焊膏印刷工序的工艺控制

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1、第3章核心工艺能力建设SMT关键工序的工艺控制1.印刷工艺2.贴装元件工艺3.焊接原理和再流焊工艺一.施加焊膏工艺施加焊膏是SMT的关键工序施加焊膏是保证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60%-80%的质量问题出在印刷工艺。了解印刷原理，提高印刷质量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

2、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PCBa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XYF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＞80%面积比＜0.5，焊膏释放体积百分比＜60%(b)

3、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Fs——焊膏与PCB焊盘之间的粘合力：与开口面积、焊膏黏度有关Ft——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.刮刀材料、形状及印刷方式(a)刮

4、刀材料①橡胶（聚胺酯）刮刀橡胶刮刀有一定的柔性，用于丝网印刷以及模板表面不太平整、例如经过减薄处理（有凹面）的模板印刷。橡胶刮刀的硬度：肖氏（shore）75度~85度。②金属刮刀金属刮刀耐磨、使用寿命长（约10万次，是聚胺酯的10倍左右）。用于平整度好的金属模板印刷；适宜各种间距、密度的印刷，特别对窄间距、高密度印刷质量比较高，而且使用寿命长，应用最广泛。(b)刮刀形状和结构橡胶刮刀的形状有菱形和拖尾形两种。菱形刮刀——是将10mm×10mm的方形聚胺脂夹在支架中间，前后呈45°角。菱形刮刀可采用单刮刀作双向印刷。刮刀在每个行程末端可跳过焊膏。菱形

5、刮刀的焊膏量不易控制，并容易污染刮刀头。拖尾形刮刀——一般都采用双刮刀形式。刮刀的角度一般为45°~60°。RUBMET橡胶刮刀金属刮刀图2-7各种不同形状的刮刀示意图手动刮刀(d)印刷方式①单向印刷（刮刀只能作一个方向印刷）单向印刷时有一块刮刀是印刷用的，另一块刮刀是作为回料用的；②双向印刷双向印刷时两块刮板进行交替往返印刷。4.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—

6、—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，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23±3℃，相对湿度45~70%）从以上分析中可以

7、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。①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。②焊膏的黏度和质量随时间、环境温度、湿度、环境卫生而变化；③模板底面的清洁程度及开口内壁的状态不断变化；……5.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）TWL宽厚比:开口宽度(W)/模板厚度(T)＞1.5面积比:开口面积(W×L)/孔壁面积[2×(L+W)×T]＞0.66蚀刻钢板：过度

8、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糙影响焊膏释放窄间距时可采用激光+电抛光工艺模板开口方向