SMT基礎(chǔ)與工藝課件：錫膏印刷工藝

錫膏印刷工藝PCB上有許多組件引腳焊接點，即焊盤（PAD）。為了讓錫膏涂覆在特定的焊盤上，需要先制作一張與焊盤位置相對應(yīng)的鋼制模板，安裝于錫膏印刷機(jī)上。通過監(jiān)控固定基板PCB位置，確保模板網(wǎng)孔與PCB上的焊盤位置相同。固定完成后，錫膏印刷機(jī)上的刮刀在模板上來回移動，錫膏即透過模板上的孔覆蓋在PCB的特定焊盤上完成錫膏印刷工作。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解漏印模板印刷法的基本原理。2.熟悉漏印模板印刷的工藝流程。3.掌握調(diào)節(jié)印刷機(jī)工藝參數(shù)的方法。4.掌握印刷質(zhì)量的檢測方法和缺陷分析方法。錫膏印刷工藝與設(shè)備1錫膏印刷工藝與設(shè)備2一、漏印模板印刷法的基本原理PCB放在基板支架（工作支架）上，用真空泵或機(jī)械方式固定；將已加工有印刷圖形的漏印模板繃緊在金屬框架上，模板與PCB表面接觸，鏤空圖形網(wǎng)孔與PCB上的焊盤對準(zhǔn)；把錫膏放在漏印模板上，刮刀（刮板）從模板的一端向另一端推進(jìn)，同時壓刮錫膏通過模板上的鏤空圖形網(wǎng)孔印刷（沉淀）到PCB的焊盤上。一般采用刮刀單向刮錫膏時，沉積在焊盤上的錫膏可能會不夠飽滿；而采用刮刀雙向刮錫膏，錫膏就會比較飽滿。錫膏印刷工藝與設(shè)備3一、漏印模板印刷法的基本原理全自動印刷機(jī)一般有A、B兩個刮刀。當(dāng)刮刀從右向左移動時，刮刀A上升，刮刀B下降，刮刀B壓刮錫膏；當(dāng)刮刀從左向右移動時，刮刀B上升，刮刀A下降，刮刀A壓刮錫膏。兩次刮錫膏后，PCB與模板脫離（PCB下降或模板上升），完成錫膏印刷過程。錫膏是一種膏狀流體，其印刷過程遵循流體動力學(xué)的原理。錫膏印刷工藝與設(shè)備4一、漏印模板印刷法的基本原理下圖為漏印模板印刷法的基本原理錫膏印刷工藝與設(shè)備5一、漏印模板印刷法的基本原理漏印模板印刷的特征如下：（1）模板和PCB表面直接接觸。（2）刮刀前方的錫膏顆粒沿刮刀前進(jìn)的方向滾動。（3）漏印模板離開PCB表面的過程中，錫膏從網(wǎng)孔轉(zhuǎn)移到PCB表面上。錫膏印刷工藝與設(shè)備6二、漏印模板印刷的工藝流程1.印刷前準(zhǔn)備（1）檢查印刷機(jī)工作電壓與氣壓，熟悉產(chǎn)品的工藝要求。（2）確認(rèn)軟件程序名稱是否為當(dāng)前生產(chǎn)機(jī)種，版本是否正確。（3）檢查錫膏，具體內(nèi)容包括制造日期是否在出廠后6個月之內(nèi)，品牌、型號、規(guī)格是否符合當(dāng)前生產(chǎn)要求；是否密封保存（保存條件2～10℃）；若采用模板印刷，錫膏黏度應(yīng)為900～1400Pa·s，最佳為900Pa·s，從冰箱中取出后應(yīng)在室溫下恢復(fù)至少2h，出冰箱后24h之內(nèi)用完；新啟用的錫膏應(yīng)在罐蓋上記下開啟日期和使用者姓名。錫膏印刷工藝與設(shè)備7二、漏印模板印刷的工藝流程1.印刷前準(zhǔn)備（4）攪拌錫膏。錫膏使用前要用錫膏攪拌機(jī)或人工充分?jǐn)嚢杈鶆?。機(jī)器攪拌時間為3～4min；人工攪拌時，使用防靜電錫膏攪拌刀，順時針勻速攪拌2～4min。攪拌過的錫膏必須表面細(xì)膩，用攪拌刀挑起錫膏，錫膏可勻速落下，且長度保持在5cm左右。錫膏印刷工藝與設(shè)備8二、漏印模板印刷的工藝流程1.印刷前準(zhǔn)備（4）攪拌錫膏。錫膏攪拌機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。錫膏印刷工藝與設(shè)備9二、漏印模板印刷的工藝流程1.印刷前準(zhǔn)備（5）檢查PCB是否正確，有無用錯或不良。閱讀PCB產(chǎn)品合格證，如PCB制造日期大于6個月應(yīng)對PCB進(jìn)行烘干處理（在125℃下烘干4h），通常在前一天進(jìn)行。（6）檢查模板是否與當(dāng)前生產(chǎn)的PCB一致，窗口是否堵塞，外觀是否良好。（7）開機(jī)。錫膏印刷工藝與設(shè)備10二、漏印模板印刷的工藝流程2.安裝模板和刮刀（1）應(yīng)先安裝模板，后安裝刮刀。（2）安裝刮刀時應(yīng)選擇比PCB印刷寬度長20mm的不銹鋼刮刀，并調(diào)節(jié)導(dǎo)流板的高度，使導(dǎo)流板的底面略高于刮刀的底面。注意：印刷錫膏一般應(yīng)選擇不銹鋼刮刀。特別是高密度印刷時，不銹鋼刮刀有利于提高印刷精度。錫膏印刷工藝與設(shè)備11二、漏印模板印刷的工藝流程3.PCB定位與圖形對準(zhǔn)（1）將PCB放在設(shè)定好導(dǎo)軌寬度的工作臺上，傳送到印刷位置進(jìn)行夾緊。（2）測量PCB對角兩個基準(zhǔn)點的坐標(biāo)，輸入到印刷機(jī)。（3）印刷機(jī)的相機(jī)會自動行進(jìn)到兩個基準(zhǔn)點的位置，進(jìn)行基準(zhǔn)點的學(xué)習(xí)。（4）基準(zhǔn)點學(xué)習(xí)示教完成后，進(jìn)行圖形對位檢查。（5）圖形對位完成。如果對位不精確，則需要進(jìn)行印刷偏移的補(bǔ)償。錫膏印刷工藝與設(shè)備12二、漏印模板印刷的工藝流程4.設(shè)置印刷參數(shù)（1）印刷速度：一般設(shè)置為15～40mm/s，有窄間距、高密度圖形時，速度要慢一些。（2）刮刀壓力：一般設(shè)置為0.2～1.5MPa。（3）模板分離速度（脫模速度）：有窄間距、高密度圖形時，速度要慢一些。（4）設(shè)置模板清洗模式：一般設(shè)為濕—真空吸—干。錫膏印刷工藝與設(shè)備13二、漏印模板印刷的工藝流程4.設(shè)置印刷參數(shù)（5）設(shè)置模板清洗頻率：有窄間距時，最多可設(shè)置為每印1塊板清洗一次；無窄間距時，可設(shè)置為20、50等；也可以不清洗，以保證印刷質(zhì)量為準(zhǔn)。（6）設(shè)置檢查頻率：設(shè)置印刷多少塊PCB進(jìn)行一次質(zhì)量檢查，檢查時機(jī)器會自動停止印刷。（7）設(shè)置印刷遍數(shù)：一般為一遍或兩遍。錫膏印刷工藝與設(shè)備14二、漏印模板印刷的工藝流程5.添加錫膏（1）首次添加錫膏。用塑料鏟刀將錫膏沿刮刀寬度方向均勻地添加在模板的漏印圖形后面，注意不要將錫膏加在模板的網(wǎng)孔上。錫膏不要加太多，能使印刷時沿刮刀寬度方向形成φ9～15mm的圓柱即可。印刷過程中隨時添加錫膏可避免錫膏長時間暴露在空氣中吸收水分或因溶劑揮發(fā)使錫膏黏度增加而影響印刷質(zhì)量。（2）在印刷過程中補(bǔ)充錫膏時，必須在印刷周期結(jié)束時進(jìn)行。錫膏印刷工藝與設(shè)備15二、漏印模板印刷的工藝流程6.首件試印刷并檢驗（1）按照印刷機(jī)的操作步驟進(jìn)行首件試印刷。（2）印刷完畢，檢查首件印刷質(zhì)量（首件的檢測方法與印刷工序中的檢測方法是相同的）。（3）不良品的判定和調(diào)整。錫膏印刷工藝與設(shè)備16二、漏印模板印刷的工藝流程7.連續(xù)印刷生產(chǎn)如果首件檢驗合格，則可進(jìn)行PCB錫膏的連續(xù)印刷生產(chǎn)；若不合格，則進(jìn)行參數(shù)調(diào)整或?qū)?zhǔn)圖形后，再次進(jìn)行首件印刷。8.檢驗由于印刷質(zhì)量是保證SMT組裝質(zhì)量的關(guān)鍵工序，因此必須嚴(yán)格控制錫膏印刷的質(zhì)量。有窄間距（引腳中心距0.65mm以下）時，必須全檢；無窄間距時，可以定時（如每小時一次）檢測或抽樣檢驗。錫膏印刷工藝與設(shè)備17二、漏印模板印刷的工藝流程9.結(jié)束及關(guān)機(jī)當(dāng)完成一個產(chǎn)品的生產(chǎn)或結(jié)束一天的工作時，必須將模板、刮刀全部清洗干凈。（1）卸下刮刀，用專用擦拭紙蘸無水乙醇將刮刀擦洗干凈，然后安裝在印刷頭或放回倉庫。錫膏印刷工藝與設(shè)備18二、漏印模板印刷的工藝流程9.結(jié)束及關(guān)機(jī)（2）清洗模板，一般有以下兩種方法：1）清洗機(jī)清洗。用模板清洗設(shè)備清洗，效果是最好的。2）手工清洗。①用專用擦拭紙蘸無水乙醇將錫膏清除，若網(wǎng)孔堵塞，可用軟牙膏配合，切勿用堅硬針處理。②用壓縮空氣槍將模板網(wǎng)孔中的殘留物吹干凈。注意：拆卸模板和刮刀的順序為先拆刮刀，后拆模板，以防損壞刮刀。錫膏印刷工藝與設(shè)備19三、印刷機(jī)工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)1.刮刀的夾角刮刀的夾角會影響刮刀對錫膏垂直方向力的大小，通過改變刮刀的夾角可以改變所產(chǎn)生的壓力。刮刀與模板的夾角越小，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模板的底面，造成錫膏粘連。刮刀夾角的最佳設(shè)定值應(yīng)為45°～60°，此時錫膏有良好的滾動性。目前，自動和半自動印刷機(jī)大多采用60°。錫膏印刷工藝與設(shè)備20三、印刷機(jī)工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)2.刮刀的速度刮刀的速度與錫膏的黏度呈反比關(guān)系，如下圖所示。有窄間距時，速度要慢一些。速度過快，刮刀經(jīng)過模板網(wǎng)孔的時間就相對較短，錫膏不能充分滲入網(wǎng)孔中，容易造成錫膏成形不飽滿或漏印等印刷缺陷。刮刀速度和刮刀壓力存在一定的關(guān)系，降速度相當(dāng)于增加壓力，適當(dāng)降低壓力可起到提高刮刀速度的效果。錫膏印刷工藝與設(shè)備21三、印刷機(jī)工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)3.刮刀的壓力刮刀的壓力即通常所說的印刷壓力，印刷壓力不足會引起錫膏刮不干凈且易導(dǎo)致PCB上錫膏量不足，如果印刷壓力過大又會導(dǎo)致模板背后的滲漏，同時也會引起模板不必要的磨損。理想的刮刀速度與壓力應(yīng)該以正好把錫膏從模板表面刮干凈為準(zhǔn)。錫膏印刷工藝與設(shè)備22三、印刷機(jī)工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)4.刮刀的寬度如果刮刀相對于PCB過寬，就需要更大的壓力、更多的錫膏參與工作，因而會造成錫膏的浪費。一般刮刀的寬度為PCB寬度（印刷方向）加上50mm左右。錫膏印刷工藝與設(shè)備23三、印刷機(jī)工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)5.印刷間隙采用漏印模板印刷時，通常保持PCB與模板零距離，部分印刷機(jī)還要求PCB平面稍高于模板的平面，調(diào)節(jié)后的金屬模板被微微向上撐起，但此撐起的高度不應(yīng)過大，否則會引起模板損壞。從刮刀運行動作上看，刮刀應(yīng)在模板上運行自如，即要求刮刀所到之處錫膏全部刮走，不留多余的錫膏，同時刮刀不應(yīng)在模板上留下劃痕。錫膏印刷工藝與設(shè)備24三、印刷機(jī)工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)6.脫模速度錫膏印刷后，模板離開PCB的瞬時速度也是關(guān)系到印刷質(zhì)量的參數(shù)，其調(diào)節(jié)能力也是體現(xiàn)印刷機(jī)質(zhì)量好壞的參數(shù)，在精密印刷中尤其重要。早期印刷機(jī)采用恒速分離，先進(jìn)的印刷機(jī)的模板離開錫膏圖形時有一個微小的停留過程，以保證獲取最佳的印刷圖形。錫膏印刷工藝與設(shè)備25四、印刷質(zhì)量的檢測方法和缺陷分析1.印刷質(zhì)量的檢測方法對于模板印刷質(zhì)量的檢測，目前采用的方法主要有目測法、二維檢測法、三維檢測法（自動光學(xué)檢測AOI）。在檢測錫膏印刷質(zhì)量時，應(yīng)根據(jù)元器件類型采用不同的檢測工具和方法。通常，目測法（帶放大鏡）適用于不含細(xì)間距QFP器件或小批量生產(chǎn)的場合，其操作成本低，但反饋回來的數(shù)據(jù)可靠性低，易遺漏。錫膏印刷工藝與設(shè)備26四、印刷質(zhì)量的檢測方法和缺陷分析1.印刷質(zhì)量的檢測方法當(dāng)印刷復(fù)雜PCB（如計算機(jī)主板）時，最好采用基于視覺傳感器與計算機(jī)視覺技術(shù)的視覺檢測系統(tǒng)，并最好是在線測試，其可靠性可以達(dá)到100%。檢測原則：有細(xì)間距QFP時（0.5mm），通常應(yīng)全部檢查。當(dāng)無細(xì)間距QFP時，可以抽檢。檢測標(biāo)準(zhǔn)：按照企業(yè)制定的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、《表面組裝工藝通用技術(shù)要求》（SJ/T10670—1995）或IPC標(biāo)準(zhǔn)。錫膏印刷工藝與設(shè)備27四、印刷質(zhì)量的檢測方法和缺陷分析2.印刷質(zhì)量的缺陷分析錫膏不足（局部缺少甚至整體缺少）：將導(dǎo)致焊接后元器件焊點錫量不足、元器件開路、元器件偏位、元器件豎立。錫膏粘連：將導(dǎo)致焊接后電路短接、元器件偏位。錫膏印刷整體偏位：將導(dǎo)致整板元器件焊接不良，如少錫、開路、偏位、豎件等。錫膏拉尖：易引起焊接后短路。錫膏印刷工藝與設(shè)備28四、印刷質(zhì)量的檢測方法和缺陷分析2.印刷質(zhì)量的缺陷分析

（1）導(dǎo)致錫膏不足的主要原因1）印刷機(jī)工作時，沒有及時補(bǔ)充添加錫膏。2）錫膏品質(zhì)異常，其中混有硬塊等異物。3）以前未用完的錫膏已經(jīng)過期，被二次使用。4）印制電路板質(zhì)量問題，焊盤上有不明顯的覆蓋物，例如被印到焊盤上的阻焊劑。5）印制電路板在印刷機(jī)內(nèi)的固定夾持松動。錫膏印刷工藝與設(shè)備29四、印刷質(zhì)量的檢測方法和缺陷分析2.印刷質(zhì)量的缺陷分析

（1）導(dǎo)致錫膏不足的主要原因6）錫膏漏印模板薄厚不均勻。7）錫膏漏印模板或印制電路板上有污染物。8）錫膏刮刀損壞、模板損壞。9）錫膏刮刀的壓力、角度、速度以及脫模速度等設(shè)備參數(shù)設(shè)置不合適。10）錫膏印刷完成后，被人為因素不慎碰掉。錫膏印刷工藝與設(shè)備30四、印刷質(zhì)量的檢測方法和缺陷分析2.印刷質(zhì)量的缺陷分析（2）導(dǎo)致錫膏粘連的主要原因1）印制電路板的設(shè)計缺陷，焊盤間距過小。2）模板問題，鏤孔位置不正。3）模板未擦拭干凈。4）由于模板問題，使錫膏脫模不良。錫膏印刷工藝與設(shè)備31四、印刷質(zhì)量的檢測方法和缺陷分析2.印刷質(zhì)量的缺陷分析（2）導(dǎo)致錫膏粘連的主要原因5）錫膏性能不良，黏度、坍塌性不合格。6）印制電路板在印刷機(jī)內(nèi)的固定夾持松動。7）錫膏刮刀的壓力、角度、速度以及脫模速度等設(shè)備參數(shù)設(shè)置不合適。8）錫膏印刷完成后，被人為因素擠壓粘連。錫膏印刷工藝與設(shè)備32四、印刷質(zhì)量的檢測方法和缺陷分