smt印刷工艺控制

1、SMT印刷工艺控制,金众电子SMT事业二部学习资料,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孔XY 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Yd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

2、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

3、，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 开口变小,孔壁粗

4、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

5、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 (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

6、 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）h 过大，过多的焊膏长时间暴露在空气中不断

7、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,

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