SMT工艺之印刷技术

SMT工艺之印刷技術

印刷三要素：

〈1〉

網/鋼版A.網版：較早的印刷方式，不適用精密印刷作業，現已無人採用。B.鋼版：是以不銹鋼、銅或黃銅等厚度在100μm～250μm的金屬片來作業。金屬片的厚度決定了錫膏印刷的厚度。大部分以鋼版為主，開口方式分為蝕刻及雷射2種主要的方式。網/鋼版、印刷材料、刮刀1/13/2023(B.1)選擇鋼版的幾個要素1.厚度：金屬片的厚度決定了印刷錫膏的厚度2.蝕刻鋼版：必須注意是否有過度蝕刻或蝕刻不足等問題。較適用於0.65mmPitch以上的零件。

1/13/2023(B.1)選擇鋼版的幾個要素2.蝕刻鋼版：必須注意是否有過度蝕刻或蝕刻不足等問題。較適用於0.65mmPitch以上的零件。

1/13/2023(B.1)選擇鋼版的幾個要素3.雷射開口：孔壁的粗糙度及毛邊將影響脫模時，將錫膏滯留於孔壁的問題。較適用於0.65mmPitch以下的零件。

1/13/20233.雷射開口：孔壁的粗糙度及毛邊將影響脫模時，將錫膏滯留於孔壁的問題。較適用於0.65mmPitch以下的零件。

1/13/2023(B.1)選擇鋼版的幾個要素4.張力：將鋼版利用張網，張貼於框架上之張力是否足夠及平整。5.開口尺寸及形狀：精心規劃的開口形狀及尺寸控制，將有助於印刷後的銲接品質。例如：空銲、短路、錫珠等問題的避免等。6.鋼版表面：適中的粗糙度將有助於錫膏在鋼版上有效的滾動。1/13/2023〈2〉印刷材料(A)錫膏(Solderpaste)：大部分的流銲作業(Reflow)都是使用錫膏。錫膏是錫鉛顆粒為主的材料與助銲劑以一定的比例混合。當加熱到錫鉛合金融點以上的溫度時，銲錫顆粒熔融而形成銲接點。

1/13/2023〈2〉印刷材料(B)膠材(adhesive)：主要是為配合波銲時使用，但也有為了防止零件於Reflow時游移，或取置機高速甩動時固定用。分為印刷用及機器點膠等2大類，尚且因固化方式而有不同的材質。

1/13/2023各種不同包裝方式的錫膏與膠材1/13/2023〈2〉印刷材料(C)刮刀(squeegee)：刮刀是印刷作業的執行者，在鋼網版表面推動印刷材料以滾動擠壓的方式透過鋼網版的開口完成印刷作業。

1/13/2023選擇錫膏的幾個要素1.顆粒大小及形狀(particlesize＆shape)：顆粒越小及越圓則越適用於細間距的零件，但氧化的程度較高。1/13/2023選擇錫膏的幾個要素1/13/2023選擇錫膏的幾個要素1/13/2023選擇錫膏的幾個要素1/13/2023選擇錫膏的幾個要素2.黏度(viscosity)：黏度的大小則決定了脫模時附著在PCBpad上的形狀及殘留量。太黏則會被較小的及粗糙的鋼版孔壁帶走而殘留，太稀則印在PCBpad上的錫膏易坍塌。1/13/2023選擇錫膏的幾個要素3.金屬含量(metalcontent)：決定了錫膏部分的黏稠度及Reflow後的銲接錫量。1/13/2023選擇錫膏的幾個要素4.助銲劑特性：通常分為水洗、溶劑清洗及免洗三種形式。5.金屬成分：決定了迴銲(Reflow)之溫度。以63%的錫及37%鉛而言。其Reflow之溫度為183℃。因此各種不同金屬成分的搭配將產生不同之熔融點及銲接後之合金強度、污染、導電性、可靠度…等特性。1/13/2023膠材的使用方式及要點

1.主要功能：以固化前後所必須要求的黏合強度，固定置放後之零件。不會因波銲、機器甩動、Reflow時錫鉛內聚等外力，使零件游離設定位置。2.膠材種類：固化之方式分為溫度固化及輻射固化二種。現今均以溫度固化為主，以防止存放條件的變異，造成膠材提早固化而無法使用。1/13/20233.塗佈方式：分為機器點膠及印刷兩種。(1).機器點膠之功能主要在於可控制點膠之高度及用量。但受限於設備的點膠速度而影響產能。(2).印刷方式將對大面積多點數之受膠點有速度上之優勢。但印膠之高度將因鋼/網版之厚度所限制，且會因非平面之受膠製程而無法運用。膠材的使用方式及要點1/13/20234.包裝方式：將可依運用方式分為筒裝、管裝及各設備專用小筒包裝等。若非專用包裝，需特別注意再分裝時之脫泡程度。1/13/2023選擇及使用刮刀的幾個要素1.刮刀硬度：以塑膠材料製成之刮刀，一般稱為軟性刮刀。在應用上必須配合印刷材料的黏度來選擇硬度。例如黏度較高之印刷材料則必須以較高硬度之刮刀來使用。2.刮刀材質：分為工程塑膠類之軟性刮刀及金屬材料之鋼刮刀。軟性刮刀是以硬度來決定材料的搭配，而鋼刮刀是以厚度及高度來決定其應力。1/13/2023選擇及使用刮刀的幾個要素3.作業角度及形狀：印刷時必須搭配固定的角度，用以形成印刷材料的滾動及擠壓作用。因此有以固定角度的形狀，或以調整刮刀應用之方式決定作業時之角度。1/13/2023選擇及使用刮刀的幾個要素4.擠印頭：新式之印刷方式，是以擠印的方式進行作業，可由擠印頭之精密開口配合均緩之壓力將印刷材料印於PCB上。1/13/2023選擇及使用刮刀的幾個要素4.擠印頭：新式之印刷方式，是以擠印的方式進行作業，可由擠印頭之精密開口配合均緩之壓力將印刷材料印於PCB上。1/13/2023印刷方式1.手工印刷：是以人工握持刮刀執行印刷之方式，僅適用於較不精準的產品，於早期因設備投資成本較高時使用。2.半自動印刷:離線式印刷設備，需由人工取放每一片印刷的PCB，機械定位的方式為主要類型。3.全自動印刷:連線式作業，設備可自動取送印刷PCB，並有視覺對位系統及印刷後之2D/3D之檢查功能。且在各項印刷參數上能有較多的選擇。更高級者尚具自動架設鋼板…等功能。1/13/2023印刷方式3.全自動印刷:連線式作業，設備可自動取送印刷PCB，並有視覺對位系統及印刷後之2D/3D之檢查功能。且在各項印刷參數上能有較多的選擇。更高級者尚具自動架設鋼板…等功能。1/13/2023印刷方式1/13/2023印刷方式1/13/2023印刷方式1/13/2023印刷方式1/13/2023印刷方式1/13/2023印刷方式1/13/2023印刷參數1.刮刀壓力(Downpressure):主要作用在使網/鋼版與PCB緊密的結合，以取得較好的印刷結果。並確保網/鋼板表面之錫膏或膠材能刮的平整乾淨。因此對壓力控制必須配合刮刀之特性、設備功能、角度…等取得一合適之壓力。以免壓力太大或太小造成之印刷不良現象。1/13/2023印刷參數1.刮刀壓力(Downpressure):主要作用在使網/鋼版與PCB緊密的結合，以取得較好的印刷結果。並確保網/鋼板表面之錫膏或膠材能刮的平整乾淨。因此對壓力控制必須配合刮刀之特性、設備功能、角度…等取得一合適之壓力。以免壓力太大或太小造成之印刷不良現象。2.印刷速度(Traversespeed):理想狀況下是越慢越好，但會因此而影響到cycletime。因此在能夠保持錫膏正常滾動的狀態下可將速度提高，並配合著壓力的調整。因速度快壓力小，反之速度慢壓力大。1/13/20233.印刷角度(Attackangle):角度大小將決定流入網/鋼板開口之壓力及錫膏量。1/13/20234.間隙(Snap-off):對網板而言，需要一固定的間隙使其回彈之力量將印刷材料留置於基板上。但以鋼板而言，則越平貼越好，以免厚度及印刷量上失去控制。1/13/2023印刷作業的幾個檢驗重點1.精度:必須對準PAD之中央並不得偏移，因偏移將造成對位不準及錫珠零件偏移…等問題。2.解析度:印刷後之形狀必須為一近似豆腐塊的結構以免和臨近的PADShort。3.印刷厚度:必須一致，才能控制每個焊點的品質水準4.檢驗工具:A.可用放大鏡檢視印刷後之解析度及精度B.可用微量天秤量測同一PCB上之印刷材料總量C