SMT基礎(chǔ)與工藝課件：錫膏漏印模板和鋼網(wǎng)

錫膏漏印模板和鋼網(wǎng)錫膏印刷是把適量的錫膏均勻地施加在PCB的焊盤上，以保證貼片元器件與PCB相對(duì)應(yīng)的焊盤達(dá)到良好的電氣連接，并具有足夠的強(qiáng)度。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解錫膏印刷的常見方法。2.掌握鋼網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與制造方法。3.掌握模板窗口形狀與尺寸設(shè)計(jì)方法。錫膏印刷工藝與設(shè)備1錫膏印刷工藝與設(shè)備2一、錫膏印刷的常見方法1.滴涂（注射）式自動(dòng)滴涂機(jī)適用于批量生產(chǎn)，但由于效率低，滴涂質(zhì)量不容易控制，應(yīng)用比較少。手工滴涂法適用于極小批量生產(chǎn)，或新產(chǎn)品的研制階段，以及生產(chǎn)中修補(bǔ)、更換元器件等。錫膏印刷工藝與設(shè)備3一、錫膏印刷的常見方法2.絲網(wǎng)印刷絲網(wǎng)印刷用的網(wǎng)板是在金屬或尼龍絲網(wǎng)表面涂覆感光膠膜，采用照相、感光、顯影、堅(jiān)膜的方法在金屬或尼龍絲網(wǎng)表面制作漏印圖形。每個(gè)漏印開口中所含的細(xì)絲數(shù)量不同，不能保證印刷量的一致性，而且印刷時(shí)刮刀容易損壞感光膠膜和絲網(wǎng)，使用壽命短，因此現(xiàn)在已經(jīng)很少應(yīng)用。錫膏印刷工藝與設(shè)備4一、錫膏印刷的常見方法3.金屬模板和鋼網(wǎng)印刷金屬模板和鋼網(wǎng)是用不銹鋼或銅等材料的薄板，采用化學(xué)腐蝕、激光切割、電鑄等方法制成的。金屬模板和鋼網(wǎng)印刷常用于多引腳、窄間距、高密度產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。金屬模板和鋼網(wǎng)印刷的質(zhì)量比較好，使用壽命長(zhǎng)，因此金屬模板和鋼網(wǎng)印刷是目前應(yīng)用最廣泛的方法。錫膏印刷工藝與設(shè)備5二、金屬模板和鋼網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與制造方法1.結(jié)構(gòu)模板的外框是鑄鋁框架（或鋁方管焊接而成），中心是金屬模板，框架與模板之間依靠絲網(wǎng)相連接，呈“剛—柔—?jiǎng)偂钡慕Y(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)確保金屬模板既平整又有彈性，且使用時(shí)能緊貼PCB表面。鑄鋁框架上備有安裝孔，供印刷機(jī)上裝夾之用。錫膏印刷工藝與設(shè)備6二、金屬模板和鋼網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與制造方法1.結(jié)構(gòu)模板結(jié)構(gòu)如下圖a）“剛—柔—?jiǎng)偂苯Y(jié)構(gòu)模板

b）全金屬結(jié)構(gòu)模板

c）實(shí)物照片錫膏印刷工藝與設(shè)備7二、金屬模板和鋼網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與制造方法2.制造方法（1）化學(xué)腐蝕法在不銹鋼金屬薄板的正反面都貼好照相用的感光膜，然后采用照相用的曝光技術(shù)，對(duì)正反面的感光膜進(jìn)行曝光，再利用化學(xué)腐蝕法腐蝕掉沒有受感光膜保護(hù)的金屬部分，即完成開孔過程。位置的精度有較大的誤差，孔的內(nèi)壁因腐蝕不理想而不夠光滑，適用于制作孔徑較大的鋼網(wǎng)。錫膏印刷工藝與設(shè)備8二、金屬模板和鋼網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與制造方法2.制造方法（1）化學(xué)腐蝕法下圖是采用化學(xué)腐蝕法制作的鋼網(wǎng)錫膏印刷工藝與設(shè)備9二、金屬模板和鋼網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與制造方法2.制造方法（2）激光切割法用激光發(fā)生器產(chǎn)生的光束作為切割用的光刀，直接在金屬薄板上進(jìn)行切割開孔，再經(jīng)過拋光處理即可。在切割過程中，產(chǎn)生的金屬渣會(huì)落在薄板的表面和孔的內(nèi)壁，使表面粗糙，故應(yīng)進(jìn)行電拋光處理。錫膏印刷工藝與設(shè)備10二、金屬模板和鋼網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與制造方法2.制造方法（2）激光切割法電拋光的方法是，把一個(gè)電極接到金屬薄板上，并把金屬薄板浸入酸液中，另一個(gè)電極插入酸液中，通電后，電流使腐蝕劑首先侵蝕孔內(nèi)壁較粗糙的表面，由于對(duì)孔內(nèi)壁的作用大于對(duì)金屬薄板頂面和底面的作用，所以孔內(nèi)壁就會(huì)產(chǎn)生拋光的效果。激光切割法的優(yōu)點(diǎn)是精度高，孔徑大、孔徑小的鋼網(wǎng)都能制作，目前絕大多數(shù)鋼網(wǎng)都采用這種方法來制作。錫膏印刷工藝與設(shè)備11二、金屬模板和鋼網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與制造方法2.制造方法（2）激光切割法下圖為采用激光切割法制作的鋼網(wǎng)。錫膏印刷工藝與設(shè)備12二、金屬模板和鋼網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與制造方法2.制造方法（3）電鍍法采用電鍍法來制作鋼網(wǎng)時(shí)，精度更高，開孔的密度可以更密集，適用于制作超細(xì)、超高精度的網(wǎng)孔。因?yàn)榇朔椒ㄉa(chǎn)成本高、會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，故較少使用。錫膏印刷工藝與設(shè)備13二、金屬模板和鋼網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與制造方法2.制造方法（3）電鍍法下圖為采用電鍍法制作的鋼網(wǎng)。錫膏印刷工藝與設(shè)備14二、金屬模板和鋼網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與制造方法2.制造方法（3）電鍍法下圖為采用三種鋼網(wǎng)制作方法加工后，其孔壁形狀的比較。a）化學(xué)腐蝕開孔后的孔壁b）激光切割后的孔壁c）電鍍開孔后的孔壁錫膏印刷工藝與設(shè)備15三、模板窗口形狀與尺寸設(shè)計(jì)1.影響模板印刷質(zhì)量的因素下圖是放大后的模板窗口Fs—錫膏與PCB焊盤之間的黏合力

Ft—錫膏與模板窗口壁之間的摩擦阻力K1—窗口壁的光滑度

K2—錫膏黏度

A—錫膏與模板窗口壁之間的接觸面積（模板窗口壁面積）B—錫膏與PCB焊盤之間的接觸面積（焊盤面積）錫膏印刷工藝與設(shè)備16三、模板窗口形狀與尺寸設(shè)計(jì)1.影響模板印刷質(zhì)量的因素（1）當(dāng)錫膏與PCB焊盤之間的黏合力大于錫膏與模板窗口壁之間的摩擦力，即Fs>Ft時(shí)，就有良好的印刷效果，顯然，模板窗口壁應(yīng)光滑。（2）當(dāng)焊盤面積大于模板窗口壁面積，即B>A時(shí)，也有良好的印刷效果，但窗口壁面積不宜過小，否則錫膏量會(huì)不夠。顯然，模板窗口壁面積與模板厚度有直接關(guān)系。錫膏印刷工藝與設(shè)備17三、模板窗口形狀與尺寸設(shè)計(jì)1.影響模板印刷質(zhì)量的因素人們無法測(cè)量也沒有必要測(cè)量錫膏與PCB焊盤之間的黏合力和錫膏與窗口壁之間的摩擦力，而是通過寬厚比與面積比這兩個(gè)參數(shù)來評(píng)估模板的漏印性能，其定義分別為：寬厚比=窗口的寬度/模板的厚度=W/H，式中W是窗口的寬度，H是模板的厚度。寬厚比參數(shù)主要適合驗(yàn)證細(xì)長(zhǎng)形窗口模板的漏印性。錫膏印刷工藝與設(shè)備18三、模板窗口形狀與尺寸設(shè)計(jì)1.影響模板印刷質(zhì)量的因素面積比=窗口的面積/窗口壁的面積=LW/［2（L+W）H］，式中L是窗口的長(zhǎng)度。面積比參數(shù)主要適合驗(yàn)證方形窗口模板的漏印性。印刷錫鉛焊膏時(shí)，寬厚比≥1.6、面積比≥0.66，模板具有良好的漏印性；印刷無鉛焊膏時(shí)，寬厚比≥1.7、面積比≥0.7，模板才有良好的漏印性，這是由于無鉛焊膏的密度比錫鉛焊膏小，以及自潤(rùn)滑性稍差引起的，此時(shí)窗口尺寸應(yīng)稍大一點(diǎn)才有良好的印刷效果。錫膏印刷工藝與設(shè)備19三、模板窗口形狀與尺寸設(shè)計(jì)1.影響模板印刷質(zhì)量的因素評(píng)估QFP焊盤模板時(shí)應(yīng)用寬厚比參數(shù)驗(yàn)證；評(píng)估BGA、0201焊盤模板時(shí)應(yīng)用面積比參數(shù)來驗(yàn)證；若模板上既有FQFP又有BGA圖形，則分別用兩個(gè)參數(shù)來評(píng)估。在CSP焊盤印刷時(shí)，若仍用寬厚比來評(píng)估就會(huì)誤判。焊膏印刷質(zhì)量好壞不僅取決于模板窗口尺寸，也與錫膏粉末顆粒大小有關(guān)。錫膏印刷工藝與設(shè)備20三、模板窗口形狀與尺寸設(shè)計(jì)2.模板窗口的形狀與窗口尺寸設(shè)計(jì)將形狀為長(zhǎng)方形的窗口改為圓形或尖角形，其目的是防止印刷后或貼片后因貼片壓力過大使錫膏鋪展到焊盤外邊，導(dǎo)致再流焊后焊盤外邊的錫膏形成小錫球而影響到焊接質(zhì)量。如下圖所示錫膏印刷工藝與設(shè)備21三、模板窗口形狀與尺寸設(shè)計(jì)2.模板窗口的形狀與窗口尺寸設(shè)計(jì)改變模板窗口形狀時(shí)，應(yīng)防止過尖的形狀給模板清潔工作帶來麻煩。模板窗口形狀更改不應(yīng)太復(fù)雜，通常在印刷錫鉛焊膏時(shí)可適當(dāng)縮小模板窗口尺寸。錫膏印刷工藝與設(shè)備22三、模板窗口形狀與尺寸設(shè)計(jì)3.模板的厚度與印刷質(zhì)量的關(guān)系FC、CSP所需錫膏量較少，故所用模板的厚度應(yīng)該薄，窗口尺寸也應(yīng)較?。欢鳳LCC等器件焊接所需錫膏量較多，故所用模板較厚，窗口尺寸也較大，顯然用同一厚度的模板難以兼容上述兩種要求。為了實(shí)現(xiàn)上述多種器件的混合組裝，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)采用不同結(jié)構(gòu)的模板來完成錫膏印刷。錫膏印刷工藝與設(shè)備23三、模板窗口形狀與尺寸設(shè)計(jì)3.模板的厚度與印刷質(zhì)量的關(guān)系（1）局部減薄模板局部減薄模板的大部分面積仍是采用一般元器件所需要的厚度，即仍為0.15mm，但在FC、CSP器件處將模板厚度用化學(xué)方法減至0.75～0.1mm，這樣使用同一塊模板就能滿足不同元器件的需要。錫膏印刷工藝與設(shè)備24三、模板窗口形狀與尺寸設(shè)計(jì)3.