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1、南京信息职业技术学院毕业设计论文作者 许佳炎 学号 21223P35 系部 机电学院 专业 电子组装技术及设备 题目 模板设计与制造对焊膏印刷质量的影响 指导教师 朱桂兵 吕堃 评阅教师 完成时间： 2015 年 5 月 6 日毕业设计(论文)中文摘要(题目)：模板设计与制造对焊膏印刷质量的影响 摘要：随着现代科学技术的不断发展，电子表面组装技术也越来越复杂，对SMT的要求也越来越高。尤其是细间距的元件和高密度的装配出现，使得SMT贴装受到了严峻的考验。统计表明，有50以上的装配缺陷是由于焊膏印刷造成的。焊膏作为SMT工艺流程中的第一道工序，也是SMT质量的基础。而模板的设计与制造对整个焊膏印
2、刷中也起到了很关键的作用，为了减少桥连、立碑、虚焊、少锡等缺陷出现，就必须掌握好模板设计与制造技术，提高SMT产品质量。通过分析焊膏印刷的工艺流程，并通过亲自工厂生产实践，总结出的经验是通常在焊膏选择、模板质量、印刷工艺等因素对模板印刷质量的影响有密切相关。关键词：焊膏 模板 印刷工艺毕业设计(论文)外文摘要Title : Influence of design and manufacture of template on the quality of solder paste printing Abstract: With the continuous development of mode
3、rn science and technology, electronic surface mounting technology is becoming more and more complex; the SMT requirements are also getting higher and higher. Especially the fine pitch components and assembly of high density, the SMT mount suffered a severe test. Statistics show that, there are more
4、than 50% is due to assembly defects caused by the solder paste printing, in order to reduce the bridge, erected, weld defects such as tin, less, you must have good solder paste printing technology, improving the quality of SMT products. The common factors of solder paste printing quality and screen
5、printing process, solder paste, etc. are closely related.keywords: soldering paste，template，printing process目 录1 引言12 焊膏对印刷质量的影响12.1 焊膏成分的影响12.2 焊膏使用中对印刷的影响33 模板对焊膏印刷质量的影响43.1 模板的重要性对SMT质量的影响43.2 模板材料对印刷质量的影响53.3 模板设计对焊膏印刷质量的影响73.3.1 模板的开孔形状和尺寸大小73.3.2 模板的厚度83.3.3 模板开孔方向93.4 模板清洗对印刷的影响93.5 模板设计与制造难题
6、及解决方法104 印刷机工艺参数对印刷的影响104.1 印刷模板的选用对印刷的影响104.2 印刷前准备工作对印刷的影响114.3 印刷参数对印刷的影响12结论14致谢15参考文献151 引言随着电子行业的快速发展，表面安装技术已经被用于更广泛，电子表面组装技术也作为一种新技术出现。面对这高密度的装配和细间距的出现，表面组装技术也受到了严峻的考验。而然对模板设计与制作的要求也越来严格，因此设计出好的模板就需要对焊膏印刷中整个影响因素出发，将所有问题都统一得联系起来才能设计出好的模板。焊膏印刷技术是SMT关键的一步。在印刷的时候，将焊膏放在模板的网孔周围，将设置好的刮刀已经印刷机的参数将焊膏向前
7、推动，经过网孔时焊膏沉积入网孔并落在焊盘上，当模板离开印制板时，焊膏就以掩膜图形的形状覆盖在了模板的焊盘上，从而完成了焊膏印刷中的印刷过程。在影响表面组装技术质量的因素中， SMT焊膏印刷是影响质量因素的主要原因。如果印刷不好，就会在后面贴装时造成很多缺陷，造成产品质量出现问题，影响了整个生产，为公司带来了不必要的麻烦。因此，为了获得更好的印刷效果，提高产品质量，就要对焊膏印刷技术以及工艺参数的设定等一系列的研究。本文通过焊膏、模板、印刷工艺参数对焊膏印刷质量的影响进行了简要的研究，并重点阐述了模板设计与制作的过程，并总结了一些常见的问题，在生产时一般都会考虑这些因素对焊膏印刷的影响，尽量降低
8、印刷缺陷才能实现高质量的印刷，焊膏的特性，网板的制作，印刷工艺参数的设置都十分关键。下面将围绕这几点进行逐一讨论。2 焊膏对印刷质量的影响2.1 焊膏成分的影响焊膏是SMT中主要的覆料，比单纯的锡铅合金复杂很多，主要成分是焊料合金颗粒、助焊剂、流变性调节剂等所组成的黏稠体。其中锡铅合金占主要成分，它是影响焊膏质量的主要因素。SMT工艺中影响回流焊曲线最大的因素就是锡铅合金。如果使用了高熔点的焊膏，在回流过程时，印制电路板在回流炉中受到了持续的高温烘烤，PCB板容易弯曲变形和绝缘保护膜起泡。这对有些是油墨型或纸基环氧板的绝缘涂料有很大的影响。而有些片式电容元件在高温环境下会发生电气特性的变化，其
9、容量也会发生改变。因此要根据PCB生产的工艺要求、绝缘材料的性质、贴装元件的耐热程度来选择焊膏中锡铅合金的成分。如图1所示，是SMT中常用的焊膏。图1 常见的焊膏 （1）焊膏粘度影响在影响焊膏印刷质量的因素中，焊膏的粘度也很关键。粘度与焊膏中的金属颗粒的含量、大小以及助焊剂的粘度有关。粘度过高可能造成焊膏不易涂敷并且容易粘在模板上，造成堵塞网孔，不易脱模，难成型易出现拉尖现象；粘度过低容易脱模，但难成型，在印刷时易造成坍塌。元件贴装后由于粘度不够可能造成元件在贴装后偏移，可能造成元件短路、断路、立碑等焊接缺陷。在SMT生产前一般需要用仪器测量焊膏的粘度，在印刷细间距的元件时，要求其粘度范围是8
10、001200Pas，普通间距的粘度范围通常在500800Pas1。 （2）焊膏粘性影响焊膏的粘性指的是焊膏自身的粘性，在刮刀推动焊膏时，焊膏在木板上滚动。如果粘度不够，则不会滚动，在印刷周期完成后，不能将所有的模板上的开孔填满，造成焊膏的沉积量不足。如果焊膏的粘性过大则会使得焊膏挂在模板的孔壁上不会脱模落到焊盘上，并且堵塞了网孔，不利于后面的印刷。因此选择的焊膏的粘性很重要，粘性一般要求大于与模板的粘接力，与模板孔壁的粘接力又要小于与焊盘的粘接力。（3） 焊膏颗粒对模板制作的影响 焊膏成分中金属颗粒的大小，均匀性和形状也对焊膏印刷有影响。一般要求焊膏中焊料颗粒的直径约为模板开口尺寸的1/5.在
11、细间距印刷时，对焊膏中的颗粒大小也有严格的要求，颗粒如果过大易造成印刷时的堵塞。当然细小颗粒的焊膏会使焊膏印刷的印条十分清晰，但容易产生塌边，被氧化的可能性也很大。一般颗粒的大小与元件的引脚间距有一定的关系。如表1所示的引脚间距和金属颗粒的关系。表1引脚间距和金属颗粒的关系引脚间距（mm）金属粒直径（m）0.8以上100以上0.780以下0.560以下0.450以下(4) 焊膏金属含量的影响 焊膏中金属的含量决定这焊接后焊料的厚度。在焊膏中，随着金属的质量分数增加，印刷过后的焊料厚度也增加。在元件贴装上去后，由于焊料厚度较高，元件对下面焊料的压力较大，会造成焊料塌陷，易发生桥连和短路等缺陷。
12、在进行回流焊时，焊料的厚度决定着引脚与焊盘间的牢固程度，焊量饱满，圆润光滑。金属含量如果相对减少，则经过回流炉后，焊盘上的焊料厚度减少，容易使引脚不能完全接触到焊盘造成虚焊。为了获得较高的印刷质量，通常选用85%91%金属含量的焊膏。2.2 焊膏使用中对印刷的影响（1）焊膏必须在有效期内使用，平日里不用的焊膏需保存在冰箱中，每次换班生产时提前将焊膏从冰箱中拿出来，写上取出日期与时间。用过的焊膏单独存放，检查是否可以继续留在下个班次生产，在用时要确定品质是否符合生产要求。（2）在每次生产前，操作人员将上个班取出的焊膏放在离心搅拌机里搅拌，并定时用粘度测试仪对焊膏粘度进行检验。（3）每天的第一个班
13、要对焊膏厚度进行测量，可以利用焊膏厚度测试仪对印刷厚度进行测量，选择不同位置上的焊盘上作为测试点，并记录下测试结果，要求测试出来的焊膏厚度范围应在模板厚度12%之间。（4）在第一块印制板印刷完成时，需由带班人员进行目视，观察是否有印刷偏移，漏刷。在进行贴装。每次生产一种板子时要进行首检，对一块板子检查通过时才可以继续生产。以免造成批量印刷质量问题。（5）在首次印刷失败时，需要使用超声波清洗设备装置对印制板进行彻底的清洗。清洗过后要检查，是否有焊膏堵塞了印制板上的小孔，以及是否有残留的焊膏没有清洗干净。防止下次在焊膏印刷时，残留的焊膏对印刷有影响。3 模板对焊膏印刷质量的影响 经过对SMT生产多
14、年的研究与实践，SMT质量问题的70%与焊膏印刷工艺有关，而模板质量又是影响着焊膏印刷质量因素的，从而影响整个生产工序。为了获得高质量的印刷效果，对模板质量的研究是必不可少的。因此模板质量的好坏直接关系着SMT整个生产工艺的质量合格率。3.1 模板的重要性对SMT质量的影响在SMT生产中，印刷工艺中的印刷用的模板也称为漏板或网板，它是用来将焊膏漏印或者点胶工序中使用的平板模具。在你SMT工艺中，丝网印刷印刷是最先被采用在焊膏或胶水印刷中的，后来由于各种高密度的组装元件的出现，渐渐得被金属（铜、不锈钢）模板所取代，一般制作方法有化学腐蚀、电镀法、激光切割法这几种。随着片式元件0603、0402、0201、QFP、BGA、CSP等元件使用的越来越广泛，对模板的印刷精度要求也越来越高。在表面贴装中，常见的缺陷有：多锡、少锡、无锡、立碑、虚焊、偏移等，造成这些缺陷的主要原因还是离不开印刷模板的因素的。如果选择的模板厚度不恰当或者丝网不紧绷、不平整都可能造成少锡、多锡现象；模板开口尺寸太小，开口形状不好，就会影响焊膏漏印，产生少锡、多锡、锡珠等缺陷；模板开口的位置不恰当，误差比较大，或者开孔壁不够光滑都会引起桥连、元件偏移、墓石等缺陷。总的来说，模板的质量问题直接影响着焊膏印刷的质量，从而影响SMT整
