SMT錫膏印刷工藝介紹[沐風(fēng)書(shū)苑]

1、 簡(jiǎn) 介 錫 膏 印刷鋼網(wǎng)模板 SMT印刷機(jī) 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(duì)表面貼裝產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大,據(jù)業(yè)內(nèi)評(píng)測(cè)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(gè)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(wú)鋼網(wǎng)技術(shù)，獨(dú)特的噴射器在PCB上方以極高的速度噴射 錫膏，類(lèi)似于噴墨打印機(jī)。 印刷過(guò)程簡(jiǎn) 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(wú)鉛化及ROHS綠色生產(chǎn)的推 進(jìn)，有鉛錫膏已漸漸淡出了SMT制程，對(duì)環(huán)境及 人體無(wú)害的ROHS對(duì)應(yīng)的無(wú)鉛錫膏已經(jīng)被業(yè)界所 接受。 目前，ROHS無(wú)鉛

3、焊料粉末成份，是由多種金 屬粉末組成，目前的幾種無(wú)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(diǎn)較Sn-Ag-Cu合金低 ，潤(rùn)濕性較Sn-Ag-Cu合金良好，拉伸強(qiáng)度大；缺 點(diǎn)熔化溫度區(qū)域大。 錫Sn-鋅Zn：低熔點(diǎn)，較接近有鉛錫膏的熔點(diǎn)溫 度，成本低；缺點(diǎn)是潤(rùn)濕性差，容易被氧化且因 時(shí)間加長(zhǎng)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(dòng)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(shí)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(shí)，受到刮刀的推力作用，其粘度下降，當(dāng)?shù)竭_(dá)網(wǎng)板開(kāi)口 孔時(shí)，粘度達(dá)到最低，故能順利通過(guò)網(wǎng)板孔沉降到PCB的焊盤(pán)上，隨著外力的停止，錫 膏的粘度又迅速的回升，這樣就不會(huì)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(gè)重要特性，從動(dòng)態(tài)方面，在印刷行程中，其粘性越低對(duì)流動(dòng)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(huì)往下塌陷。 刮刀的推力 錫膏受到刮刀的推動(dòng)力， 粘度在不斷減小 此時(shí)，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(duì)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(duì)粘度的影響，顆粒度增大時(shí)粘度會(huì)降低。 *溫度對(duì)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(duì)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(wú)窄間距）來(lái)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(jí)。 合金粉末 類(lèi)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(duì)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(xì)小顆粒的錫膏印刷性比較好，特別對(duì)高密度、窄間距的產(chǎn)品 ，由于鋼網(wǎng)開(kāi)口尺寸小，必須采用小顆粒合金粉末，否則會(huì)影 響印刷脫模。 小顆粒合金粉末的優(yōu)點(diǎn)：印刷性好，印刷圖形的清晰度高。 小顆粒合金粉末的缺點(diǎn)：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(gè)月，開(kāi)封后要盡快使用 完； 錫膏的使用環(huán)境是要求SMT車(chē)間的溫度為：2127，濕度為：4060% 未開(kāi)罐冷藏保存時(shí)間未開(kāi)罐冷藏保存時(shí)間制造日期

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

9、* 助焊劑活性不強(qiáng) * 金屬顆粒被氧化的很歷害 印刷中沒(méi)有滾動(dòng) * 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(diǎn)： 印刷鋼網(wǎng)模板 鋼網(wǎng)的主要功能是將錫膏準(zhǔn)確的涂敷在PCB上所需要涂錫膏的焊盤(pán)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(fèi)用低 激光切割: 費(fèi)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(kāi)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(méi)有限制 在硬度和強(qiáng)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(jià)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(kāi)孔 印刷鋼網(wǎng)模板 15業(yè)內(nèi)優(yōu)講 2.鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)： 印刷鋼網(wǎng)模板 16業(yè)內(nèi)優(yōu)講 3.新鋼網(wǎng)的檢驗(yàn)項(xiàng)目： 印刷鋼網(wǎng)模板 *鋼網(wǎng)的張力：使用張力計(jì)測(cè)量鋼網(wǎng)四個(gè)角和中心五個(gè)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(xiàng)目。 *鋼網(wǎng)的實(shí)際印刷效

11、果檢查。 鋼網(wǎng)厚度與鋼網(wǎng)開(kāi)口尺寸決定了錫膏的印刷量，錫膏量過(guò)多會(huì)產(chǎn)生橋接，錫膏量 過(guò)少會(huì)產(chǎn)生焊錫不足或虛焊。鋼網(wǎng)開(kāi)口形狀以及鋼網(wǎng)孔壁是否光滑也會(huì)影響錫膏 的脫模質(zhì)量。 4.鋼網(wǎng)對(duì)錫膏印刷的影響 垂直開(kāi)口 易脫模 梯形開(kāi)口，喇叭口向下 易脫模 梯形開(kāi)口，喇叭口向上 脫模差 17業(yè)內(nèi)優(yōu)講 SMT印刷機(jī) 印刷機(jī)是將錫膏印刷到PCB板上的設(shè)備，它是對(duì)工藝和質(zhì)量影響最大的設(shè)備。 目前，印刷機(jī)主要分半自動(dòng)印刷機(jī)和全自動(dòng)印刷機(jī)。 半自動(dòng)印刷機(jī)：操作簡(jiǎn)單，印刷速度快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是印刷工藝參數(shù)可控點(diǎn)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(dòng)印刷機(jī)：印刷對(duì)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(lèi)工藝要求較高的元件印刷，但對(duì)作業(yè)員的知識(shí)水平要求較高。 手動(dòng)印刷機(jī)半自動(dòng)印刷機(jī)全自動(dòng)印刷機(jī) 18業(yè)內(nèi)優(yōu)講 SMT印刷機(jī) 1.基板處理機(jī)能： 基板處理機(jī)能包括PCB基板的傳輸運(yùn)送、定位、支撐。 *傳輸運(yùn)送是指PCB的搬入、搬出以及PCB固定前的來(lái)回小幅移動(dòng)。 * 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(jìn)行補(bǔ)正確保位置的準(zhǔn)確。 *基板的支撐是使被印刷的PCB保持一個(gè)平整的平面，使PCB基板在印刷過(guò)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(qiáng)、 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(dòng)式擋塊，可針對(duì)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(jī) 2.基板和鋼網(wǎng)的對(duì)中： 基板和鋼網(wǎng)的對(duì)中包括機(jī)械定中心和光學(xué)中心，光學(xué)定中心是機(jī)械定中心的補(bǔ)正， 大大提高了印刷精度。 3.對(duì)刮刀的控制機(jī)能： 印刷機(jī)對(duì)刮刀的控制機(jī)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(duì)鋼網(wǎng)的控制機(jī)能： 印刷機(jī)對(duì)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(duì)鋼網(wǎng)的自動(dòng)清洗設(shè)定。 20業(yè)內(nèi)優(yōu)講 DESEN：機(jī)臺(tái)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(shí)間：9S 工作模式：使用金屬刮刀、鋼網(wǎng)，PCB通過(guò)側(cè)夾及 真空吸著固定。 DESEN DSP- 1008 SMT印刷機(jī) 21業(yè)內(nèi)優(yōu)講 SMT印刷工藝參數(shù) 1.圖形對(duì)準(zhǔn)： 通過(guò)印刷機(jī)相機(jī)對(duì)工作臺(tái)上的基板和鋼網(wǎng)的光學(xué)定位點(diǎn)（MARK點(diǎn)）進(jìn)行對(duì)中，再 進(jìn)行基板與鋼網(wǎng)的X、Y、精細(xì)調(diào)整，使基板焊盤(pán)圖形與鋼網(wǎng)開(kāi)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(dòng)和半自動(dòng)印刷機(jī)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(dòng)直徑）： 錫膏的滾動(dòng)直徑h 1015mm較合適。 h過(guò)小易造成錫膏漏印、錫量少。 h過(guò)大，過(guò)多的錫膏在印刷速度一定的情況下，易造成錫膏無(wú)法形 成滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，錫膏無(wú)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(guò)多的錫膏長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中對(duì)錫膏質(zhì)量不利。 在生產(chǎn)中作業(yè)員每半個(gè)小時(shí)目視檢查一次網(wǎng)板上的錫膏量，每半 小時(shí)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?xún)?nèi) 并均勻分布錫膏，但不能鏟到鋼網(wǎng)的開(kāi)孔內(nèi)。 h錫膏滾動(dòng)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(shí)際是

16、指刮刀下 降的深度，壓力太小，刮刀沒(méi)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(guò)小會(huì)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(shí)，速度要 慢一些。速度過(guò)快，刮刀經(jīng)過(guò)鋼網(wǎng)開(kāi)孔的時(shí)間就相對(duì)太短，錫膏不 能充分滲入開(kāi)孔中，容易造成錫膏成型不飽滿(mǎn)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(kāi)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(jìn)的印刷 機(jī)，其鋼網(wǎng)離開(kāi)錫膏圖形時(shí)有1（或多個(gè)）個(gè)微小的停留過(guò)程，即多 級(jí)脫模，這樣可以保證獲取最佳的印刷成型。 分離速度偏大時(shí)，錫膏粘力減少，錫膏與 焊盤(pán)的凝聚力小，使部分錫膏粘在鋼網(wǎng)底面 和開(kāi)孔壁上，造成少印和錫塌等印刷缺陷。 分離速度減慢時(shí)，錫膏的粘度大、凝聚力 大而使錫膏很容易脫離鋼網(wǎng)開(kāi)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(kāi)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(kāi)孔邊緣溢出造成的。如果不及時(shí)清 洗，會(huì)污染PCB表面，鋼網(wǎng)開(kāi)孔四周的殘留錫膏會(huì)變硬，嚴(yán)重時(shí)還 會(huì)堵塞鋼網(wǎng)開(kāi)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(kāi)口尺寸確定了錫膏的印刷量。錫膏量過(guò)多會(huì)產(chǎn)生橋接， 錫膏量過(guò)少會(huì)產(chǎn)生錫膏不足或虛焊。鋼網(wǎng)開(kāi)口形狀及開(kāi)孔壁是否光滑也會(huì)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(dòng)性、轉(zhuǎn)移性）、常溫下的使用壽命等都會(huì) 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(xì)間距產(chǎn)品時(shí)，印刷機(jī)的印刷精度和重復(fù)印刷精度也會(huì)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(guò)高會(huì)降低錫膏的粘度，濕度過(guò)大時(shí)錫膏會(huì) 吸收空氣中的水分，濕度過(guò)小時(shí)會(huì)加速錫膏中溶劑的揮發(fā)，環(huán)境中灰塵混入錫膏中會(huì)使焊 點(diǎn)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(duì)策 錫膏量過(guò)多、印刷偏厚 1.刮刀壓力過(guò)小，錫膏多出。 1.調(diào)節(jié)刮刀壓力。 2.網(wǎng)板與PCB間隙過(guò)大，錫膏量多出。 2.調(diào)