SMT锡膏印刷工艺介绍剖析

1、简,介,锡,膏,印刷钢网模板,SMT,印刷机,SMT,印刷工艺参数,影响锡膏印刷质量的主要因素,目,录,表面贴装技术,SMT,主要包括,锡膏印刷,精确贴片,回流焊接,其中锡膏印刷质量对表面贴装产品的质量影响很大,据业内评测分析约有,60,的返修板子是因锡膏印刷不良引起的,在锡膏印刷中,有三个重要部分,焊膏、钢网模板和印刷设备，如能正确选择,可以获得良好的印刷效果,SMT,流程,元件贴装,回流炉,外观检查,锡膏印刷,锡膏,元件,锡膏的应用涂布工艺，可分为两种方式,一种是使用钢网作为印刷版把锡膏印刷到,PCB,上，适合大批量生产应用，是,目前最常用的涂布方式,另一种是注射涂布，即锡膏喷印技术，与钢

2、网印刷技术最明显的不同就是喷,印技术是一种无钢网技术，独特的喷射器在,PCB,上方以极高的速度喷射,锡膏，类似于喷墨打印机,印刷过程简,介,锡,膏,锡膏是将焊料粉末与具有助焊功能的糊状助焊剂（松香、稀释剂、稳,定剂等）混合而成的一种浆料,就重量而言,8090,是金属合金,就体积而言,50,金属,50,焊剂,1.SMT,锡膏的成份,以往，焊料的金属粉末主要是锡铅,Sn/Pb,合金粉末，伴随着无铅化及,ROHS,绿色生产的推,进，有铅锡膏已渐渐淡出了,SMT,制程，对环境及,人体无害的,ROHS,对应的无铅锡膏已经被业界所,接受,目前,ROHS,无铅焊料粉末成份，是由多种金,属粉末组成，目前的几种

3、无铅焊料配比共有,锡,Sn,银,Ag,铜,Cu,锡,Sn,银,Ag,铜,Cu,铋,Bi,锡,Sn,锌,Zn,其中锡,Sn,银,Ag,铜,Cu,配比的使用最为广,泛,锡,Sn,银,Ag,铜,Cu,具有良好的耐热疲劳性和蠕变,性，熔化温度区域狭窄；不足的是冷却速度较慢,焊锡表面容易出现不平整的现象,锡,Sn,银,Ag,铜,Cu,铋,Bi,熔点较,Sn-Ag-Cu,合金低,润湿性较,Sn-Ag-Cu,合金良好，拉伸强度大；缺,点熔化温度区域大,锡,Sn,锌,Zn,低熔点，较接近有铅锡膏的熔点温,度，成本低；缺点是润湿性差，容易被氧化且因,时间加长而发生劣化,锡,膏,2.SMT,锡膏的成份：金属合金,

4、锡,膏,3.SMT,锡膏的成份：助焊剂,助焊剂的主要作用,1,使金属颗粒成为膏状，以适应印刷工艺,2,控制锡膏的流动性,3,清除焊接面和锡膏的氧化物，提高焊接性能,4,减缓锡膏在室温下的化学反应,5,提供稳固的,SMT,贴片时所需要的粘着力,锡,膏,4.SMT,锡膏的物理特性粘性,锡膏具有粘性，锡膏在印刷时，受到刮刀的推力作用，其粘度下降，当到达网板开口,孔时，粘度达到最低，故能顺利通过网板孔沉降到,PCB,的焊盘上，随着外力的停止，锡,膏的粘度又迅速的回升，这样就不会出现印刷成型的塌落和漫流，得到良好的印刷效,果,产生将锡膏注入网孔的,压力,粘度是锡膏的一个重要特性，从动态方面，在印刷行程中

5、，其粘性越低对流动性,越好，易于流入钢网孔内；从静态方面考虑，印刷后，锡膏停留在钢网孔内，其,粘度高，则保持其填充的形状，而不会往下塌陷,刮刀的推力,锡膏受到刮刀的推动力,粘度在不断减小,此时，锡膏受力最小，粘度,恢复变大，锡膏脱模,锡,膏,5,影响锡膏粘度的因素,锡膏合金粉末含量对粘度的影响，锡膏中合金粉末的增加引起粘度的增加,锡膏合金粉末颗粒大小对粘度的影响，颗粒度增大时粘度会降低,温度对锡膏粘度的影响，温度升高粘度下降，印刷的最佳环境温度为,24,3,剪切速率对锡膏粘度的影响，剪切速率增加粘度下降,粘度,粘度,粘度,粉含量,颗粒度,温度,粘度,速率,锡,膏,6,锡膏粉末的颗粒度,根据,P

6、CB,的组装密度（有无窄间距）来选择锡膏合金粉末的颗粒度，常用的合金,粉末颗粒的尺寸分为四种颗粒度等级,合金粉末,类型,80以上合金粉末颗粒,尺寸,um,大颗粒要求,微粉末颗粒要求,1,75-150,150um,的颗粒应少,于,1,20um,微粉颗粒应,少于,10,2,45-75,75um,的颗粒应少,于,1,3,25-45,45um,的颗粒应少,于,1,4,20-38,38um,的颗粒应少,于,1,SMT,元件引脚间距和焊料颗粒的关系,引脚间距,mm,0.8,以上,0.65,0.5,0.4,颗粒直径,um,75,以下,60,以下,50,以下,40,以下,锡,膏,7,锡膏的合金粉末颗粒尺寸对印

7、刷的影响,锡膏的合金粉末颗粒尺寸直接影响锡膏的填充和脱模,细小颗粒的锡膏印刷性比较好，特别对高密度、窄间距的产品,由于钢网开口尺寸小，必须采用小颗粒合金粉末，否则会影,响印刷脱模,小颗粒合金粉末的优点：印刷性好，印刷图形的清晰度高,小颗粒合金粉末的缺点：易塌边、表面积大，易被氧化,锡,膏,8,锡膏的有效期限及保存及使用环境,一般锡膏在密封状态下,210,条件下可以保存,6,个月，开封后要尽快使用,完,锡膏的使用环境是要求,SMT,车间的温度为,2127,湿度为,4060,未开罐冷藏保存时间,制造日期后,6,个月,未开罐环境温湿度下保存时间,48,小时,回温时间,使用前应回温,4,小时以上（根据

8、各锡膏厂商的规定,搅拌时间,回温,OK,的锡膏在开罐首次使用前须搅拌机搅拌,5,分钟,开罐后一次未全部用完旋紧罐盖,在环境温湿度下的放置时间,18,小时,在丝网上的使用时间,12,小时,印刷后锡膏在线上停留时间,2,小时,开罐后至回流前的时间,8,小时,回温时间,开罐后至回流前的时间,24,小时,锡,膏,9,锡膏对制程造成的缺陷,未浸润,助焊剂活性不强,金属颗粒被氧化的很历害,印刷中没有滚动,流变不合适性，例,如,粘度,触变性指数,黏性不合适,桥接,焊膏塌陷,焊锡不足,由于微粒尺寸大，不正确的形状，或不可印刷性，焊膏堵塞模板孔,锡珠,焊膏塌陷,在回流焊中溶剂溅出,金属颗粒氧化,1,钢网的概述及

9、特点,印刷钢网模板,钢网的主要功能是将锡膏准确的涂敷在,PCB,上所需要涂锡膏的焊盘上,钢网在印刷工艺中必不可少，它的好坏直接影响印刷工作的质量,目前钢网主要有三种制作方法：化学腐蚀、激光切割、电铸成型,钢网,板,焊盘,化学腐蚀,通常用于,0.65mm,以上间距,比其他钢网费用低,钢网,板,焊盘,激光切割,费用较高而且内壁粗糙,可以用电解抛光法得到光滑内壁,梯形开孔有利于脱模,可以用,Gerber,文件加工,误差更小，精度更高,镍网,板,焊盘,电铸成型,在厚度方面没有限制,在硬度和强度方面更胜于不锈钢,更好的耐磨性,孔壁光滑且可以收缩,最好的脱模特性,95,成本造价昂贵、工艺复杂、技术含量高,

10、化学腐蚀钢网孔,激光切割后的孔壁,电铸开孔,印刷钢网模板,2,钢网设计,印刷钢网模板,3,新钢网的检验项目,印刷钢网模板,钢网的张力：使用张力计测量钢网四个角和中心五个位置，张力应大于,30N/CM,钢网的外观检查：框架、模板、孔壁（检查是否有毛刺）,MARK,等项目,钢网的实际印刷效果检查,钢网厚度与钢网开口尺寸决定了锡膏的印刷量，锡膏量过多会产生桥接，锡膏量,过少会产生焊锡不足或虚焊。钢网开口形状以及钢网孔壁是否光滑也会影响锡膏,的脱模质量,4,钢网对锡膏印刷的影响,垂直开口,易脱模,梯形开口，喇叭口向下,易脱模,梯形开口，喇叭口向上,脱模差,SMT,印刷机,印刷机是将锡膏印刷到,PCB,

11、板上的设备，它是对工艺和质量影响最大的设备,目前，印刷机主要分半自动印刷机和全自动印刷机,半自动印刷机：操作简单，印刷速度快，结构简单，缺点是印刷工艺参数可控点较,少，印刷中精度不高，锡膏脱模差，一般适用于,0603,英制）以上元件、引脚间距大,于,1.27mm,的,PCB,印刷工艺,全自动印刷机：印刷对中精度高，锡膏脱模效果好，印刷工艺较稳定，适用密间距,IC,类工艺要求较高的元件印刷，但对作业员的知识水平要求较高,手动印刷机,半自动印刷机,全自动印刷机,SMT,印刷机,1,基板处理机能,基板处理机能包括,PCB,基板的传输运送、定位、支撑,传输运送是指,PCB,的搬入、搬出以及,PCB,固

12、定前的来回小幅移动,基板的定位分为真空定位、边夹定位两种，还有光学定位进行补正确保位置的准确,基板的支撑是使被印刷的,PCB,保持一个平整的平面，使,PCB,基板在印刷过程中不,发生变形扭曲。所用方式有,支撑,PIN,支撑块,2,种。支撑,PIN,灵活性较强,局限性较小，目前较常用；支撑块局限较多，一般用在单面制程,活动式挡块，可针对不同的产,品任意围成不同大小的真空吸,腔，可完成不同大小的产品定,位,SMT,印刷机,2,基板和钢网的对中,基板和钢网的对中包括机械定中心和光学中心，光学定中心是机械定中心的补正,大大提高了印刷精度,3,对刮刀的控制机能,印刷机对刮刀的控制机能包括压力、摧行速度、

13、下压深度、刮刀行程、刮刀角度,刮刀提升等,4,对钢网的控制机能,印刷机对钢网的控制包括钢网平整度调整、钢网和基板的间距控制、分离方式的控,制、对钢网的自动清洗设定,DESEN,机台尺寸,L*W*H=1360*1240*1500mm,可生产,PCB,尺寸,MIN 50X50mm,MAX 400*340mm,理论单板印刷循环时间,9S,工作模式：使用金属刮刀、钢网,PCB,通过侧夹及,真空吸着固定,DESEN DSP,1008,SMT,印刷机,SMT,印刷工艺参数,1,图形对准,通过印刷机相机对工作台上的基板和钢网的光学定位点,MARK,点）进行对中，再,进行基板与钢网的,X,Y,精细调整，使基板

14、焊盘图形与钢网开孔图形完全重合,2,刮刀与钢网的角度,刮刀与钢网的角度越小，向下的压力越大，容易将锡膏注入网孔中，但也容易使锡,膏被挤压到钢网的底面，造成锡膏粘连。一般为,4560,目前，自动和半自动印刷机大,多采用,60,SMT,印刷工艺参数,3,锡膏的投入量（滚动直径,锡膏的滚动直径,h 1,015mm,较合适,h,过小易造成锡膏漏印、锡量少,h,过大，过多的锡膏在印刷速度一定的情况下，易造成锡膏无法形,成滚动运动，锡膏无法刮干净，造成印刷脱模不良、印刷后锡膏偏,厚等印刷不良；且过多的锡膏长时间暴露在空气中对锡膏质量不利,在生产中作业员每半个小时目视检查一次网板上的锡膏量，每半,小时将网板

15、上刮刀行程以外的锡膏用铲刀移到网板的刮刀行程以内,并均匀分布锡膏，但不能铲到钢网的开孔内,h,锡膏滚动直径,SMT,印刷工艺参数,4,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，刮刀没有贴紧钢网表面，因此相当于增加了,印刷厚度。另外压力过小会使钢网表面残留一层锡膏，容易造成印,刷成型粘结（桥接）等印刷缺陷,5,印刷速度,由于刮刀速度与锡膏的粘稠度呈反比关系，有窄间距时，速度要,慢一些。速度过快，刮刀经过钢网开孔的时间就相对太短，锡膏不,能充分渗入开孔中，容易造成锡膏成型不饱满或漏印等印刷缺陷,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,

16、适当降低压力可起到提高印刷速度的效果,理想的刮刀速度与压力应该是正好把锡膏从钢网表面刮干净,粘度,速率,SMT,印刷工艺参数,6,印刷间隙,印刷间隙是钢网与,PCB,之间的距离，关系到印刷后锡膏在,PCB,上,的留存量,7,钢网与,PCB,分离速度,锡膏印刷后，钢网离开,PCB,的瞬间速度即为分离速度，是关系到,印刷质量的参数，在密间距、高密度印刷中最为重要。先进的印刷,机，其钢网离开锡膏图形时有,1,或多个）个微小的停留过程，即多,级脱模，这样可以保证获取最佳的印刷成型,分离速度偏大时，锡膏粘力减少，锡膏与,焊盘的凝聚力小，使部分锡膏粘在钢网底面,和开孔壁上，造成少印和锡塌等印刷缺陷,分离速

17、度减慢时，锡膏的粘度大、凝聚力,大而使锡膏很容易脱离钢网开孔壁，印刷状,态好,SMT,印刷工艺参数,8,清洗模式和清洗频率,清洗钢网底面也是保证印刷质量的因素。应根据锡膏、钢网材料,厚度及开孔大小等情况确定清洗模式和清洗频率。（设定干洗、湿,洗、一次往复、擦拭速度等,钢网污染主要是由于锡膏从开孔边缘溢出造成的。如果不及时,清洗，会污染,PCB,表面，钢网开孔四周的残留锡膏会变硬，严重时,还会堵塞钢网开孔,影响锡膏印刷质量的主要因素,1,首先是钢网质量：钢网厚度与开口尺寸确定了锡膏的印刷量。锡膏量过多会产生桥接,锡膏量过少会产生锡膏不足或虚焊。钢网开口形状及开孔壁是否光滑也会影响脱模质量,2,其

18、次是锡膏质量：锡膏的粘度、印刷性（滚动性、转移性）、常温下的使用寿命等都会,影响印刷质量,3,印刷工艺参数：刮刀速度、压力、刮刀与网板的角度以及锡膏的粘度之间存在的一定制,约关系，因此只有正确控制这些参数，才能保证锡膏的印刷质量,4,设备精度方面：在印刷高密度细间距产品时，印刷机的印刷精度和重复印刷精度也会起,一定影响,5,环境温度、湿度、以及环境卫生：环境温度过高会降低锡膏的粘度，湿度过大时锡膏会,吸收空气中的水分，湿度过小时会加速锡膏中溶剂的挥发，环境中灰尘混入锡膏中会使焊,点产生针孔等缺陷,缺陷,原因分析,改善对策,锡膏量过多、印刷偏厚,1,刮刀压力过小，锡膏多出,1,调节刮刀压力,2,网板与,PCB,间隙过大，锡膏量多出,2,调整间隙,锡膏拉尖、锡面凹凸不平,钢