《{SMT表面组装技术}SMT印刷工艺控制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《{SMT表面组装技术}SMT印刷工艺控制（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、SMT印刷工艺控制,印刷工序是SMT的关键工序,印刷工序是保证SMT质量的关键工序。目前一般都采用模板印刷。 据资料统计，在PCB设计正确、元器件和印制板质量有保证的前提下，表面组装质量问题中有70%的质量问题出在印刷工艺。,1. 印刷焊膏的原理,焊膏和贴片胶都是触变流体，具有粘性。当刮刀以一定速度和角度向前移动时，对焊膏产生一定的压力，推动焊膏在刮板前滚动，产生将焊膏注入网孔或漏孔所需的压力，焊膏的粘性摩擦力使焊膏在刮板与网板交接处产生切变，切变力使焊膏的粘性下降，使焊膏顺利地注入网孔或漏孔。,刮板 焊膏 模板 PCB a焊膏在刮板前滚动前进 b产生将焊膏注入漏孔的压力 c切变力使焊膏注入漏
2、孔 X Y F 刮刀的推动力F可分解为 推动焊膏前进分力X和 将焊膏注入漏孔的压力Y d焊膏释放（脱模） 图1-3 焊膏印刷原理示意图,焊膏在刮板前滚动，才能产生将焊膏注入开口的压力 刮板 焊膏,印刷时焊膏填充模板开口的情况,脱模,焊膏滚动,2. 影响焊膏脱模质量的因素,(a) 模板开口尺寸：开口面积B与开口壁面积A比0.66时焊膏释放（脱模）顺利。 面积比0.66，焊膏释放体积百分比80% 面积比0.5，焊膏释放体积百分比 60% (b) 焊膏黏度：焊膏与PCB焊盘之间的粘合力Fs焊膏与开口壁之间的摩擦力Ft时焊膏释放顺利。 (c) 开口壁的形状和光滑度：开口壁光滑、喇叭口向下或垂直时焊膏释
3、放顺利。,图1-4 放大后的焊膏印刷脱模示意图 Ft焊膏与PCB焊盘之间的粘合力：与开口面积、焊膏黏度有关 Fs焊膏与开口壁之间的摩檫阻力：与开口壁面积、光滑度有关 A焊膏与模板开口壁之间的接触面积； B焊膏与PCB焊盘之间的接触面积(开口面积),PCB,开口壁面积A,开口面积B,(a) 垂直开口 (b) 喇叭口向下 (c) 喇叭口向上 易脱模 易脱模 脱模差 图1-5 模板开口形状示意图,3. 影响印刷质量的主要因素,a 首先是模板质量模板印刷是接触印刷，因此模板厚度与开口尺寸确定了焊膏的印刷量。焊膏量过多会产生桥接，焊膏量过少会产生焊锡不足或虚焊。模板开口形状以及开口是否光滑也会影响脱模质
4、量。 b 其次是焊膏质量焊膏的黏度、印刷性（滚动性、转移性）、触变性、常温下的使用寿命等都会影响印刷质量。 c 印刷工艺参数刮刀速度、刮刀压力、刮刀与网板的角度以及焊膏的黏度之间都存在一定的制约关系，因此只有正确控制这些参数，才能保证焊膏的印刷质量。,d 设备精度方面在印刷高密度窄间距产品时，印刷机的印刷精度和重复印刷精度也会起一定的作用。 e 环境温度、湿度、以及环境卫生环境温度过高会降低焊膏黏度，湿度过大时焊膏会吸收空气中的水分，湿度过小时会加速焊膏中溶剂的挥发，环境中灰尘混入焊膏中会使焊点产生针孔。 （一般要求环境温度233，相对湿度4570%）,从以上分析中可以看出，影响印刷质量的因素
5、非常多，而且印刷焊膏是一种动态工艺。 焊膏的量随时间而变化，如果不能及时添加焊膏的量，会造成焊膏漏印量少，图形不饱满。 焊膏的黏度和质量随时间、环境温度、湿度、环境卫生而变化； 模板底面的清洁程度及开口内壁的状态不断变化； ,4. 提高印刷质量的措施,(1)加工合格的模板 (2)选择适合工艺要求的焊膏并正确使用焊膏 (3)印刷工艺控制,(1)加工合格的模板 模板厚度与开口尺寸基本要求: （IPC7525标准） T W L 宽厚比: 开口宽度(W)/模板厚度(T)1.5 面积比: 开口面积(WL)/孔壁面积2(L+W)T 0.66,蚀刻钢板：过度蚀刻或蚀刻不足,过度蚀刻 开口变大,蚀刻不足 开口
6、变小,孔壁粗糙影响焊膏释放,窄间距时可采用激光+电抛光工艺,根据PCB的组装密度（有无窄间距）来选择合金粉末颗粒度。常用焊膏的合金粉末颗粒尺寸分为四种粒度等级，窄间距时一般选择2045m。 SMD引脚间距和焊料颗粒的关系,(2)焊膏的选择方法,焊膏的合金粉末颗粒尺寸与印刷性的关系,焊膏的合金粉末颗粒尺寸直接影响填充性和脱膜性 细小颗粒的焊膏印刷性比较好，特别对于高密度、窄间距的产品，由于模板开口尺寸小，必须采用小颗粒合金粉末，否则会影响印刷性和脱摸性。 小颗粒合金粉的优点：印刷性好，印刷图形的清晰度高。 缺点：易塌边，表面积大，易被氧化。,合金粉末颗粒直径选择原则,a 焊料颗粒最大直径模板最小
7、开口宽度的1/5； b 圆形开口时，焊料颗粒最大直径开口直径的1/8。 长方形 圆形开口 c 模板开口厚度（垂直）方向，最大颗粒数应3个。 焊膏 焊盘 PCB,粘度 焊膏是一种触变性流体，在外力的作用下能产生流动。 粘度是焊膏的主要特性指标，它是影响印刷性能的重要因素：粘度太大，焊膏不易穿出模板的漏孔，印出的图形残缺不全。粘度太小，印刷后焊膏图形容易塌边。 影响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；焊剂百分含量高，粘度就小。 ） 粉末颗粒度（颗粒大，粘度减小；颗粒减小，粘度增加） 温度（温度增加，粘度减小；温度降低，粘度增加）,(a) 合金焊料粉含量与黏度的关系
8、(b) 温度对黏度的影响 (c) 合金粉末粒度对黏度的影响, 粘 度, 粘 度, 粘 度,合金粉末含量（wt%）,T（） 粒度（m）,(a) (b) (c),触变指数和塌落度 焊膏是触变性流体，焊膏的塌落度主要与焊膏的粘度和触变性有关。触变指数高，塌落度小；触变指数低，塌落度大。 影响触变指数和塌落度主要因素： 合金焊料与焊剂的配比，即合金粉末在焊膏中的重量百分含量； 焊剂载体中的触变剂性能和添加量； 颗粒形状、尺寸。,工作寿命和储存期限 工作寿命是指在室温下连续印刷时，焊膏的粘度随时间变化小，焊膏不易干燥，印刷性（滚动性）稳定；同时焊膏从被涂敷到PCB上后到贴装元器件之前保持粘结性能；再流焊
9、不失效。一般要求在常温下放置1224小时，至少4小时，其性能保持不变。 储存期限是指在规定的保存条件下，焊膏从生产日期到使用前性能不严重降低，能不失效的正常使用之前的保存期限，一般规定在210下保存一年，至少36个月。,焊膏的正确使用与管理 a) 必须储存在510的条件下； b) 要求使用前一天从冰箱取出焊膏（至少提前2小时），待焊膏达到室温后才能打开容器盖，防止水汽凝结； c) 使用前用不锈钢搅拌棒将焊膏搅拌均匀，搅拌棒一定要清洁； d) 添加完焊膏后，应盖好容器盖； e) 免清洗焊膏不能使用回收的焊膏，如果印刷间隔超过1小时，须将焊膏从模板上拭去。将焊膏回收到当天使用的容器中； f) 印刷
10、后尽量在4小时内完成再流焊。 g) 免清洗焊膏修板后不能用酒精檫洗； h) 需要清洗的产品，再流焊后应当天完成清洗； i) 印刷操作时，要求拿PCB的边缘或带手套，以防污染PCB。 j) 回收的焊膏与新焊膏要分别存放,(3)印刷工艺控制 图形对准通过人工对工作台或对模板作X、Y、的精细调整，使PCB的焊盘图形与模板漏孔图形完全重合。 刮刀与网板的角度角度越小，向下的压力越大，容易将焊膏注入漏孔中，但也容易使焊膏污染模板底面，造成焊膏图形粘连。一般为4560。目前自动和半自动印刷机大多采用60。,焊膏的投入量（滚动直径） 焊膏的滚动直径h 915mm较合适。 h 过小不利于焊膏漏印（印刷的填充性
11、） h 过大，过多的焊膏长时间暴露在空气中不断滚动，对焊膏质量不利。 焊膏的投入量应根据刮刀的长度加入。根据PCB组装密度（每快PCB的焊膏用量），估计出印刷100快还是150快添加一次焊膏。 刮刀运动方向,h 焊膏高度（滚动直径）,刮刀压力刮刀压力也是影响印刷质量的重要因素。刮刀压力实际是指刮刀下降的深度，压力太小，可能会发生两种情况：第种情况是由于刮刀压力小，刮刀在前进过程中产生的向下的Y分力也小，会造成漏印量不足；第种情况是由于刮刀压力小，刮刀没有紧贴模板表面，印刷时由于刮刀与PCB之间存在微小的间隙，因此相当于增加了印刷厚度。另外压力过小会使模板表面留有一层焊膏，容易造成图形粘连等印刷
12、缺陷。因此理想的刮刀压力应该恰好将焊膏从模板表面刮干净。,印刷速度由于刮刀速度与焊膏的粘稠度呈反比关系，有窄间距，高密度图形时，速度要慢一些。速度过快，刮刀经过模板开口的时间太短，焊膏不能充分渗入开口中，容易造成焊膏图形不饱满或漏印的印刷缺陷。 在刮刀角度一定的情况下，印刷速度和刮刀压力存在一定的关系，降速度相当于增加压力，适当降低压力可起到提高印刷速度的效果。, 网板（模板与PCB）分离速度 有窄间距、高密度图形时，网板分离速度要慢一些。 为了提高窄间距、高密度印刷质量，日立公司推出“加速度控制”方法随印刷工作台下降行程，对下降速度进行变速控制。,模板与PCB分离速度,分离速度增加时，模板与
13、PCB间变成负压，焊膏与焊盘的凝聚力小，使部分焊膏粘在模板底面和开口壁上，造成少印和粘连。 分离速度减慢时，PCB与模板间的负压变小，焊膏的凝聚力大，而使焊膏很容易脱离模板开口壁，印刷状态良好。 模板分离PCB的速度2mm/s以下为宜。,粘着力,凝聚力, 清洗模式和清洗频率经常清洗模板底面也是保证印刷质量的因素。应根据焊膏、模板材料、厚度及开口大小等情况确定清洗模式和清洗频率。（1湿1干或2湿1干等，印20块清洗一次或印1块清洗一次等） 模板污染主要是由于焊膏从开口边缘溢出造成的。如果不及时清洗，会污染PCB表面，模板开口四周的残留焊膏会变硬，严重时还会堵塞开口。 手工清洗时，顺开口长度方向效果较好。,建立检验制度 必须严格首件检验。 有BGA、CSP、高密度时每一块PCB都要检验。 一般密度时可以抽检。,印刷焊膏取样规则,印刷缺陷举例,少印,粘连,塌边,错位,
