SM印刷工艺控制

SMT印刷工艺控制印刷工序是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

X

YF

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)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，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%）从以上上分析析中可可以看看出，，影响响印刷刷质量量的因因素非非常多多，而而且印印刷焊焊膏是是一种种动态工工艺。①焊焊膏膏的量量随时时间而而变化化，如如果不不能及及时添添加焊焊膏的的量，，会造造成焊焊膏漏漏印量量少，，图形形不饱饱满。。②焊膏的黏黏度和质量随随时间、环境境温度、湿度度、环境卫生生而变化；③模板底面面的清洁程度度及开口内壁壁的状态不断断变化；……4.提高印印刷质量的措措施(1)加工合合格的模板(2)选择适适合工艺要求求的焊膏并正正确使用焊膏膏(3)印刷工工艺控制(1)加工合合格的模板模板厚度与开开口尺寸基本本要求:（（IPC7525标准））TWL宽厚比:开口宽宽度(W)/模板厚度(T)＞1.5面积比:开口面面积(W×L)/孔壁面面积[2×(L+W)××T]＞0.66蚀刻钢板：过过度蚀刻或蚀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响焊膏释放窄间距时可采采用激光+电电抛光工艺根据PCB的的组装密度（（有无窄间距距）来选择合合金粉末颗粒粒度。常用焊膏的的合金粉末颗颗粒尺寸分为为四种粒度等等级，窄间距距时一般选择择20—45μm。SMD引脚间间距和焊料颗颗粒的关系>38μm的颗粒应少于1%20~384>45μm的颗粒应少于1%25~453>75μm的颗粒应少于1%45~752<20μm微粉颗粒应少于10%>150μm的颗粒应少于1%75~1501微粉颗粒要求大颗粒要求80%以上合金粉末颗粒尺寸（µm）

合金粉末类型(2)焊膏的的选择方法焊膏的合金粉粉末颗粒尺寸寸与印刷性的的关系焊膏的合金粉粉末颗粒尺寸寸直接影响填填充性和脱膜膜性细小颗粒的焊焊膏印刷性比比较好，特别别对于高密度度、窄间距的的产品，由于于模板开口尺尺寸小，必须须采用小颗粒粒合金粉末，，否则会影响响印刷性和脱脱摸性。小颗粒合金粉粉的优点：印印刷性好，印印刷图形的清清晰度高。缺点：易塌边边，表面积大大，易被氧化化。合金粉末颗粒粒直径选择原则则a焊料颗粒粒最大直径≤≤模板最小开开口宽度的1/5；b圆形开口口时，焊料颗颗粒最大直径径≤开口直径径的1/8。。长方形圆圆形开口c模板开口口厚度（垂直直）方向，最最大颗粒数应应≥3个。焊膏焊焊盘PCB粘度焊膏是一种触触变性流体，，在外力的作作用下能产生生流动。粘度是焊膏的的主要特性指指标，它是影影响印刷性能能的重要因素素：粘度太大大，焊膏不易易穿出模板的的漏孔，印出出的图形残缺缺不全。粘度太小，印印刷后焊膏图图形容易塌边边。影响焊膏粘度度的主要因素素：①合金焊料粉粉的百分含量量：（合金含含量高，粘度度就大；焊剂剂百分含量高高，粘度就小小。）②粉末颗粒度（（颗粒大，粘粘度减小；颗颗粒减小，粘粘度增加）③温度（温度增增加，粘度减减小；温度降降低，粘度增增加）(a)合合金焊料粉粉含量与黏度度的关系(b)温度度对黏度的影影响(c)合金金粉末粒度对对黏度的影响响η粘度η粘度η粘度合金粉末含量量（wt%））T（℃）粒粒度（μμm）(a)(b)(c)触变指数和塌塌落度焊膏是触变性性流体，焊膏膏的塌落度主主要与焊膏的的粘度和触变变性有关。触触变指数高，，塌落度小；；触变指数低低，塌落度大大。影响触变指数数和塌落度主主要因素：①合金焊料与与焊剂的配比比，即合金粉粉末在焊膏中中的重量百分分含量；②焊剂载体中中的触变剂性性能和添加量量；③颗粒形状、、尺寸。工作寿命和储储存期限工作寿命是指指在室温下连连续印刷时，，焊膏的粘度度随时间变化化小，焊膏不不易干燥，印印刷性（滚动动性）稳定；；同时焊膏从被涂敷敷到PCB上上后到贴装元器件件之前保持粘结性能；再流焊不失效效。一般要求求在常温下放置12~24小时，至至少4小时，，其性能保持持不变。储存期限是指在规定的保存存条件下，焊焊膏从生产日日期到使用前前性能不严重重降低，能不不失效的正常常使用之前的的保存期限，，一般规定在在2~10℃下保存存一年，至少少3~6个月。焊膏的正确使使用与管理a)必须储储存在5~10℃的条件件下；b)要求使使用前一天从从冰箱取出焊焊膏（至少提提前2小时）），待焊膏达达到室温后才才能打开容器器盖，防止水水汽凝结；c)使用前前用不锈钢搅搅拌棒将焊膏膏搅拌均匀，，搅拌棒一定定要清洁；d)添加完完焊膏后，应应盖好容器盖盖；e)免清洗洗焊膏不能使使用回收的焊焊膏，如果印印刷间隔超过过1小时，须须将焊膏从模模板上拭去。。将焊膏回收收到当天使用用的容器中；；f)印刷后后尽量在4小小时内完成再再流焊。g)免清洗洗焊膏修板后后不能用酒精精檫洗；h)需要清清洗的产品，，再流焊后应应当天完成清清洗；i)印刷操操作时，要求求拿PCB的的边缘或带手手套，以防污污染PCB。。j)回收的的焊膏与新焊焊膏要分别存存放(3)印刷工工艺控制①图形对准准——通过人工工对工作台或或对模板作X、Y、θ的的精细调整，，使PCB的的焊盘图形与与模板漏孔图图形完全重合合。②刮刀与网网板的角度——角度越小小，向下的压压力越大，容容易将焊膏注注入漏孔中，，但也容易使使焊膏污染模模板底面，造造成焊膏图形形粘连。一般般为45~60°。目前前自动和半自自动印刷机大大多采用60°。③焊膏的投入入量（滚动直直径）焊膏的滚动直直径∮h≈9~15mm较合适。∮h过小不不利于焊膏漏漏印（印刷的的填充性）∮h过大，，过多的焊膏膏长时间暴露露在空气中不不断滚动，对对焊膏质量不不利。焊膏的投入量量应根据刮刀刀的长度加入入。根据PCB组装密度度（每快PCB的焊膏用用量），估计计出印刷100快还是150快添加加一次焊膏。。刮刀运动方向向∮h焊膏高高度（滚动直直径）④刮刀压力——刮刀压力力也是影响印印刷质量的重重要因素。刮刮刀压力实际际是指刮刀下下降的深度，，压力太小，，可能会发生生两种情况：：第①种情况况是由于刮刀刀压力小，刮刮刀在前进过过程中产生的的向下的Y分分力也小，会会造成漏印量量不足；第②②种情况是由由于刮刀压力力小，刮刀没没有紧贴模板板表面，印刷刷时由于刮刀刀与PCB之之间存在微小小的间隙，因因此相当于增增加了印刷厚厚度。另外压压力过小会使使模板表面留留有一层焊膏膏，容易造成成图形粘连等等印刷缺陷。。因此理想的刮刀压压力应该恰好好将焊膏从模模板表面刮干干净。⑤印刷速度——由于刮刀刀速度与焊膏膏的粘稠度呈呈反比关系，，有窄间距，，高密度图形形时，速度要要慢一些。速速度过快，刮刮刀经过模板板开口的时间间太短，焊膏膏不能充分渗渗入开口中，，容易造成焊焊膏图形不饱饱满或漏印的的印刷缺陷。。在刮刀角度一一定的情况下下，印刷速度度和刮刀压力力存在一定的的关系，降速速度相当于增增加压力，适适当降低压力力可起到提高高印刷速度的的效果。⑥网板（模板与PCB）分离速度有窄间距、高高密度图形时时，网板分离速度度要慢一些。为了提高窄间间距、高密度度印刷质量，，日立公司推推出“加速度度控制”方法法——随印刷刷工作台下降降行程，对下下降速度进行行变速控制。。模板与PCB分离速度分离速度增加加时，模板与与PCB间变变成负压，焊焊膏与焊盘的的凝聚力小，，使部分焊膏膏粘在模板底底面和开口壁壁上，造成少少印和粘连。。分离速度减慢慢时，PCB与模板间的的负压变小，，焊膏的凝聚聚力大，而使使焊膏很容易易脱离模板开开口壁，印刷刷状态良好。。模板分离PCB的速度2mm/s以以下为宜。卷入残留焊膏大气压负压模板分离粘着力凝聚力⑦清洗模式