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1、SMT丝丝印是科科学, 不是艺艺术在一块典典型的PPCB(印刷电电路板)上 ，可可能有几几百个元元件，6600到到1,0000个个联接点点(即焊焊盘paad)。因因此这些些端点的的焊接不不合格率率必须维维持在一一个最小小值。一一般来说说，PCCB不能能通过测测试而须须要返工工的有660%是是由于锡锡膏(ssoldder passte)丝印质质量差而而造成的的。本文文将讨论论丝印(scrreenn prrinttingg)的基基本要素素，并探探讨生产产中持续续的完美美丝印品品质所需需的技术术。在锡膏丝丝印中有有三个关关键的要要素，这这里叫做做三个SS：Sooldeer ppastte(锡锡膏)，
2、SStenncills(丝丝印模板板)，和和Squueeggeess(丝印印刮板)。三个个要素的的正确结结合是持持续的丝丝印品质质的关键键所在。锡膏(第第一个SS)锡膏是锡锡珠和松松香(rresiin)的的结合物物，松香香的功能能是在回回流(rrefllowiing)焊炉的的第一阶阶段，除除去元件件引脚、焊焊盘和锡锡珠上的的氧化 物，这这个阶段段在1550 CC持续大大约三分分钟。(ressin有有时叫做做rossin,严格地地说，rresiin是天天然产品品，而rrosiin是人人造产品品。)焊焊锡是铅铅、锡和和银的合合金，在在回流焊焊炉的第第二阶段段，大约约2200 C时时回流。银银和松香
3、香都起帮帮助熔化化焊锡和和湿润(wetttinng)以以达到回回流的作作用，即即助焊剂剂的作用用。(湿湿润weettiing：是焊接接效果的的描述词词，被焊焊物好象象被锡所所浸“湿”。)球状的焊焊锡颗粒粒制造成成各种混混合尺寸寸，然后后筛选、分分级，锡锡膏是按按照锡珠珠的大小小来分级级的，如如下：2型：775553mm3型：553338mm4型：338225mm(m = miccronn = 0.0001mmm )三球定律律三球定律律给生产产提供了了一个选选择丝印印模板的的简单公公式，锡锡膏中锡锡珠的大大小必须须与丝印印模板相相匹配，如如下所述述：经 验 公 式式 ： 至少有三三个最大大直径的
4、的锡珠能能垂直地地排在丝丝印模板板的厚度度方向上上。 至少有三三个最大大直径的的锡珠能能水平地地排在丝丝印模板板的最小小孔的宽宽度方向向上。 如图中所所示为丝丝印模板板及锡珠珠的截面面图：计算略为为复杂，因因为锡珠珠是用米米制miicroon(m)来度量量，而丝丝印模板板厚度的的工业标标准是美美国的专专用单位位thoou!(1mm=1x110-33mm,1thhou=1x110-33incchess,255mm1thhou.)锡膏类型型3x最大大的锡珠珠尺寸最接近的的模板厚厚度2型：775553m3x755m=2225m=99.0tthouu9 thhou3型：553338m3x533m=15
5、59m=66.4tthouu6 thhou4型：338225m3x388m=1114m=44.6tthouu4 thhou丝印孔的的尺寸是是由元件件引脚间间隔(ppitcch)决决定的，焊焊盘的尺尺寸一般般是引脚脚间隔的的一半。(丝印孔孔的尺寸寸实际上上可能比比焊盘(padd)尺寸寸小一点点)，例例如，225thhou(0.663mmm)的间间隔，丝丝印孔为为12.5thhou。因因此锡膏膏的选用用必须满满足丝印印模板上上最小的的丝印孔孔：元件最小小引脚间间隔最小丝印印孔合适的锡锡膏类型型16 tthouu8 thhou2型：775553m12 tthouu6 thhou3型：553338m8
6、 thhou4 thhou4型：338225m因此，丝丝印模板板的厚度度通常是是决定因因素，大大多数应应用是选选择标准准的6tthouu厚的丝丝印模板板，3型型的锡膏膏。粘 度粘度是锡锡膏的一一个重要要特性，从从动态方方面来说说，在丝丝印行程程中，其其粘性越越低，则则流动性性越好，易易于流入入丝印孔孔内，印印到PCCB的焊焊盘上。从从静态方方面考虑虑，丝印印刮过后后，锡膏膏停留在在丝印孔孔内，其其粘性高高，则保保持其填填充的形形状，而而不会往往下塌陷陷，这一一点对于于等待贴贴片前丝丝印在焊焊盘上的的锡膏更更为重要要。锡膏在其其容器罐罐内的粘粘度是使使用一种种精巧的的、通常常很昂贵贵的实验验室粘
7、度度计测量量而得的的。标准准的粘度度是在大大约5000kccps12000kccps范范围内，较较为典型型的8000kccps用用于模板板丝印是是理想的的。判断断锡膏是是否具有有正确的的粘度有有一种更更为实际际和经济济的方法法，如下下：用刮勺在在容器罐罐内搅拌拌锡膏约约30秒秒钟，然然后挑起起一些锡锡膏，高高出容器器罐三、四四英寸，让让锡膏自自行往下下滴，开开始时应应该象稠稠的糖浆浆一样滑滑落而下下，然后后分段断断裂落下下到容器器罐内。如如果锡膏膏不能滑滑落，则则太稠，如如果一直直落下而而没有断断裂，则则太稀，粘粘度太低低。丝 印 模 板板 (第第 二 个 SS)历史上，使使用一种种厚的乳乳胶
8、丝网网，它有有别于丝丝印模板板，现在在只有少少数锡膏膏丝印机机使用。金金属模板板比乳胶胶丝网普普遍得多多，优越越得多，并并且也不不会太贵贵。下图图给出了了一个价价格比较较的概念念：厚 乳 胶 丝丝 网锡膏印刷刷技术源源自于完完善建立立的工业业丝印(sillk sscreeen priintiing)行业，因因此术语语“丝印”被源用用到这种种要求较较稠沉淀淀物的锡锡膏印刷刷。厚乳乳胶丝网网原本比比金属模模板经济济得多，但但使用寿寿命不长长，而且且用于密密脚(ffinee piitchh)也不不实际。制 造 过 程程 如 下 ：在框架上上张布一一张尼龙龙、聚酯酯纤维或或不锈钢钢的丝网网。不锈锈钢丝
9、是是最好的的，因为为其刚性性。工业业丝印用用的网很很细密，大大约每英英寸4000丝，这这样细小小的油墨墨粒子(233m)才才可以很很流畅地地通过丝丝网。为为了使锡锡珠通过过丝网，建建议采用用一种粗粗糙得多多的丝网网，大约约每英寸寸80丝丝。丝网上涂涂盖光敏敏乳胶，通通常约十十层以封封住网孔孔，形成成一层典典型的88thoou的厚厚度。将将正趋光光性(黑黑色焊盘盘)透明明玻璃放放在上面面，然后后用很强强的紫外外光来曝曝光(如如：2kkw，几几秒钟)。曝光光区域变变硬，软软的地方方没曝光光，可被被洗掉而而留下网网孔。因因此，丝丝印时锡锡膏可以以通过这这些孔来来印刷。丝印刮板板(sqqueeegee
10、e)是利利用泵作作用原理理将锡膏膏压挤通通过丝网网，因此此要使用用一种软软的橡胶胶刮板(见刮板板部分)。丝印印时丝网网与PCCB之间间留有113mmm的间间隙，刮刮板将丝丝网压低低和PCCB接触触，随后后“撕开”。这种种作用是是必要的的，否则则，锡膏膏会滞留留在丝网网上而不不是在PPCB的的焊盘上上。厚乳胶丝丝网的应应用，其其局限性性主要是是由于开开孔上有有丝网的的阻碍，得得到的丝丝印沉淀淀物有限限，不可可以用于于小于330thhou的的密间隔隔。金 属 模 板板金属模板板现在在在大多数数的锡膏膏丝印机机上使用用。其组组成是薄薄金属板板上开有有小孔，锡锡膏从中中印出，解解决了前前面网印印的沉淀
11、淀物无规规律的问问题。不不要求丝丝印刮板板有泵作作用，因因为锡膏膏可以很很容易流流过开孔孔。也不不要求模模板与PPCB之之间有间间隙。有三种制制造金属属模板的的方法：化学、激激光和电电蚀。化 学 腐 蚀蚀现时丝印印模板主主要是这这种方法法制造的的，过程程如下：取薄铜板板，或更更普遍的的不锈钢钢板，在在两面涂涂盖光敏敏耐酸物物，正趋趋光性(黑色焊焊盘)模模版分别别叠放在在两面，用用强力紫紫外光曝曝光。曝曝光区域域变硬，而而软的焊焊盘区域域可以被被冲洗掉掉。然后后将板放放入酸中中洗浴，从从两面腐腐蚀掉所所希望孔孔。金属板两两边的正正趋光性性模版的的相互定定位是关关键性的的，特别别是密引引脚间隔隔的
12、元件件。如果果模版定定位不好好，孔会会形成斜斜坡，造造成丝印印不好，出出现这种种情况的的机会通通常是十十分之一一，但在在过去几几年中，该该问题很很 大成成度上被被解决了了，因为为改进的的CADD数据和和制造技技术使失失误率下下降到大大约五十十分之一一。成功功的技术术将使得得模版如如同一个个信封，将将空板放放入，可可达到22200miccronn的精度度。孔壁不能能达到太太平整，因因为酸是是逐步腐腐蚀到孔孔内，但但也会往往板的横横向腐蚀蚀。形成成一个“8”字形截截面。(下图为为放大图图)但是，由由于丝印印模板很很薄，所所以通常常这不是是问题。激 光 刻 制制 模 板另一个技技术是使使用电脑脑控制
13、的的CO22 或YYAG激激光从板板的一面面切割出出丝孔，可可能要花花去大约约半个小小时来刻刻制一块块模板，开开孔区越越大，时时间就越越多，费费用也越越高。激激光机大大约成本本为4000,0000 美元，因因此激光光使用时时间昂贵贵，结果果通常一一块模板板费用是是化学腐腐蚀的三三倍。该系统很很精密，但但除了成成本贵外外，还有有一个缺缺点：激激光将熔熔化的金金属切割割出丝孔孔，同时时也容易易熔化模模板表面面，造成成表面粗粗糙。因因此需要要用沙抛抛光或用用化学方方法来清清洗表面面，留下下几个mmicrron的的粗糙度度，看 上去好好象表面面暗淡，对对聚酯刮刮板有磨磨损作用用，并且且使得模模板难以以
14、清洁，虽虽然有人人认为粗粗糙度将将有助于于锡膏的的“滚动”。电 蚀蚀 模 板电蚀模板板现时约约占使用用的23%，其其制造过过程是加加成的，不不象其它它工艺，模模板成形形方法如如下：用光敏绝绝缘乳胶胶埋盖住住芯板(基板)，通过过负趋光光性模版版(焊盘盘区透明明，非丝丝印区不不透明)用紫外外光曝光光。焊盘盘区域变变硬，其其它区域域被清洗洗掉，然然后将芯芯板浸浴浴在酸性性电解溶溶液内，作作为阴极极联接在在电源上上，阳极极为耗损损性镍。经经过几个个小时，镍镍就沉淀淀在导电电区域(非焊盘盘)，并并可以象象一张纸纸一样撕撕下，形形成丝孔孔。这种模板板有比其其它模板板优越的的地方，孔孔的内壁壁很平滑滑，可以
15、以作成梯梯形，即即底部比比上部稍稍宽，112的的角度，这这有助于于锡膏穿穿过模板板印到PPCB上上。在孔孔的底部部四周形形成100200miccronn的“尖头”，在焊焊盘周围围形成一一圈边框框，丝印印时有助助于锡膏膏准确地地停留在在焊盘上上，见下下图：成 本 大 约约 比 化 学学 腐 蚀 高高 300 % 。刮 板 (第 三 个个 S)刮 板 有 两两 种 形 式式 ： 菱 形形 和 拖 裙裙 形 ， 拖拖 裙 形 分分 成 聚 乙乙 烯 (或 类 似似 ) 材 料料 和 金 属属 。菱 形这 种 形 式式 现 在 已已 很 不 普普 遍 了 ， 虽 然然 还 在 使使 用 ， 特特 别 在 美美 国 和 日日 本 。 它它 由 截 面面 为 大 约约 100 mmm x 10 mm 的 正正 方 形 组组 成 ， 由由 夹 板 夹夹 住 ， 形形 成 两 面面 455 的 角 度度 ：这 种 刮 板板 可 以 两两 个 方 向向 工 作 ， 每 个个 行 程 末末 都 会 跳跳 过 锡 膏膏 条 ， 因因 此 只 要要 一
