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1、1锡膏印刷知识介绍撰写：白浪时间：2015年7月2日2导 言在SMT装联工艺技术中，印刷工艺是第一环节 ，也是极其重要的一个环节。印刷质量的好坏会 直接影响到SMT焊接直通率的高低，在实际生产过 程中，我们发现60%-70%的焊接缺陷与印刷质量有 关。因此，有必要对印刷工艺的各个方面进行研 究。在影响印刷工艺的各个方面中，网板的设计 起着举足轻重的作用。表面组装技术有两类典型的工艺流程，一类 是焊锡膏回流焊工艺，另一类是贴片胶 波峰焊工艺，由此产生两种用途的印刷钢网 印锡浆钢网和印胶水钢网。根据PCB材质的挠曲程度可分为硬质板和柔性板（软板或 FPC）；根据PCB表面处理技术的不同可分为OSP
2、板、喷 锡板、镀镍板、镀银板、镀金板，比较常见的有喷锡板和 OSP板。不同的PCB所对应的钢网开孔也有所不同。印锡浆钢网的主要功能是帮助锡膏的沉积(deposition)。目 的是将准确数量的材料（锡膏）通过开孔转移到光板(bare PCB)上准确的位置。在印刷周期内，随着刮刀在模板上 走过，锡膏充满模板的开孔。然后，在线路板/模板分开期 间，锡膏释放到PCB板的焊盘上。理想地，所有充满开孔 的锡膏从孔壁释放，并附着于光板的焊盘上，形成完整的 锡砖。 4第一部分 Stencil相关概念介绍一、钢网的组成1、网框，可以分为活动网框和固定网框。活动网框直接将钢片安装在框上，一个网框可以反复使用。固
3、定网框使用胶水将丝网布粘覆在网框上，后者又通过胶水与钢片连接。固定钢网能获得更加均匀的张力。2、网布，用于固定钢片和网框，可分为不锈钢丝网和高分子聚酯网。不锈钢丝网可以提供足够的张力，但使用时间过长后，其材质会变形而失去张力。聚酯网是有机物，不宜变形可以长期使用。3、薄片，即用来开孔的尼龙、不锈钢片、聚酯物等。激光模板常采用不锈钢片，其优异的机械性能大大提升钢网的使用寿命。4、胶水，用来粘贴网框和钢片，在模板中作用较大。胶水可保持牢固的黏着力，并且可抵抗各种模板清洗剂的清洗。5性性 能能抗拉强度抗拉强度 耐化学性耐化学性 吸吸 水水 率率 网目范围网目范围 尺寸稳定性尺寸稳定性耐磨性能耐磨性能
4、连续印次数连续印次数纤维粗细纤维粗细 价价 格格不不 锈锈 钢钢 尼尼 龙龙聚聚 脂脂材材 质质极高极高 极好极好不吸水不吸水30-50030-500 极佳极佳2 2万万 细细 高高中等中等好好 24%24% 16-40016-400 差差中等中等 4 4万万 较粗较粗低低高高 好好 0.4%0.4% 60-39060-390 中等中等 中等中等4 4万万 粗粗中中极佳极佳二、模板二、模板(Stencil)(Stencil)材料的比较材料的比较6方法制造技术优点缺点适用对象化学蚀刻在金属箔上涂抗蚀保护剂在金属箔上涂抗蚀保护剂 用销钉定位感光工具将图用销钉定位感光工具将图 形曝光在金属箔两面，然
5、形曝光在金属箔两面，然 后使用双面工艺同时从两后使用双面工艺同时从两 面腐蚀金属箔面腐蚀金属箔价格低廉，易加工 窗口形状不佳 孔壁不够光滑 模板尺寸不宜过大0.65mm以上的 QFP器件激光切割直接从客户的原始直接从客户的原始GerberGerber 数据产生，在作必要修改数据产生，在作必要修改 后传送到激光机，由激光后传送到激光机，由激光 光束进行切割光束进行切割尺寸精度高 窗口形状好 孔壁较光滑 价格较高 孔壁会有毛刺，需要电抛光加工处理。0.5mmQFP、BGA 等器件电铸成型通过在一个要形成开孔的通过在一个要形成开孔的 基板上显影刻胶，然后逐基板上显影刻胶，然后逐 个原子，逐层地在光刻
6、胶个原子，逐层地在光刻胶 周围电镀出模板周围电镀出模板尺寸精度高 窗口形状好 孔壁光滑 价格昂贵 制作周期长0.3mmQFP、BGA 、0201以下元器 件等三、模板三、模板(Stencil)(Stencil)制造技术比较制造技术比较7四、四、StencilStencil开口侧视图开口侧视图StencilStencilPCBPCBStencilStencil的梯形开口的梯形开口PCBPCB StencilStencilStencilStencil的刀锋形开口的刀锋形开口激光切割模板和电铸成模板激光切割模板和电铸成模板化学蚀刻模板化学蚀刻模板8元件间距钢网厚度元件间距钢网厚度QFPSQIC SO
7、PTSOP 1.270.2/.03LCC1.270.20.80.15/0.18BGA1.50.150.650.15/0.181.270.150.50.13/0.1510.13/0.150.40.13/0.150.80.13/0.150.30.10.650.13/0.15PLCC1.270.20.50.13五、五、StencilStencil厚度选择厚度选择9六、网板开口规则六、网板开口规则 1、模板设计的面积比/宽深比(aspect ratio)开口宽度（W）/模板厚度（T） 1.5开口面积（W L）/孔壁面积【 2 （ W + L ） T 】各种表贴元件宽深比/面积比举例实例开孔设计宽深比面
8、积比锡膏释放1QFP间距20 105052.00.83+2QFP间距16 75051.20.61+3BGA间距50 圆形25 厚度64.21.04+4BGA间距40 圆形15 厚度53.00.75+5微型BGA间距30 圆形11 厚度52.20.55+6微型BGA间距30 圆形13 厚度52.60.65+表示锡膏释放难度表中的例5说明一个 11mil 的圆形开孔。宽深比是2.2。有人可能错误地认为，因为宽深比远大于1.5，所以锡膏释放不是问题。可是，如果长度没有达到宽度的五倍，那么应该用面积比(二维模式)来预测锡膏释放 .侧壁的几何形状和孔壁光洁度直接与模板技术有关。经过电解抛光的激光切割模板
9、得到比非电解抛光的激光切割模板更光滑的内孔壁. 网孔下开口应比上开口宽0.01mm或0.02mm,即开口为倒锥形，便于焊膏有效的释放，同时减少网板的清洁次数。12第二部分 有铅钢网开口规范1、 CHIP类(R、C、L) 0201建议与客户沟通后设计开口，可以1：1开口，内移或外移保证内距0.20- 0.25mm。 0402 开口内切圆/椭圆，见右图实心为开口。0402内移或外移保证内距0.35- 0.5mm。 0603（含）以上的开法：1）内缩内凹法0603先面积缩5%，再做内缩后面积6%内凹半圆防锡球处理。 0805先面积缩5%，再做内缩后面积6%内凹半圆防锡球处理。 1206及1206以上
10、 先面积缩5%，再做内缩后面积6%内凹半圆防锡球处理。2）内切内凹法0603内切保证内距0.7-0.8mm，再做面积6%内凹半圆防锡球处理，0805内切保证内距1.0mm以上，再做面积6%内凹半圆防锡球处理，1206内切0.1-0.2mm，再做面积6%内凹半圆防锡球处理，1206以上可以采用内缩内凹法。（此开发比较常用）如果内切的较多，可外加0.1-0.2以弥补锡量不足。132、 IC类和QFP长度一般1：1。 宽度如下： PITCH PAD(W) STENCIL (W1) 0.4 一般情况下，钢片厚度T=0.12MM，W1=0.18。外八脚焊盘宽度缩小使焊盘 内距相同S1=S。内脚最小值W1
11、=0.17，最大值W1=0.19. 0.5 当钢片厚度T=0.15MM时W1=0.22，当T=0.12MM时W1=0.225-0.23。原始 焊盘比常规值小的按1：1开，但内脚最小值W1=0.20，最大值W1=0.235，外八 脚焊盘宽度缩小使焊盘内距相同S1=S。 0.635-0.66 0.33 0.31 0.356 0.32 0.381 0.32 0.406 0.33 外八脚焊盘宽度缩小使焊盘内距相同S1=S，原始焊盘比常规值小的按1：1开， 但内脚最小值W1=0.28，最大值W1=0.33 0.8 0.406 0.400.457 0.420.508 0.4314外八脚焊盘宽度缩小使焊盘内
12、距相同S1=S，原始焊盘比常规值小的按1：1开， 但内脚最小值W1=0.36，最大值W1=0.43 1.0 0.508 0.500.559 0.520.6096 0.54 原始焊盘比常规值小的按1：1开，但最小值W1=0.4，最大值W1=0.54 1.27 0.508 0.5080.6096 0.600.635 0.610.711 0.6350.762 0.66（W1最大值=0.7MM）3、功率晶体管 ： 引脚1：1开口，大焊盘先外三边缩小5%，内边缩小15%，内侧切角1/4 ，再进行分割处理。154、三极管SOT23：1：1 开孔SOT89：小焊盘开1：1，大焊盘开上端2/3。5、单个焊盘不
13、能大于3*4MM，大于的应加筋0.3-0.5MM。 6、焊盘开口倒圆角尺寸原则上不要小于0.05MM，如原始文件有小于 0.05MM倒角，则直接改为方形开口。 注：激光束标准直径是0.04mm，导角过小会产生波浪状，影响脱模 。16第三部分 影响印刷质量的因数一、锡膏质量 1、锡膏黏度（单位1Pa.s-帕斯卡秒=10泊=1000厘泊） 黏度太大，对焊膏的滚动、填充、脱模都不利，印刷出来的焊膏残缺 不全。 黏度太小，容易产生塌边，造成相邻锡膏图像的粘连。 适当的黏度能够获得较好的印刷质量。PS:焊膏黏度影响因素 焊膏金属粉末的含量； 焊锡膏中焊料粉末含量的增加明显引起焊膏黏度的增加。焊料粉末的增
14、 加可以有效防止印刷后预热阶段的塌落，焊接后焊点饱满，有助于焊接 质量的提高。 例如印刷同一厚度的锡膏，金属粉末含量的变化就会使焊点不饱满， 从而导致焊接强度差。一般SMT所用的锡膏金属成分应为88%90%。 具体如下表所示：*焊膏中合金粉末颗粒尺寸； 一般合金粉末颗粒直径约为模板最小开口宽度的1/5。高密度，窄间距的产品， 由于模板开口尺寸小，应该用小颗粒金属粉末，否则会影响印刷性和脱模性。 金属含量/%厚度/mil 印刷厚度热熔后焊料厚度 9094.5 8593.5 8092.5 合金粉末颗粒直径选择原则： 方形开口时，合金颗粒最大直径模板最小开口宽度的1/5； 圆形开口时，合金颗粒最大直
15、径模板最小开口直径的1/8； 模板开口厚度，合金颗粒最大直径模板厚度的1/3； 上述规则就是通常说的三球，五球定律。 粉末尺寸应当按质量百分比计量，而非数量，具体如下表。温度对锡膏黏度的影响 温度对锡膏黏度的影响很大，随着温度的升高，黏度会明显地下降，因此无论是 测试锡膏黏度，还是印刷锡膏过程都应该注意环境温度。通常印刷锡膏最佳环境 温度是233。剪切速度对锡膏黏度的影响 使用旋转黏度计测量锡膏黏度时，随着转速的增加，测试值明显地会降低，这意 味着随着剪切速度的增加，锡膏黏度明显下降。 PS:锡膏的流变学行为，锡膏中添加了触变剂，故锡膏有假塑性流体特征。即随 着外力的增加，焊膏的黏度迅速下降，但失去外力作用黏度又会上升。这种性质 在印刷过程中非常重要，锡膏在受刮刀的推力作用下，其黏度下降，当到达模板 窗口时，黏度达到最低，故能顺利地通过开孔沉降到PCB板上，随着外力停止， 锡膏黏度有迅速回升，这样就不会出现印刷锡砖的垮塌和漫流，从而得到良好的 印刷效果。流体的黏度随外力的增加而降低，随外力的降低而增加，这种性质称为触变性 。 优良的锡膏其触变系数
