片膠）5.3.13 是否需要模板刻字（可以刻PCB板的產(chǎn)品代號、模板厚度、加工日期等信息，不刻透）； 以上要求可以在“SMT模板制作資料確認表”中填寫，有些特殊要求，如在同一塊模板上加工兩種以上PCB的圖形時可以畫示意圖，又如不需要開口的圖形可以打印出含PCB邊框的純貼片元件焊盤圖并在圖上標注，也可以用文字說明。5.4 模板加工廠收到E-Mail和傳真后根據(jù)需方要求發(fā)回“請需方確認”的傳真5.5 如有問題再打電話或傳真聯(lián)系，直到需方確認后即可加工。5.6 一般情況36天左右（不同加工廠的交貨時間略不同）即可收到由模板加工廠特

37、快專遞寄來的模板。收到模板后應檢查模板的加工質(zhì)量，檢查內(nèi)容和方法如下。5.6.1 檢查網(wǎng)框尺寸是否符合要求，將模板平放在桌面上，用手彈壓不銹鋼網(wǎng)板表面，檢查繃網(wǎng)質(zhì)量，繃網(wǎng)越緊印刷質(zhì)量越好。另外還應檢查網(wǎng)框四周粘接質(zhì)量。5.6.2 舉起模板對光目檢，檢查模板開口的外觀質(zhì)量，有無明顯的缺陷，如開口的形狀、IC引腳相鄰開口之間距離有無異常。5.6.3 用放大鏡或顯微鏡檢查焊盤開口的喇叭口是否向下，開口四周內(nèi)壁是否光滑、有無毛刺，重點檢查窄間距IC引腳開口的加工質(zhì)量；5.6.4 將該產(chǎn)品的印制板放在模板下底面，用模板的漏孔對準印制板焊盤圖形，檢查圖形是否完全對準，有無多孔（不需要的開口）和少孔（遺漏的

38、開口）。5.7 如果發(fā)現(xiàn)問題，首先應檢查是否我方確認錯誤，然后檢查是否加工問題，如果發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，應及時反饋給模板加工廠，協(xié)商解決。1. a 元件正確b 位置準確c 壓力（貼片高度）合適。a 元件正確要求各裝配位號元器件的類型、型號、標稱值和極性等特征標記要符合產(chǎn)品的裝配圖和明細表要求，不能貼錯位置；b 位置準確元器件的端頭或引腳均和焊盤圖形要盡量對齊、居中，還要確保元件焊端接觸焊膏圖形。 兩個端頭的Chip元件自定位效應的作用比較大，貼裝時元件寬度方向有3/4以上搭接在焊盤上,長度方向兩個端頭只要搭接到相應的焊盤上并接觸焊膏圖形，再流焊時就能夠自定位，但如果其中一個端頭沒有搭接到焊盤上或沒有

39、接觸焊膏圖形，再流焊時就會產(chǎn)生移位或吊橋； 正確 不正確 BGA貼裝要求BGA的焊球與相對應的焊盤一一對齊；焊球的中心與焊盤中心的最大偏移量小于1/2焊球直徑。DD1/2焊球直徑c 壓力（貼片高度）貼片壓力（Z軸高度）要恰當合適 貼片壓力過小，元器件焊端或引腳浮在焊膏表面，焊膏粘不住元器件，在傳遞和再流焊時容易產(chǎn)生位置移動，另外由于Z軸高度過高，貼片時元件從高處扔下，會造成貼片位置偏移 ； 貼片壓力過大，焊膏擠出量過多，容易造成焊膏粘連，再流焊時容易產(chǎn)生橋接，同時也會由于滑動造成貼片位置偏移，嚴重時還會損壞元器件。 吸嘴高度合適吸嘴高度合適 吸嘴高度過高吸嘴高度過高 吸嘴高度過低吸嘴高度過低

40、（等于最大焊球直徑）（等于最大焊球直徑） 吸嘴吸嘴 元件元件 焊料顆粒焊料顆粒 PCB 吸嘴高度合適吸嘴高度合適 元件從高處扔下元件從高處扔下 貼片壓力過大貼片壓力過大 貼片壓力適當貼片壓力適當 元件移位元件移位 焊膏被擠出造成粘連、焊膏被擠出造成粘連、 元件移位、元件移位、 損壞元件損壞元件2. 自動貼裝機貼裝原理2.1 自動貼裝機的貼裝過程2.2 PCB基準校準原理2.3 元器件貼片位置對中方式與對中原理2.1 自動貼裝機的貼裝過程 輸入PCBPCB定位并基準校準貼裝頭拾取元器件元器件對中（通過飛行或固定CCD與標準圖象比較）貼裝頭將元件貼到PCB上 No 完成否？ Yes松開PCB輸出P

41、CB貼裝機頂視圖供料器吸嘴庫貼裝頭傳送帶 自動貼裝機貼裝時，元器件的貼裝坐標是以PCB的某一個頂角（一般為左下角或右下角）為源點計算的。而PCB加工時多少存在一定的加工誤差，因此在高精度貼裝時必須對PCB進行基準校準。 基準校準采用基準標志（Mark）和貼裝機的光學對中系統(tǒng)進行。 基準標志（Mark）分為PCB基準標志和局部基準標志。 局部 Mar PCB MarK PCB MarK是用來修正PCB加工誤差的。貼片前要給PCB Mark照一個標準圖像存入圖像庫中，并將PCB MarK的坐標錄入貼片程序中。貼片時每上一塊PCB，首先照PCB Mark，與圖像庫中的標準圖像比較：一是比較每塊PCB

42、 Mark圖像是否正確，如果圖像不正確，貼裝機則認為PCB的型號錯誤，會報警不工作；二是比較每塊PCB Mark的中心坐標與標準圖像的坐標是否一致，如果有偏移，貼片時貼裝機會自動根據(jù)偏移量（見圖5中X、Y）修正每個貼裝元器件的貼裝位置。以保證精確地貼裝元器件。 利用PCB Mar修正PCB加工誤差示意圖 Y Y1 Y0 Y X X1 X0 0 X 多引腳窄間距的器件，貼裝精度要求非常高，靠PCB Mar不能滿足定位要求，需要采用24個局部Mark單獨定位，以保證單個器件的貼裝精度。 元器件貼片位置對中方式有機械對中、激光對中、全視覺對中、激光與視覺混合對中。(1) 機械對中原理（靠機械對中爪對

43、中）(2) 激光對中原理（靠光學投影對中）(3) 視覺對中原理（靠CCD攝象，圖像比較對中） 貼片前要給每種元器件照一個標準圖像存入圖像庫中，貼片時每拾取一個元器件都要進行照相并與該元器件在圖像庫中的標準圖像比較：一是比較圖像是否正確，如果圖像不正確，貼裝機則認為該元器件的型號錯誤，會根據(jù)程序設(shè)置拋棄元器件若干次后報警停機；二是將引腳變形和共面性不合格的器件識別出來并送至程序指定的拋料位置；三是比較該元器件拾取后的中心坐標X、Y、轉(zhuǎn)角T與標準圖像是否一致，如果有偏移，貼片時貼裝機會自動根據(jù)偏移量修正該元器件的貼裝位置。 元器件貼片位置光學對中原理示意圖 offset (T) 元元件件中中心心

44、offset (Y) offset (X) 吸吸嘴嘴中中心心(1) 編程(2) 制作Mark和元器件圖像(3) 貼裝前準備(4) 開機前必須進行安全檢查，確保安全操作。(5) 安裝供料器(6) 必須按照設(shè)備安全技術(shù)操作規(guī)程開機(7) 首件貼裝后必須嚴格檢驗(8) 根據(jù)首件試貼和檢驗結(jié)果調(diào)整程序或重做視覺圖像(9) 設(shè)置焊前檢測工位或采用AOI(10) 連續(xù)貼裝生產(chǎn)時應注意的問題(11) 檢驗時應注意的問題 貼片程序編制得好不好，直接影響貼裝精度和貼裝效率。 貼片程序由拾片程序和貼片程序兩部分組成。 拾片程序就是告訴機器到哪里去拾片、拾什么樣封裝的元件、元件的包裝是什么樣的等拾片信息。其內(nèi)容包括

45、：每一步的元件名、每一步拾片的X、Y和轉(zhuǎn)角T的偏移量、供料器料站位置、供料器的類型、拾片高度、拋料位置、是否跳步。 貼片程序就是告訴機器把元件貼到哪里、貼片的角度、貼片的高度等信息。其內(nèi)容包括：每一步的元件名、說明、每一步的X、Y坐標和轉(zhuǎn)角T、貼片的高度是否需要修正、用第幾號貼片頭貼片、采用幾號吸嘴、是否同時貼片、是否跳步等，貼片程序中還包括PCB和局部Mark的X、Y坐標信息等。貼裝程序表拾片程序表元件庫 編程方法編程有離線編程和在線編程兩種方法。 對于有CAD坐標文件的產(chǎn)品可采用離線編程， 對于沒有CAD坐標文件的產(chǎn)品，可采用在線編程。 離線編程是指利用離線編程軟件和PCB的CAD設(shè)計文件

46、在計算機上進行編制貼片程序的工作。離線編程可以節(jié)省在線編程時間，減少貼裝機停機時間，提高設(shè)備的利用率，離線編程對多品種小批量生產(chǎn)特別有意義。 離線編程軟件由兩部分組成：CAD轉(zhuǎn)換軟件和自動編程并優(yōu)化軟件。 離線編程的步驟： PCB程序數(shù)據(jù)編輯 自動編程優(yōu)化并編輯 將數(shù)據(jù)輸入設(shè)備 在貼裝機上對優(yōu)化好的產(chǎn)品程序進行編輯 校對檢查并備份貼片程序。 在線編程是在貼裝機上人工輸入拾片和貼片程序的過程。拾片程序完全由人工編制并輸入，貼片程序是通過教學攝象機對PCB上每個貼片元器件貼裝位置的精確攝象，自動計算并記錄元器件中心坐標（貼裝位置），然后通過人工優(yōu)化而成。a PCB尺寸、源點等數(shù)據(jù)要準確；b 拾片與

47、貼片以及各種庫的元件名要統(tǒng)一；c 凡是程序中涉及到的元器件，必須在元件庫、包裝庫、供料器庫、托盤庫、托盤料架庫、圖像庫建立并登記，各種元器件所需要的吸嘴型號也必須在吸嘴庫中登記；d 建立元件庫時，元器件的類型、包裝、尺寸等數(shù)據(jù)要準確；e 在線編程時所輸入元器件名稱、位號、型號等必須與元件明細和裝配圖相符；編程過程中，應在同一塊PCB上連續(xù)完成坐標的輸入，重新上PCB或更換新PCB都有可能造成貼片坐標的誤差。輸入數(shù)據(jù)時應經(jīng)常存盤，以免停電或誤操作而丟失數(shù)據(jù)；f 在線編程時人工優(yōu)化原則 換吸嘴的次數(shù)最少。 拾片、貼片路徑最短。 多頭貼裝機還應考慮每次同時拾片數(shù)量最多。g 對離線編程優(yōu)化好的程序復制

48、到貼裝機后根據(jù)具體情況應作適當調(diào)整，例如： 對排放不合理的多管式振動供料器根據(jù)器件體的長度進行重新分配，盡量把器件體長度比較接近的器件安排在同一個料架上。并將料站排放得緊湊一點，中間盡量不要有空閑的料站，這樣可縮短拾元件的路程； 把程序中外形尺寸較大的多引腳窄間距器件例如160條引腳以上的QFP，大尺寸的PLCC、BGA以及長插座等改為Single Pickup單個拾片方式,這樣可提高貼裝精度。h 無論離線編程或在線編程的程序，編程結(jié)束后都必須按工藝文件中元器件明細表進行校對檢查，校對檢查完全正確后才能進行生產(chǎn)。主要檢查以下內(nèi)容： 校對程序中每一步的元件名稱、位號、型號規(guī)格是否正確。對不正確處

49、按工藝文件進行修正； 檢查貼裝機每個供料器站上的元器件與拾片程序表是否一致； 將完全正確的產(chǎn)品程序拷貝到備份軟盤中保存； Mark圖像做得好不好，直接影響貼裝精度和貼裝效率，如果Mark圖像做得虛，也就是說，Mark圖像與Mark的實際圖形差異較大時，貼片時會不認Mark而造成頻繁停機，因此對制作Mark圖像有以下要求：a Mark圖形尺寸要輸入正確；b Mark的尋找范圍要適當，過大時會把PCB上Mark附近的圖形劃進來，造成與標準圖像不一致，過小時會造成某些PCB由于加工尺寸誤差較大而尋找不到Mark； c 照圖像時各光源的光亮度一定要恰當，顯示OK以后還要仔細調(diào)整；d 使圖像黑白分明、邊

50、緣清晰；e 照出來的圖像尺寸與Mark圖形的實際尺寸盡量接近。 元器件視覺圖像做得好不好，直接影響貼裝效率，如果元器件視覺圖像做得虛（失真），也就是說，元器件視覺圖像的尺寸與元器件的實際差異較大時，貼片時會不認元器件出現(xiàn)拋料棄件現(xiàn)象，從而造成頻繁停機，因此對制作元器件視覺圖像有以下要求： a 元器件尺寸要輸入正確； b 元器件類型的圖形方向與元器件的拾取方向一致； c 失真系數(shù)要適當； d 照圖像時各光源的光亮度一定要恰當，顯示OK以后還要仔細調(diào)整； e 通過仔細調(diào)整燈光，使圖像黑白分明、邊緣清晰； f 照出來的圖像尺寸與元器件的實際尺寸盡量接近。 g 做完元器件視覺圖像后應將吸嘴上的元器件放

51、回原來位置，尤其是用固定攝象機照的元器件，否則元器件會掉在鏡頭內(nèi)損壞鏡頭。 h ADA（自動數(shù)據(jù)處理）功能的應用CCD照相后自動記錄元件數(shù)據(jù)。 貼裝前準備工作是非常重要的，一旦出了問題，無論在生產(chǎn)過程中或產(chǎn)品檢驗時查出問題，都會造成不同程度的損失。貼裝前應特別做好以下準備：a 根據(jù)產(chǎn)品工藝文件的貼裝明細表領(lǐng)料（PCB、元器件）并進行核對。b 對已經(jīng)開啟包裝的PCB，根據(jù)開封時間的長短及是否受潮或污染等具體情況，進行清洗和烘烤處理。c 對于有防潮要求的器件，檢查是否受潮，對受潮器件進行去潮處理。 開封后檢查包裝內(nèi)附的濕度顯示卡，當指示濕度20（在235時讀?。?說明器件已經(jīng)受潮，在貼裝前需對器件

52、進行去潮處理。去潮的方法可采用電熱鼓風干燥箱，在1251下烘烤1220h。a 應把器件碼放在耐高溫(大于150) 防靜電塑料托盤中進行烘烤；b 烘箱要確保接地良好，操作人員手腕帶接地良好的防靜電手鐲；c 操作過程中要輕拿輕放，注意保護器件的引腳，引腳不能有任何變形和損壞。 對于有防潮要求器件的存放和使用： 開封后的器件和經(jīng)過烘烤處理的器件必須存放在相對濕度20的環(huán)境下（干燥箱或干燥塔），貼裝時隨取隨用；開封后，在環(huán)境溫度30，相對濕度60的環(huán)境下72小時內(nèi)完成貼裝；當天沒有貼完的器件，應存放在233、相對濕度20的環(huán)境下。 a 檢查壓縮空氣源的氣壓應達到設(shè)備要求，應達到6kg/cm2以上。 b

53、 檢查并確保導軌、貼裝頭移動范圍內(nèi)、自動更換吸嘴庫周圍、托盤架上沒有任何障礙物。 安裝編帶供料器裝料時，必須將元件的中心對準供料器的拾片中心。 安裝多管式振動供料器時，應把器件體長度接近的器件安排在同一個振動供料器上。 安裝供料器時必須按照要求安裝到位， 安裝完畢，必須由檢驗人員檢查，確保正確無誤后才能進行試貼和生產(chǎn)。 檢驗項目： a 各元件位號上元器件的規(guī)格、方向、極性是否與工藝文件（或表面組裝樣板）相符； b 元器件有無損壞、引腳有無變形； c 元器件的貼裝位置偏離焊盤是否超出允許范圍。檢驗方法： 檢驗方法要根據(jù)各單位的檢測設(shè)備配置以及表面組裝板的組裝密度而定。 普通間距元器件可用目視檢驗，高密度窄間距時可用放大鏡、320倍顯微鏡、在線或離線光學檢查設(shè)備（AOI）。檢驗標準：按照本單位制定的企業(yè)標準或參照其它標準（例如IPC標準或SJ/T10670-1995SMT通用技術(shù)要求執(zhí)行） 注意：應根據(jù)焊膏印刷質(zhì)量以及焊盤間距等具體情況可適當放寬或嚴格允許偏差范圍。 貼裝時還要注意： 元件焊端必須接觸焊膏圖形 如檢