昆山SMT印刷技術(shù) 如何做好錫膏的印刷

 焊膏印刷是昆山smt 生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序，影響 PCB 組裝板的焊接質(zhì)量。本文介紹焊膏印刷工藝中影響印刷質(zhì)量的諸多因素，對(duì)其形成原因和機(jī)理作出分析，并針對(duì)這些要素提供了解決方案。

　　
　　　隨著元件封裝的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的 PBGA 、 CBGA 、 CCGA 、 QFN 、 0201 、 01005 阻容元件等得到廣泛運(yùn)用，表面貼裝技術(shù)亦隨之快速發(fā)展，在其生產(chǎn)過(guò)程中，焊膏印刷對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的影響和作用越來(lái)越受到工程師們的重視。在行業(yè)中企業(yè)也都廣泛認(rèn)同要獲得的好的焊接，質(zhì)量上長(zhǎng)期可靠的產(chǎn)品，首先要重視的就是焊膏的印刷。生產(chǎn)中不但要掌握和運(yùn)用焊膏印刷技術(shù)，并且要求能分析其中產(chǎn)生問題的原因，并將改進(jìn)措施運(yùn)用回生產(chǎn)實(shí)踐中。
　　
　　1、焊膏的因素
　　
　　　焊膏比單純的錫鉛合金復(fù)雜得多，主要成分如下：焊料合金顆粒、助焊劑、流變性調(diào)節(jié)劑、粘度控制劑、溶劑等。確實(shí)掌握相關(guān)因素，選擇不同類型的焊膏；同時(shí)還要選擇產(chǎn)品制程工藝完善、質(zhì)量穩(wěn)定的大廠。通常選擇焊膏時(shí)要注意以下因素：
　　
　　1.1、焊膏的黏度 (Viscosity)
　　　焊膏的黏度是影響印刷性能的重要因素，黏度太大，焊膏不易穿過(guò)模板的開孔，印出的線條殘缺不全，黏度太低，容易流淌和塌邊，影響？∷⒌姆直媼?拖嚀醯鈉秸???？
　　
　　　焊膏黏度可以用精確黏度儀進(jìn)行測(cè)量，實(shí)際工作中企業(yè)如果采購(gòu)的是進(jìn)口？父啵?絞鄙??笨梢圓捎眉虻サ姆椒ㄎ?ざ茸鞫ㄐ耘卸希河霉蔚短羝鷙父啵?詞欠袷鍬??鴝溫湎攏?锏金ざ仁手?。?保?頤且踩銜??購(gòu)父嗝看問褂枚加瀉芎玫釀ざ忍匭裕?枰?齙揭韻錄傅悖？
　　
　　?。?）從 0 ℃ 回復(fù)到室溫的過(guò)程，密封和時(shí)間一定要保證 ;
　　?。?）攪拌好使用專用的攪拌器；
　　　（3）生產(chǎn)量小，焊膏存在反復(fù)使用的情況，需要制定嚴(yán)格的規(guī)范，規(guī)范外的焊膏一定要嚴(yán)格停止使用。
　　
　　1.2、焊膏的粘性 (Tackiness)
　　　焊膏的粘性不夠 , 印刷時(shí)焊膏在模板上不會(huì)滾動(dòng) , 其直接后果是焊膏不能全部填滿模板開孔 , 造成焊膏沉積量不足。焊膏的粘性太大則會(huì)使焊膏掛在模板孔壁上而不能全部漏印在焊盤上。
　　
　　　焊膏的粘性選擇一般要求其自粘能力大于它與模板的粘接能力 , 而它與模板孔壁的粘接力又小于其與焊盤的粘接力。
　　
　　1.3、焊膏顆粒的均勻性與大小
　　　膏焊料的顆粒形狀、直徑大小及其均勻性也影響其印刷性能 , 近行業(yè)中由 01005 器件印發(fā)的對(duì) 3# 、 4# 、 5# 焊膏的印刷特性研究真是不少，筆者覺得某一類焊膏的焊料顆粒，型號(hào)范圍內(nèi)大顆粒的直徑約為或者略小于模板開口尺寸的 1/5, 再選用適當(dāng)厚度和工藝打孔的網(wǎng)板就能達(dá)到理想的印刷效果。通常細(xì)小顆粒的焊膏會(huì)有更好的焊膏印條清晰度 , 但卻容易產(chǎn)生塌邊 , 被氧化程度和機(jī)會(huì)也高。一般是以引腳間距作為其中一個(gè)重要選擇因素 , 同時(shí)兼顧性能和價(jià)格。具體的引腳間距與焊料顆粒的關(guān)系如表 1 所示。
　　
　　現(xiàn)在很多單位都在對(duì) 01005 元件的焊盤設(shè)計(jì)規(guī)范作考慮，但首要就是結(jié)合對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)的網(wǎng)板開口和選用的焊膏顆粒對(duì)印刷質(zhì)量的影響作評(píng)估。
　　
　　1.4、焊膏的金屬含量
　　　焊膏中金屬的含量決定著焊接后焊料的厚度。隨著金屬所占百分比含量的增加 , 焊料厚度也增加。但在給定黏度下 , 隨金屬含量的增加 , 焊料的橋連傾向也相應(yīng)增大。
　　
　　回流焊后要求器件管腳焊接牢固 , 焊量飽滿、光滑并在器件 ( 阻容器件 ) 端頭高度方向上有 1/3 ～ 2/3 高度的爬升。為了滿足對(duì)焊點(diǎn)的焊錫膏量的要求 , 通常選用 85% ～ 92% 金屬含量的焊膏 , 焊膏制作廠商一般將金屬含量控制在 89% 或 90%, 使用效果更好。

2、模板的因素

　　2.1、網(wǎng)板的材料及刻制
　　　通常用化學(xué)腐蝕和激光切割兩種方法 , 對(duì)于高精度的網(wǎng)板 , 應(yīng)選用激光切割制作方式 , 因?yàn)榧す馇懈畹目妆谥?, 粗糙度小 ( 小于 3μ ｍ ) 且有一個(gè)錐度。有人已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)針對(duì)鹽粒大小的 01005 器件，焊膏印刷有更高的精度要求，激光切割已經(jīng)不能滿足，需要采用特殊電鑄，也叫電鍍。
　　
　　2.2、網(wǎng)板的各部分與焊膏印刷的關(guān)系
　　　開孔的外形尺寸
　　
　　　網(wǎng)板上開孔的形狀與印刷板上焊盤的形狀幾何尺寸對(duì)焊膏的精密印刷是非常重要的。在貼片的時(shí)候，高端的貼片機(jī)能精確控制貼裝壓力，目的也包括盡量不去擠壓、破壞焊膏圖案，以免在回流出現(xiàn)橋連、濺錫。網(wǎng)板上的開孔主要由印刷板上相對(duì)應(yīng)的焊盤尺寸決定。一般為網(wǎng)板上開孔的尺寸應(yīng)比相對(duì)應(yīng)焊盤小 10% 。實(shí)際上不少企業(yè)在網(wǎng)板制作上采取的是開孔和焊盤比例 1 ： 1 ，小批量、多品種的生產(chǎn)還存在大量的手工焊接，筆者實(shí)驗(yàn)焊接過(guò)不少 QFN 器件，用的是手工點(diǎn)焊膏的方法，并且嚴(yán)格控制了每個(gè)點(diǎn)的焊膏量，但無(wú)論怎么調(diào)節(jié)回流溫度，用 X-RAY 檢測(cè)，器件底部都存在或多或少的錫珠。根據(jù)實(shí)際情況不具備制作網(wǎng)板的條件，后用器件植球的方法才達(dá)到了較好的焊接效果，但這也是滿足了特殊條件，并只能在很小批量生產(chǎn)時(shí)才能使用。

　?。?）、網(wǎng)板的厚度
網(wǎng)板的厚度與開孔的尺寸對(duì)焊膏的印刷以及后面的再流焊有著很大的關(guān)系 , 具體為厚度越薄開孔越大 , 越有利于焊膏釋放。經(jīng)證明 , 良好的印刷質(zhì)量必須要求開孔尺寸與網(wǎng)板厚度比值大于 1.5 。否則焊膏印刷不完全。一般情況下 , 對(duì) ,0.3 ～ 0.4 ｍｍ的引線間距 , 用厚度為 0.12 ～ 0.15 ｍｍ網(wǎng)板 ,0.3 以下的間距 , 用厚度為 0.1 ｍｍ網(wǎng)板。

（3）、網(wǎng)板開孔方向與尺寸
焊膏在焊盤長(zhǎng)度方向上的釋放與印刷方向一致時(shí) , 比兩者方向垂直時(shí)的印刷效果好。具體的網(wǎng)板設(shè)計(jì)工藝可依據(jù)表 2 來(lái)實(shí)施。

3、焊膏印刷過(guò)程的工藝控制

焊膏印刷是一個(gè)工藝性很強(qiáng)的過(guò)程 , 其涉及到的工藝參數(shù)非常多 , 每個(gè)參數(shù)調(diào)整不當(dāng)都會(huì)對(duì)貼裝產(chǎn)品質(zhì)量造成非常大的影響。

3.1、絲印機(jī)印刷參數(shù)的設(shè)定調(diào)整

（1）、刮刀壓力
刮刀壓力的改變 , 對(duì)印刷來(lái)說(shuō)影響重大。太小的壓力 , 會(huì)使焊膏不能有效地到達(dá)模板開孔的底部且不能很好地沉積在焊盤上 ; 太大的壓力 , 則導(dǎo)致焊膏印得太薄 , 甚至?xí)p壞模板。理想狀態(tài)為正好把焊膏從模板表面刮干凈。另外刮刀的硬度也會(huì)影響焊膏的厚薄。太軟的刮刀會(huì)使焊膏凹陷 , 所以建議采用較硬的刮刀或金屬刮刀。

（2）、印刷厚度
印刷厚度是由模板的厚度所決定的 , 當(dāng)然機(jī)器的設(shè)定和焊膏的特性也有一定的關(guān)系。印刷厚度的微量調(diào)整 , 經(jīng)常是通過(guò)調(diào)節(jié)刮刀速度及刮刀壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)。適當(dāng)降低刮刀的印刷速度 , 能夠增加印刷至印制板的焊膏量。有一點(diǎn)很明顯 : 降低刮刀的速度等于提高刮刀的壓力 ; 相反 , 提高了刮刀的速度等于降低了刮刀的壓力。　

（3）、印刷速度
刮刀速度快有利于模板的回彈 , 但同時(shí)會(huì)阻礙焊膏向印制板焊盤上傳遞 , 而速度過(guò)慢會(huì)引起焊盤上所印焊膏的分辨力不良。另一方面刮刀的速度和焊膏的黏稠度有很大的關(guān)系 , 刮刀速度越慢 , 焊膏的黏稠度越大 ; 同樣 , 刮刀速度越快 , 焊膏的黏稠度越小。通常對(duì)于細(xì)間距印刷速度范圍為 12 ～ 40 ｍｍ /ｓ

　　　重要的還是有一個(gè)合格負(fù)責(zé)人的印刷機(jī)操作員，機(jī)器參數(shù)可以調(diào)整。工藝流程可以規(guī)范，一個(gè)有責(zé)任心的印刷機(jī)操作員是重要的。