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3、ys an important part in SMT production, and affects the quality of assemblies. The article introduces many factors of infecting quality in Solder-paste printing process and have analysed those reasons, present some corrective actions and advice at the same time.Key words: Solder-paste; Stencil; Prin
4、ting；SMT；Defect随着表面贴装技术的快速发展，在其生产过程中，焊膏印刷对于整个生产过程的影响和作用越来越受到生产工程师和工艺工程师们的重视。掌握和运用好焊膏印刷技术，分析其中产生问题的原因，并将改进措施应用在生产实践中，不断获得更好的焊膏印刷质量，正是大家梦寐以求的。本文将就焊膏印刷中影响质量的因素做一些探讨。1 焊膏的因素焊膏比单纯的锡铅合金复杂得多，主要成分如下：焊料合金颗粒、助焊剂、流变性调节剂/粘度控制剂、溶剂等。不同类型的焊膏，其成分都不尽相同，适用范围也不同，因此在选择焊膏时要格外小心，确实掌握相关因素，以确保良好的品质。通常选择焊膏时要注意以下因素：1.1 焊膏的粘度
5、（Viscosity）焊膏的粘度是影响印刷性能的重要因素，粘度太大，焊膏不易穿过模板的开孔，印出的线条残缺不全，粘度太低，容易流淌和塌边，影响印刷的分辨率和线条的平整性。焊膏粘度可用精确粘度仪进行测量，但在实际工作中可采用以下方法：用刮刀搅拌焊膏35分钟左右，然后用刮刀挑起少许焊膏，让焊膏自然落下，若焊膏慢慢逐段落下，说明粘度适中；若焊膏根本不滑落，则说明粘度太大；如果焊膏不停地以较快速度滑下，则说明焊膏太稀薄，粘度太小。1.2 焊膏的粘性（Tackiness）焊膏的粘性不够，印刷时焊膏在模板上不会滚动，其直接后果是焊膏不能全部填满模板开孔，造成焊膏沉积量不足。焊膏的粘性太大则会使焊膏挂在模板
6、孔壁上而不能全部漏印在焊盘上。焊膏的粘性选择一般要求其自粘能力大于它与模板的粘接能力，而它与模板孔壁的粘接能力又小于其与焊盘的粘接能力。1.3 焊膏颗粒的均匀性与大小焊膏的焊料的颗粒形状、直径大小及其均匀性也影响其印刷性能，一般焊料颗粒直径约为模板开口尺寸的1/5，对细间距0.5mm的焊盘来说，其模板开口尺寸在0.25mm，其焊料粒子的最大直径不超过0.05mm，否则易造成印刷时的堵塞。具体的引脚间距与焊料颗粒的关系如表1所示。通常细小颗粒的焊膏会有更好的焊膏印条清晰度，但却容易产生塌边，同时被氧化程度和机会也高。一般是以引脚间距作为其中一个重要选择因素，同时兼顾性能和价格。表1 引脚间距和焊
7、料颗粒的关系引脚间距（mm）0.8以上0.650.50.4颗粒直径（um）75以上60以下50以下40以下1.4 焊膏的金属含量焊膏中金属的含量决定着焊接后焊料的厚度。随着金属所占百分含量的增加，焊料厚度也增加。但在给定粘度下，随金属含量的增加，焊料的桥连的倾向也相应增大。表2 焊膏厚度一定时，金属含量对回流焊厚度的影响金属含量%厚度（英寸）湿润的焊膏再流焊900.0090.0045850.0090.0035800.0090.0025750.0090.0020回流焊后要求器件管脚焊接牢固，焊量饱满、光滑并在器件（阻容器件）端头高度方向上有1/32/3高度的爬升。从上表可以看出随着金属含量的减少
8、，回流焊后焊料的厚度减少，为了满足对焊点的焊锡膏量的要求，通常选用85-92金属含量的焊膏，焊膏制作厂商一般将金属含量控制在89或90，使用效果越好。2 模板的因素2.1 网板的材料及刻制通常用化学腐蚀和激光切割两种方法，对于高精度的网板，应选用激光切割制作方式，因为激光切割的孔壁直，粗糙度小（小于3微米）且有一个锥度。2.2 网板的各部分与焊膏印刷的关系（1）开孔的外形尺寸网板上开孔的形状与印刷板上的焊盘的形状几尺寸对焊膏的精密印刷是非常重要的。网板上的开孔主要由印刷板上相对应的焊盘的尺寸决定的。一般地，网板上开孔的尺寸应比相对应焊盘小10%。（2）网板的厚度网板的厚度与开孔的尺寸对焊膏的印
9、刷以及后面的再流焊有着很大的关系，具体为厚度越薄开孔越大，越有利于焊膏释放。经证明，良好的印刷质量必须要求开孔尺寸与网板厚度比值大于1.5。否则焊膏印刷不完全。一般情况下，对0.5mm的引线间距，用厚度为0.120.15mm网板，0.30.4mm的引线间距，用厚度为0.1mm网板。（3）网板开孔方向与尺寸焊膏在焊盘长度方向上的释放与印刷方向一致时，比两者方向垂直时的印刷效果好。具体的网板设计工艺可依据表3来实施。表3 网板开孔尺寸、网板厚度、焊盘宽度以及引线间距之间的关系 单位：mm元件类型引脚间距焊盘宽度焊盘长度开口宽度开口长度模板厚度PLCC1.270.652.000.601.95QFP0
10、.6350.351.500.321.45QFP0.500.2541.250.221.20QFP0.400.251.250.201.20QFP0.300.201.000.150.9504020.500.650.450.6002010.250.400.230.35BGA1.270.800.75BGA1.000.630.56BGA0.500.300.28Flip chip0.250.120.120.120.12Flip chip0.200.100.100.100.10Flip chip0.150.080.080.080.083 焊膏印刷过程的工艺控制因素 焊膏印刷是一个工艺性很强的过程，其涉及到的工
11、艺参数非常多，每个参数调整不当都会对贴装产品质量造成非常大的影响。3.1 丝印机印刷参数的设定调整本文将从几个方面来讨论影响焊膏印刷质量的工艺控制因素：（1）刮刀压力 刮刀压力的改变，对印刷来说影响重大。太小的压力，会使焊膏不能有效地到达模板开孔的底部切不能很好地沉积在焊盘上；太大的压力，则导致焊膏印得太薄，甚至会损坏模板。理想状态为正好把焊膏从模板表面刮干净。另外刮刀的硬度也会影响焊膏的厚薄。太软的刮刀会使焊膏凹陷，所以建议采用较硬的刮刀或金属刮刀。（2）印刷厚度 印刷厚度是由模板的厚度所决定的，当然机器的设定和焊膏的特性也有一定的关系。印刷厚度的微量调整，经常是通过调节刮刀速度及刮刀压力来
12、实现。适当降低刮刀的印刷速度，能够增加印刷至印制板的焊膏量。有一点很明显：降低刮刀的速度等于提高刮刀的压力；相反，提高了刮刀的速度等于降低了刮刀的压力。 （3）印刷速度 刮刀速度快有利于模板的回弹，但同时会阻碍焊膏向印制板焊盘上传递，而速度过慢会引起焊盘上所印焊膏的分辨率不良。另一方面刮刀的速度和焊膏的粘稠度有很大的关系，刮刀速度越慢，焊膏的粘稠度越大；同样，刮刀速度越快，焊膏的粘稠度越小。通常对于细间距印刷速度范围为12mm/s40mm/s（4）印刷方式模板的印刷方式可分为接触式(on-contact)和非接触式(off-contact)印刷。模板与印制板之间存在间隙的印刷称为非接触式印刷。
13、在机器设置时，这个距离是可调整的，一般间隙为01.27mm；而模板印刷没有印刷间隙（即零间隙）的印刷方式称为接触式印刷。接触式印刷的模板垂直抬起可使印刷质量所受影响最小，它尤适用细间距的焊膏印刷。 （5）刮刀的参数刮刀的参数包括刮刀的材料、厚度和宽度、刮刀相对于到刀架的弹力以及刮刀对于模板的角度等，这些参数均不同程度地影响着焊膏的分配。其中刮刀相对于模板的角度为6065时，焊膏印刷的品质最佳。在印刷的同时要考虑到开口尺寸和刮刀走向的关系。焊膏的传统印刷方法是刮刀沿着模板的X或Y方向以90角运行，这往往导致了器件在开孔不同走向上焊膏量不同，经实验认证，当开孔长方向与刮刀方向平行时刮出的焊膏厚度比
14、两者垂直时刮出的焊膏厚度多了约60%。刮刀以45的方向进行印刷，可明显改善焊膏在不同模板开孔走向上的失衡现象，同时还可以减少刮刀对细间距的模板开孔的损坏。（6）脱模速度印制板与模板的脱离速度也会对印刷效果产生较大影响。时间过长，易在模板底部残留焊膏，时间过短，不利于焊膏的直立，影响其清晰度。理想的脱模速度如表4所示。表4 推荐脱模速度引脚间距推荐速度少于0.3mm0.10.5mm/sec0.40.5mm0.31.0mm/sec0.50.65mm0.51.0mm/sec超过0.65mm0.82.0mm/sec （7）模板清洗 在焊膏印刷过程中一般每隔10块板需对模板底部清洗一次，以消除其底部的附着物，通常采用无水酒精作为清洗液。3.2 焊膏使用时的工艺控制（1）严格在有效期内使用焊膏，平日焊膏保存在冰箱中，使用前要求
