SMT錫膏印刷工藝介紹[沐風(fēng)書苑]

1、 簡 介 錫 膏 印刷鋼網(wǎng)模板 SMT印刷機 SMT印刷工藝參數(shù) 影響錫膏印刷質(zhì)量的主要因素 目目 錄錄 2業(yè)內(nèi)優(yōu)講 表面貼裝技術(shù)(SMT)主要包括:錫膏印刷,精確貼片,回流焊接. 其中錫膏印刷質(zhì)量對表面貼裝產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大,據(jù)業(yè)內(nèi)評測分析約有 60%的返修板子是因錫膏印刷不良引起的,在錫膏印刷中,有三個重要部分, 焊膏、鋼網(wǎng)模板和印刷設(shè)備，如能正確選擇,可以獲得良好的印刷效果. SMT流程 元件貼裝 回流爐 外觀檢查 錫膏印刷 錫膏 元件 3業(yè)內(nèi)優(yōu)講 錫膏的應(yīng)用涂布工藝，可分為兩種方式： 一種是使用鋼網(wǎng)作為印刷版把錫膏印刷到PCB上，適合大批量生產(chǎn)應(yīng)用，是 目前最常用的涂布方式； 另一種是

2、注射涂布，即錫膏噴印技術(shù)，與鋼網(wǎng)印刷技術(shù)最明顯的不同就是噴 印技術(shù)是一種無鋼網(wǎng)技術(shù)，獨特的噴射器在PCB上方以極高的速度噴射 錫膏，類似于噴墨打印機。 印刷過程簡 介 4業(yè)內(nèi)優(yōu)講 錫 膏 錫膏是將焊料粉末與具有助焊功能的糊狀助焊劑（松香、稀釋劑、穩(wěn) 定劑等）混合而成的一種漿料。 就重量而言，8090%是金屬合金 就體積而言，50%金屬 / 50%焊劑 1.SMT錫膏的成份： 5業(yè)內(nèi)優(yōu)講 以往，焊料的金屬粉末主要是錫鉛（Sn/Pb） 合金粉末，伴隨著無鉛化及ROHS綠色生產(chǎn)的推 進，有鉛錫膏已漸漸淡出了SMT制程，對環(huán)境及 人體無害的ROHS對應(yīng)的無鉛錫膏已經(jīng)被業(yè)界所 接受。 目前，ROHS無鉛

3、焊料粉末成份，是由多種金 屬粉末組成，目前的幾種無鉛焊料配比共有:錫 Sn-銀Ag-銅Cu、錫Sn-銀Ag-銅Cu-鉍Bi、錫Sn- 鋅Zn，其中錫Sn-銀Ag-銅Cu配比的使用最為廣 泛。 錫Sn-銀Ag-銅Cu：具有良好的耐熱疲勞性和蠕變 性，熔化溫度區(qū)域狹窄；不足的是冷卻速度較慢 ，焊錫表面容易出現(xiàn)不平整的現(xiàn)象。 錫Sn-銀Ag-銅Cu-鉍Bi：熔點較Sn-Ag-Cu合金低 ，潤濕性較Sn-Ag-Cu合金良好，拉伸強度大；缺 點熔化溫度區(qū)域大。 錫Sn-鋅Zn：低熔點，較接近有鉛錫膏的熔點溫 度，成本低；缺點是潤濕性差，容易被氧化且因 時間加長而發(fā)生劣化。 錫 膏 2.SMT錫膏的成份：

4、金屬合金 6業(yè)內(nèi)優(yōu)講 錫 膏 3.SMT錫膏的成份：助焊劑 助焊劑的主要作用：助焊劑的主要作用： 1.使金屬顆粒成為膏狀，以適應(yīng)印刷工藝； 2.控制錫膏的流動性； 3.清除焊接面和錫膏的氧化物，提高焊接性能； 4.減緩錫膏在室溫下的化學(xué)反應(yīng)； 5.提供穩(wěn)固的SMT貼片時所需要的粘著力； 7業(yè)內(nèi)優(yōu)講 錫 膏 4.SMT錫膏的物理特性粘性： 錫膏具有粘性，錫膏在印刷時，受到刮刀的推力作用，其粘度下降，當(dāng)?shù)竭_網(wǎng)板開口 孔時，粘度達到最低，故能順利通過網(wǎng)板孔沉降到PCB的焊盤上，隨著外力的停止，錫 膏的粘度又迅速的回升，這樣就不會出現(xiàn)印刷成型的塌落和漫流，得到良好的印刷效 果。 產(chǎn)生將錫膏注入網(wǎng)孔的

5、壓力 粘度是錫膏的一個重要特性，從動態(tài)方面，在印刷行程中，其粘性越低對流動性 越好，易于流入鋼網(wǎng)孔內(nèi)；從靜態(tài)方面考慮，印刷后，錫膏停留在鋼網(wǎng)孔內(nèi)，其 粘度高，則保持其填充的形狀，而不會往下塌陷。 刮刀的推力 錫膏受到刮刀的推動力， 粘度在不斷減小 此時，錫膏受力最小，粘度 恢復(fù)變大，錫膏脫模 8業(yè)內(nèi)優(yōu)講 錫 膏 5.影響錫膏粘度的因素： *錫膏合金粉末含量對粘度的影響，錫膏中合金粉末的增加引起粘度的增加。 *錫膏合金粉末顆粒大小對粘度的影響，顆粒度增大時粘度會降低。 *溫度對錫膏粘度的影響，溫度升高粘度下降，印刷的最佳環(huán)境溫度為24 3 。 *剪切速率對錫膏粘度的影響，剪切速率增加粘度下降。

6、粘度粘度粘度 粉含量顆粒度溫度 粘度 速率 9業(yè)內(nèi)優(yōu)講 錫 膏 6.錫膏粉末的顆粒度： 根據(jù)PCB的組裝密度（有無窄間距）來選擇錫膏合金粉末的顆粒度，常用的合金 粉末顆粒的尺寸分為四種顆粒度等級。 合金粉末 類型 80以上合金粉末顆粒 尺寸（um） 大顆粒要求微粉末顆粒要求 175-150 150um的顆粒應(yīng)少 于1 20um微粉顆粒應(yīng) 少于10 245-75 75um的顆粒應(yīng)少 于1 325-45 45um的顆粒應(yīng)少 于1 420-38 38um的顆粒應(yīng)少 于1 SMT元件引腳間距和焊料顆粒的關(guān)系 引腳間距 （mm） 0.8以上0.650.50.4 顆粒直徑 （um） 75以下60以下50以

7、下40以下 10業(yè)內(nèi)優(yōu)講 錫 膏 7.錫膏的合金粉末顆粒尺寸對印刷的影響 錫膏的合金粉末顆粒尺寸直接影響錫膏的填充和脫模 細小顆粒的錫膏印刷性比較好，特別對高密度、窄間距的產(chǎn)品 ，由于鋼網(wǎng)開口尺寸小，必須采用小顆粒合金粉末，否則會影 響印刷脫模。 小顆粒合金粉末的優(yōu)點：印刷性好，印刷圖形的清晰度高。 小顆粒合金粉末的缺點：易塌邊、表面積大，易被氧化。 11業(yè)內(nèi)優(yōu)講 錫 膏 8.錫膏的有效期限及保存及使用環(huán)境 一般錫膏在密封狀態(tài)下，210條件下可以保存6個月，開封后要盡快使用 完； 錫膏的使用環(huán)境是要求SMT車間的溫度為：2127，濕度為：4060% 未開罐冷藏保存時間未開罐冷藏保存時間制造日期

8、后6個月 未開罐環(huán)境溫濕度下保存時間未開罐環(huán)境溫濕度下保存時間48小時 回溫時間回溫時間使用前應(yīng)回溫4小時以上（根據(jù)各錫膏廠商的規(guī)定） 攪拌時間攪拌時間回溫OK的錫膏在開罐首次使用前須攪拌機攪拌5分鐘 開罐后一次未全部用完旋緊罐蓋開罐后一次未全部用完旋緊罐蓋 在環(huán)境溫濕度下的放置時間在環(huán)境溫濕度下的放置時間 18小時 在絲網(wǎng)上的使用時間在絲網(wǎng)上的使用時間12小時 印刷后錫膏在線上停留時間印刷后錫膏在線上停留時間2小時 開罐后至回流前的時間開罐后至回流前的時間8小時 回溫時間回溫時間+ +開罐后至回流前的時間開罐后至回流前的時間24小時 12業(yè)內(nèi)優(yōu)講 錫 膏 9.錫膏對制程造成的缺陷： 未浸潤

9、* 助焊劑活性不強 * 金屬顆粒被氧化的很歷害 印刷中沒有滾動 * 流變不合適性，例 如: 粘度 、觸變性指數(shù) * 黏性不合適 橋接 * 焊膏塌陷 焊錫不足 由于微粒尺寸大，不正確的形狀，或不可印刷性，焊膏堵塞模板孔 錫珠 * 焊膏塌陷 * 在回流焊中溶劑濺出 * 金屬顆粒氧化 13業(yè)內(nèi)優(yōu)講 1.鋼網(wǎng)的概述及特點： 印刷鋼網(wǎng)模板 鋼網(wǎng)的主要功能是將錫膏準確的涂敷在PCB上所需要涂錫膏的焊盤上。 鋼網(wǎng)在印刷工藝中必不可少，它的好壞直接影響印刷工作的質(zhì)量。 目前鋼網(wǎng)主要有三種制作方法：化學(xué)腐蝕、激光切割、電鑄成型 化學(xué)腐蝕： 通常用于0.65mm以上間距 比其他鋼網(wǎng)費用低 激光切割: 費用較高而且

10、內(nèi)壁粗糙 可以用電解拋光法得到光滑內(nèi)壁 梯形開孔有利于脫模 可以用Gerber文件加工 誤差更小，精度更高 電鑄成型: 在厚度方面沒有限制 在硬度和強度方面更勝于不銹鋼 更好的耐磨性 孔壁光滑且可以收縮 最好的脫模特性 95%. 成本造價昂貴、工藝復(fù)雜、技術(shù)含量高14業(yè)內(nèi)優(yōu)講 化學(xué)腐蝕鋼網(wǎng)孔 激光切割后的孔壁 電鑄開孔 印刷鋼網(wǎng)模板 15業(yè)內(nèi)優(yōu)講 2.鋼網(wǎng)設(shè)計： 印刷鋼網(wǎng)模板 16業(yè)內(nèi)優(yōu)講 3.新鋼網(wǎng)的檢驗項目： 印刷鋼網(wǎng)模板 *鋼網(wǎng)的張力：使用張力計測量鋼網(wǎng)四個角和中心五個位置，張力應(yīng)大于30N/CM *鋼網(wǎng)的外觀檢查：框架、模板、孔壁（檢查是否有毛刺）、MARK等項目。 *鋼網(wǎng)的實際印刷效

11、果檢查。 鋼網(wǎng)厚度與鋼網(wǎng)開口尺寸決定了錫膏的印刷量，錫膏量過多會產(chǎn)生橋接，錫膏量 過少會產(chǎn)生焊錫不足或虛焊。鋼網(wǎng)開口形狀以及鋼網(wǎng)孔壁是否光滑也會影響錫膏 的脫模質(zhì)量。 4.鋼網(wǎng)對錫膏印刷的影響 垂直開口 易脫模 梯形開口，喇叭口向下 易脫模 梯形開口，喇叭口向上 脫模差 17業(yè)內(nèi)優(yōu)講 SMT印刷機 印刷機是將錫膏印刷到PCB板上的設(shè)備，它是對工藝和質(zhì)量影響最大的設(shè)備。 目前，印刷機主要分半自動印刷機和全自動印刷機。 半自動印刷機：操作簡單，印刷速度快，結(jié)構(gòu)簡單，缺點是印刷工藝參數(shù)可控點較 少，印刷中精度不高，錫膏脫模差，一般適用于0603（英制）以上元件、引腳間距大 于1.27mm 的PCB印

12、刷工藝。 全自動印刷機：印刷對中精度高，錫膏脫模效果好，印刷工藝較穩(wěn)定，適用密間距 IC類工藝要求較高的元件印刷，但對作業(yè)員的知識水平要求較高。 手動印刷機半自動印刷機全自動印刷機 18業(yè)內(nèi)優(yōu)講 SMT印刷機 1.基板處理機能： 基板處理機能包括PCB基板的傳輸運送、定位、支撐。 *傳輸運送是指PCB的搬入、搬出以及PCB固定前的來回小幅移動。 * 基板的定位分為真空定位、邊夾定位兩種，還有光學(xué)定位進行補正確保位置的準確。 *基板的支撐是使被印刷的PCB保持一個平整的平面，使PCB基板在印刷過程中不 發(fā)生變形扭曲。所用方式有 支撐PIN、支撐塊2種。支撐PIN靈活性較強、 局限性較小，目前較常

13、用；支撐塊局限較多，一般用在單面制程。 活動式擋塊，可針對不同的產(chǎn) 品任意圍成不同大小的真空吸 腔，可完成不同大小的產(chǎn)品定 位。 19業(yè)內(nèi)優(yōu)講 SMT印刷機 2.基板和鋼網(wǎng)的對中： 基板和鋼網(wǎng)的對中包括機械定中心和光學(xué)中心，光學(xué)定中心是機械定中心的補正， 大大提高了印刷精度。 3.對刮刀的控制機能： 印刷機對刮刀的控制機能包括壓力、摧行速度、下壓深度、刮刀行程、刮刀角度、 刮刀提升等。 4.對鋼網(wǎng)的控制機能： 印刷機對鋼網(wǎng)的控制包括鋼網(wǎng)平整度調(diào)整、鋼網(wǎng)和基板的間距控制、分離方式的控 制、對鋼網(wǎng)的自動清洗設(shè)定。 20業(yè)內(nèi)優(yōu)講 DESEN：機臺尺寸： L*W*H=1360*1240*1500mm

14、可生產(chǎn)PCB尺寸：MIN 50X50mm MAX 400*340mm 理論單板印刷循環(huán)時間：9S 工作模式：使用金屬刮刀、鋼網(wǎng)，PCB通過側(cè)夾及 真空吸著固定。 DESEN DSP- 1008 SMT印刷機 21業(yè)內(nèi)優(yōu)講 SMT印刷工藝參數(shù) 1.圖形對準： 通過印刷機相機對工作臺上的基板和鋼網(wǎng)的光學(xué)定位點（MARK點）進行對中，再 進行基板與鋼網(wǎng)的X、Y、精細調(diào)整，使基板焊盤圖形與鋼網(wǎng)開孔圖形完全重合。 2.刮刀與鋼網(wǎng)的角度： 刮刀與鋼網(wǎng)的角度越小，向下的壓力越大，容易將錫膏注入網(wǎng)孔中，但也容易使錫 膏被擠壓到鋼網(wǎng)的底面，造成錫膏粘連。一般為4560 .目前，自動和半自動印刷機大 多采用60

15、. 22業(yè)內(nèi)優(yōu)講 SMT印刷工藝參數(shù) 3.錫膏的投入量（滾動直徑）： 錫膏的滾動直徑h 1015mm較合適。 h過小易造成錫膏漏印、錫量少。 h過大，過多的錫膏在印刷速度一定的情況下，易造成錫膏無法形 成滾動運動，錫膏無法刮干凈，造成印刷脫模不良、印刷后錫膏偏 厚等印刷不良；且過多的錫膏長時間暴露在空氣中對錫膏質(zhì)量不利。 在生產(chǎn)中作業(yè)員每半個小時目視檢查一次網(wǎng)板上的錫膏量，每半 小時將網(wǎng)板上刮刀行程以外的錫膏用鏟刀移到網(wǎng)板的刮刀行程以內(nèi) 并均勻分布錫膏，但不能鏟到鋼網(wǎng)的開孔內(nèi)。 h錫膏滾動直徑 23業(yè)內(nèi)優(yōu)講 SMT印刷工藝參數(shù) 4.刮刀壓力： 刮刀壓力也是影響印刷質(zhì)量的重要因素。刮刀壓力實際是

16、指刮刀下 降的深度，壓力太小，刮刀沒有貼緊鋼網(wǎng)表面，因此相當(dāng)于增加了 印刷厚度。另外壓力過小會使鋼網(wǎng)表面殘留一層錫膏，容易造成印 刷成型粘結(jié)（橋接）等印刷缺陷。 5.印刷速度： 由于刮刀速度與錫膏的粘稠度呈反比關(guān)系，有窄間距時，速度要 慢一些。速度過快，刮刀經(jīng)過鋼網(wǎng)開孔的時間就相對太短，錫膏不 能充分滲入開孔中，容易造成錫膏成型不飽滿或漏印等印刷缺陷。 印刷速度和刮刀壓力存在一定的關(guān)系，降速度相當(dāng)于增加壓力， 適當(dāng)降低壓力可起到提高印刷速度的效果。 理想的刮刀速度與壓力應(yīng)該是正好把錫膏從鋼網(wǎng)表面刮干凈。理想的刮刀速度與壓力應(yīng)該是正好把錫膏從鋼網(wǎng)表面刮干凈。 粘度 速率 24業(yè)內(nèi)優(yōu)講 SMT印刷

17、工藝參數(shù) 6.印刷間隙： 印刷間隙是鋼網(wǎng)與PCB之間的距離，關(guān)系到印刷后錫膏在PCB上 的留存量。 7.鋼網(wǎng)與PCB分離速度： 錫膏印刷后，鋼網(wǎng)離開PCB的瞬間速度即為分離速度，是關(guān)系到 印刷質(zhì)量的參數(shù)，在密間距、高密度印刷中最為重要。先進的印刷 機，其鋼網(wǎng)離開錫膏圖形時有1（或多個）個微小的停留過程，即多 級脫模，這樣可以保證獲取最佳的印刷成型。 分離速度偏大時，錫膏粘力減少，錫膏與 焊盤的凝聚力小，使部分錫膏粘在鋼網(wǎng)底面 和開孔壁上，造成少印和錫塌等印刷缺陷。 分離速度減慢時，錫膏的粘度大、凝聚力 大而使錫膏很容易脫離鋼網(wǎng)開孔壁，印刷狀 態(tài)好。 25業(yè)內(nèi)優(yōu)講 SMT印刷工藝參數(shù) 8.清洗模

18、式和清洗頻率： 清洗鋼網(wǎng)底面也是保證印刷質(zhì)量的因素。應(yīng)根據(jù)錫膏、鋼網(wǎng)材料、 厚度及開孔大小等情況確定清洗模式和清洗頻率。（設(shè)定干洗、濕 洗、一次往復(fù)、擦拭速度等） 鋼網(wǎng)污染主要是由于錫膏從開孔邊緣溢出造成的。如果不及時清 洗，會污染PCB表面，鋼網(wǎng)開孔四周的殘留錫膏會變硬，嚴重時還 會堵塞鋼網(wǎng)開孔。 26業(yè)內(nèi)優(yōu)講 影響錫膏印刷質(zhì)量的主要因素 1.首先是鋼網(wǎng)質(zhì)量：鋼網(wǎng)厚度與開口尺寸確定了錫膏的印刷量。錫膏量過多會產(chǎn)生橋接， 錫膏量過少會產(chǎn)生錫膏不足或虛焊。鋼網(wǎng)開口形狀及開孔壁是否光滑也會影響脫模質(zhì)量。 2.其次是錫膏質(zhì)量：錫膏的粘度、印刷性（滾動性、轉(zhuǎn)移性）、常溫下的使用壽命等都會 影響印刷質(zhì)量。 3.印刷工藝參數(shù)：刮刀速度、壓力、刮刀與網(wǎng)板的角度以及錫膏的粘度之間存在的一定制 約關(guān)系，因此只有正確控制這些參數(shù)，才能保證錫膏的印刷質(zhì)量。 4.設(shè)備精度方面：在印刷高密度細間距產(chǎn)品時，印刷機的印刷精度和重復(fù)印刷精度也會起 一定影響。 5.環(huán)境溫度、濕度、以及環(huán)境衛(wèi)生：環(huán)境溫度過高會降低錫膏的粘度，濕度過大時錫膏會 吸收空氣中的水分，濕度過小時會加速錫膏中溶劑的揮發(fā)，環(huán)境中灰塵混入錫膏中會使焊 點產(chǎn)生針孔等缺陷。 27業(yè)內(nèi)優(yōu)講 缺陷原因分析改善對策 錫膏量過多、印刷偏厚 1.刮刀壓力過小，錫膏多出。 1.調(diào)節(jié)刮刀壓力。 2.網(wǎng)板與PCB間隙過大，錫膏量多出。 2.調(diào)