SMT印刷控制25268.pptx

SMTSMT印刷工艺控制印刷工艺控制印刷工序是印刷工序是SMTSMT的关键工序的关键工序 印刷工序印刷工序印刷工序印刷工序是保证是保证SMTSMT质量的关键工序。目前一质量的关键工序。目前一般都采用模板印刷。般都采用模板印刷。据资料统计，在据资料统计，在PCBPCB设计正确、元器件和印制设计正确、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板质量有保证的前提下，表面组装质量问题中有70%70%的质量问题出在印刷工艺。的质量问题出在印刷工艺。1.1.印刷焊膏的原理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。网孔或漏孔。刮板刮板 焊膏焊膏模板模板PCB PCB a a焊膏在刮板前滚动前进焊膏在刮板前滚动前进 b b产生将焊膏注入漏孔的压力产生将焊膏注入漏孔的压力 c c切变力使焊膏注入漏孔切变力使焊膏注入漏孔 X X Y F Y F 刮刀的推动力刮刀的推动力F可分解为可分解为 推动焊膏推动焊膏前进分力前进分力X和和 将焊膏注入漏孔的将焊膏注入漏孔的压力压力Y d焊膏释放（脱模）焊膏释放（脱模）图图1-3 焊膏印刷原理示意图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焊膏在刮板前滚动，才能产生将焊膏注入开口的压力焊膏在刮板前滚动，才能产生将焊膏注入开口的压力焊膏在刮板前滚动，才能产生将焊膏注入开口的压力刮板刮板 焊膏焊膏焊膏焊膏 印刷时焊膏印刷时焊膏印刷时焊膏印刷时焊膏填充填充填充填充模板开口的情况模板开口的情况模板开口的情况模板开口的情况脱模脱模焊膏滚动焊膏滚动焊膏滚动焊膏滚动2.2.影响焊膏脱模质量的因素影响焊膏脱模质量的因素(a)(a)模板开口尺寸：开口面积模板开口尺寸：开口面积B B与开口壁面积与开口壁面积A A比比0.660.66时时焊膏释焊膏释放（脱模）顺利。放（脱模）顺利。面积比面积比面积比面积比0.660.660.660.66，焊膏释放体积百分比焊膏释放体积百分比焊膏释放体积百分比焊膏释放体积百分比80%80%80%80%面积比面积比面积比面积比0.50.50.50.5，焊膏释放体积百分比焊膏释放体积百分比焊膏释放体积百分比焊膏释放体积百分比 60%60%60%60%(b)(b)焊焊膏膏黏黏度度：焊焊膏膏与与PCBPCB焊焊盘盘之之间间的的粘粘合合力力FsFs焊焊膏膏与与开开口口壁壁之间的摩擦力之间的摩擦力FtFt时时焊膏释放顺利。焊膏释放顺利。(c)(c)开开口口壁壁的的形形状状和和光光滑滑度度：开开口口壁壁光光滑滑、喇喇叭叭口口向向下下或或垂垂直直时时焊膏释放顺利。焊膏释放顺利。图图1-4 放大后的放大后的焊膏印刷脱模示意图焊膏印刷脱模示意图Ft焊膏与焊膏与PCB焊盘之间的焊盘之间的粘合力：粘合力：粘合力：粘合力：与开口面积、焊膏黏度有关与开口面积、焊膏黏度有关Fs焊膏与开口壁之间的焊膏与开口壁之间的摩檫阻力：摩檫阻力：摩檫阻力：摩檫阻力：与开口壁面积、与开口壁面积、光滑度有关光滑度有关A焊膏与模板焊膏与模板开口壁开口壁开口壁开口壁之间的接触之间的接触面积面积面积面积；BB焊膏与焊膏与PCB焊盘之间的接触面积焊盘之间的接触面积(开口面积开口面积开口面积开口面积)PCB开口壁面积开口壁面积A开口面积开口面积B (a)(a)垂直开口垂直开口 (b)(b)喇叭口向下喇叭口向下 (c)(c)喇叭口向上喇叭口向上 易脱模易脱模 易脱模易脱模 脱模差脱模差图图1-5 模板模板开口形状示意图开口形状示意图3.3.影响印刷质量的主要因素影响印刷质量的主要因素 a a a a 首先是模板质量首先是模板质量首先是模板质量首先是模板质量模板印刷是接触印刷，因此模板厚度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。光滑也会影响脱模质量。b b b b 其次是焊膏质量其次是焊膏质量其次是焊膏质量其次是焊膏质量焊膏的黏度、印刷性（滚动性、转焊膏的黏度、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。移性）、触变性、常温下的使用寿命等都会影响印刷质量。c c c c 印刷工艺参数印刷工艺参数印刷工艺参数印刷工艺参数刮刀速度、刮刀压力、刮刀与网板的刮刀速度、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。确控制这些参数，才能保证焊膏的印刷质量。d d d d 设备精度方面设备精度方面设备精度方面设备精度方面在印刷高密度窄间距产品时，印刷机的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。印刷精度和重复印刷精度也会起一定的作用。e e e e 环境温度、湿度、以及环境卫生环境温度、湿度、以及环境卫生环境温度、湿度、以及环境卫生环境温度、湿度、以及环境卫生环境温度过高会降低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。孔。（一般要求环境温度（一般要求环境温度（一般要求环境温度（一般要求环境温度233233233233，相对湿度，相对湿度，相对湿度，相对湿度4545454570%70%）从以上分析中可以看出，影响印刷质量的因素非常从以上分析中可以看出，影响印刷质量的因素非常多，而且印刷焊膏是一种多，而且印刷焊膏是一种动态工艺动态工艺动态工艺动态工艺。焊膏的量随时间而变化，如果不能及时添加焊膏的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。量，会造成焊膏漏印量少，图形不饱满。焊膏的黏度和质量随时间、环境温度、湿度、环境卫焊膏的黏度和质量随时间、环境温度、湿度、环境卫生而变化；生而变化；模板底面的清洁程度及开口内壁的状态不断变化；模板底面的清洁程度及开口内壁的状态不断变化；4.4.提高印刷质量的措施提高印刷质量的措施 (1)(1)加工合格的模板加工合格的模板 (2)(2)选择适合工艺要求的焊膏并正确使用焊膏选择适合工艺要求的焊膏并正确使用焊膏 (3)(3)印刷工艺控制印刷工艺控制(1)(1)(1)(1)加工合格的模板加工合格的模板加工合格的模板加工合格的模板 模板厚度与开口尺寸基本要求模板厚度与开口尺寸基本要求:（IPC7525IPC7525标准）标准）T W T W L L 宽厚比宽厚比宽厚比宽厚比:开口宽度开口宽度(W)/(W)/模板厚度模板厚度(T)(T)1.51.5 面积比面积比面积比面积比:开口面积开口面积(WL)/(WL)/孔壁面积孔壁面积2(L+W)T 2(L+W)T 0.660.66 蚀刻钢板：过度蚀刻或蚀刻不足蚀刻钢板：过度蚀刻或蚀刻不足过度蚀刻过度蚀刻过度蚀刻过度蚀刻开口变大开口变大开口变大开口变大蚀刻不足蚀刻不足蚀刻不足蚀刻不足开口变小开口变小开口变小开口变小孔壁粗糙影响焊膏释放孔壁粗糙影响焊膏释放窄间距时可采用激光窄间距时可采用激光窄间距时可采用激光窄间距时可采用激光+电抛光工艺电抛光工艺电抛光工艺电抛光工艺 根根根根据据据据PCBPCBPCBPCB的的的的组组组组装装装装密密密密度度度度（有有有有无无无无窄窄窄窄间间间间距距距距）来来来来选选选选择择择择合合合合金金金金粉粉粉粉末末末末颗颗颗颗粒粒粒粒度度度度。常常用用焊焊膏膏的的合合金金粉粉末末颗颗粒粒尺尺寸寸分分为为四四种种粒粒度度等等级级，窄窄间间距距时时一一般般选选择择2045m2045m。SMD引脚间距和焊料颗粒的关系引脚间距和焊料颗粒的关系38m38m的颗粒应的颗粒应少于少于1%1%2038 445m45m的颗粒应的颗粒应少于少于1%1%2545 375m75m的颗粒应的颗粒应少于少于1%1%4575 2 150m150m的颗粒应的颗粒应少于少于1%1%75150 1微粉颗粒要求微粉颗粒要求大颗粒要求大颗粒要求80%以上合金粉末颗粒以上合金粉末颗粒尺寸（尺寸（m）合金粉末类型合金粉末类型(2)(2)焊膏的选择方法焊膏的选择方法焊膏的选择方法焊膏的选择方法焊膏的合金粉末颗粒尺寸与印刷性的关系焊膏的合金粉末颗粒尺寸与印刷性的关系 焊膏的合金粉末颗粒尺寸直接影响填充性和脱膜性焊膏的合金粉末颗粒尺寸直接影响填充性和脱膜性焊膏的合金粉末颗粒尺寸直接影响填充性和脱膜性焊膏的合金粉末颗粒尺寸直接影响填充性和脱膜性 细细小小颗颗粒粒的的焊焊膏膏印印刷刷性性比比较较好好，特特别别对对于于高高密密度度、窄窄间间距距的的产产品品，由由于于模模板板开开口口尺尺寸寸小小，必必须须采采用用小小颗颗粒粒合合金金粉末，否则会影响印刷性和脱摸性。粉末，否则会影响印刷性和脱摸性。小颗粒合金粉的优点：印刷性好，印刷图形的清晰度高。小颗粒合金粉的优点：印刷性好，印刷图形的清晰度高。缺点：易塌边，表面积大，易被氧化。缺点：易塌边，表面积大，易被氧化。合金粉末颗粒合金粉末颗粒直径选择原则直径选择原则a a 焊料颗粒最大直径焊料颗粒最大直径焊料颗粒最大直径焊料颗粒最大直径 模板最小开口宽度的模板最小开口宽度的模板最小开口宽度的模板最小开口宽度的1/51/5；b b 圆形开口时，焊料颗粒最大直径圆形开口时，焊料颗粒最大直径圆形开口时，焊料颗粒最大直径圆形开口时，焊料颗粒最大直径 开口直径的开口直径的开口直径的开口直径的1/81/8。长方形长方形 圆形开口圆形开口c c 模板开口厚度（垂直）方向，最大颗粒数应模板开口厚度（垂直）方向，最大颗粒数应模板开口厚度（垂直）方向，最大颗粒数应模板开口厚度（垂直）方向，最大颗粒数应33个。个。个。个。焊膏焊膏焊膏焊膏 焊盘焊盘焊盘焊盘 PCB PCB 粘度粘度 焊膏是一种触变性流体，在外力的作用下能产生流动。焊膏是一种触变性流体，在外力的作用下能产生流动。粘粘度度是是焊焊膏膏的的主主要要特特性性指指标标，它它是是影影响响印印刷刷性性能能的的重重要要因因素素：粘粘度度太太大大，焊焊膏膏不不易易穿穿出出模模板板的的漏漏孔孔，印印出出的的图图形形残缺不全。残缺不全。粘度太小，印刷后焊膏图形容易塌边。粘度太小，印刷后焊膏图形容易塌边。影响焊膏粘度的主要因素：影响焊膏粘度的主要因素：合合金金焊焊料料粉粉的的百百分分含含量量：（合合金金含含量量高高，粘粘度度就就大大；焊焊剂剂百分含量高，粘度就小。百分含量高，粘度就小。）粉末颗粒度（颗粒大，粘度减小；颗粒减小，粘度增加）粉末颗粒度（颗粒大，粘度减小；颗粒减小，粘度增加）温度（温度增加，粘度减小；温度降低，粘度增加）温度（温度增加，粘度减小；温度降低，粘度增加）(a)合金焊料粉含量与黏度的关系合金焊料粉含量与黏度的关系(b)(b)温度对黏度的影响温度对黏度的影响(c)(c)合金粉末粒度对黏度的影响合金粉末粒度对黏度的影响粘粘度度粘粘度度粘粘度度合金粉末含量（合金粉末含量（wt%）T（）粒度（粒度（m）(a)(b)(b)(c)(c)触变指数和塌落度触变指数和塌落度 焊膏是触变性流体，焊膏的塌落度主要与焊膏的粘焊膏是触变性流体，焊膏的塌落度主要与焊膏的粘度和触变性有关。触变指数高，塌落度小；触变指数低，度和触变性有关。触变指数高，塌落度小；触变指数低，塌落度大。塌落度大。影响触变指数和塌落度主要因素：影响触变指数和塌落度主要因素：合金焊料与焊剂的配比，即合金粉末在焊膏中的合金焊料与焊剂的配比，即合金粉末在焊膏中的重量百分含量；重量百分含量；焊剂载体中的触变剂性能和添加量；焊剂载体中的触变剂性能和添加量；颗粒形状、尺寸。颗粒形状、尺寸。工作寿命和储存期限工作寿命和储存期限 工工作作寿寿命命是是指指在在室室温温下下连连续续印印刷刷时时，焊焊膏膏的的粘粘度度随随时时间间变变化化小小，焊焊膏膏不不易易干干燥燥，印印刷刷性性（滚滚动动性性）稳稳定定；同同时时焊焊膏膏从从被被涂涂敷敷到到PCBPCB上上后后到到贴贴装装元元器器件件之之前前保保持持粘粘结结性性能能；再再流流焊焊不不失失效效。一一般般要要求求在在常常温温下下放放置置1224小小时时，至至少少4小时，其性能保持不变。小时，其性能保持不变。储储存存期期限限是是指指在在规规定定的的保保存存条条件件下下，焊焊膏膏从从生生产产日日期期到到使使用用前前性性能能不不严严重重降降低低，能能不不失失效效的的正正常常使使用用之之前前的的保保存期限，一般规定在存期限，一般规定在2 21010下保存一年，至少下保存一年，至少3 36 6个月。个月。焊膏的正确使用与管理焊膏的正确使用与管理焊膏的正确使用与管理焊膏的正确使用与管理a)a)必须储存在必须储存在5 51010的条件下；的条件下；b)b)要要求求使使用用前前一一天天从从冰冰箱箱取取出出焊焊膏膏（至至少少提提前前2 2小小时时），待待焊焊膏膏达达到到室温后才能打开容器盖，防止水汽凝结；室温后才能打开容器盖，防止水汽凝结；c)c)使用前用不锈钢搅拌棒将焊膏搅拌均匀，搅拌棒一定要清洁；使用前用不锈钢搅拌棒将焊膏搅拌均匀，搅拌棒一定要清洁；d)d)添加完焊膏后，应盖好容器盖；添加完焊膏后，应盖好容器盖；e)e)免免清清洗洗焊焊膏膏不不能能使使用用回回收收的的焊焊膏膏，如如果果印印刷刷间间隔隔超超过过1 1小小时时，须须将将焊膏从模板上拭去。将焊膏回收到当天使用的容器中；焊膏从模板上拭去。将焊膏回收到当天使用的容器中；f)f)印刷后尽量在印刷后尽量在4 4小时内完成再流焊。小时内完成再流焊。g)g)免清洗焊膏修板后不能用酒精檫洗；免清洗焊膏修板后不能用酒精檫洗；h)h)需要清洗的产品，再流焊后应当天完成清洗；需要清洗的产品，再流焊后应当天完成清洗；i)i)印刷操作时，要求拿印刷操作时，要求拿PCBPCB的边缘或带手套，以防污染的边缘或带手套，以防污染PCBPCB。j)j)回收的焊膏与新焊膏要分别存放回收的焊膏与新焊膏要分别存放(3)(3)印刷工艺控制印刷工艺控制 图图图图形形形形对对对对准准准准通通过过人人工工对对工工作作台台或或对对模模板板作作X X、Y Y、的的精精细细调调整整，使使PCBPCB的的焊焊盘盘图图形形与与模模板板漏漏孔孔图图形形完完全全重重合。合。刮刮刮刮刀刀刀刀与与与与网网网网板板板板的的的的角角角角度度度度角角度度越越小小，向向下下的的压压力力越越大大，容容易易将将焊焊膏膏注注入入漏漏孔孔中中，但但也也容容易易使使焊焊膏膏污污染染模模板板底底面面，造造成成焊焊膏膏图图形形粘粘连连。一一般般为为45456060。目目前前自自动动和和半自动印刷机大多采用半自动印刷机大多采用6060。焊膏的投入量（滚动直径）焊膏的投入量（滚动直径）焊膏的投入量（滚动直径）焊膏的投入量（滚动直径）焊膏的滚动直径焊膏的滚动直径h 915mm较合适较合适。h 过小不利于焊膏漏印（印刷的填充性）过小不利于焊膏漏印（印刷的填充性）h 过大，过多的焊膏长时间暴露在空气中不断滚动，过大，过多的焊膏长时间暴露在空气中不断滚动，对焊膏质量不利。对焊膏质量不利。焊膏的投入量应根据刮刀的长度加入。根据焊膏的投入量应根据刮刀的长度加入。根据PCB组组装密度（每快装密度（每快PCB的焊膏用量），估计出印刷的焊膏用量），估计出印刷100快还快还是是150快添加一次焊膏。快添加一次焊膏。刮刀运动方向刮刀运动方向h 焊膏高度（滚动直径）焊膏高度（滚动直径）刮刮刮刮刀刀刀刀压压压压力力力力刮刮刀刀压压力力也也是是影影响响印印刷刷质质量量的的重重要要因因素素。刮刮刀刀压压力力实实际际是是指指刮刮刀刀下下降降的的深深度度，压压力力太太小小，可可能能会会发发生生两两种种情情况况：第第种种情情况况是是由由于于刮刮刀刀压压力力小小，刮刮刀刀在在前前进进过过程程中中产产生生的的向向下下的的Y Y分分力力也也小小，会会造造成成漏漏印印量量不不足足；第第种种情情况况是是由由于于刮刮刀刀压压力力小小，刮刮刀刀没没有有紧紧贴贴模模板板表表面面，印印刷刷时时由由于于刮刮刀刀与与PCBPCB之之间间存存在在微微小小的的间间隙隙，因因此此相相当当于于增增加加了了印印刷刷厚厚度度。另另外外压压力力过过小小会会使使模模板板表表面面留留有有一一层层焊焊膏膏，容容易易造造成成图图形形粘粘连连等等印印刷刷缺缺陷陷。因因此此理理理理想想想想的的的的刮刮刮刮刀刀刀刀压力应该恰好将焊膏从模板表面刮干净压力应该恰好将焊膏从模板表面刮干净压力应该恰好将焊膏从模板表面刮干净压力应该恰好将焊膏从模板表面刮干净。印印印印刷刷刷刷速速速速度度度度由由于于刮刮刀刀速速度度与与焊焊膏膏的的粘粘稠稠度度呈呈反反比比关关系系，有有窄窄间间距距，高高密密度度图图形形时时，速速度度要要慢慢一一些些。速速度度过过快快，刮刮刀刀经经过过模模板板开开口口的的时时间间太太短短，焊焊膏膏不不能能充充分分渗渗入入开开口中，容易造成焊膏图形不饱满或漏印的印刷缺陷。口中，容易造成焊膏图形不饱满或漏印的印刷缺陷。在刮刀角度一定的情况下，印刷速度和刮刀压力存在在刮刀角度一定的情况下，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，适当降低压力可起一定的关系，降速度相当于增加压力，适当降低压力可起到提高印刷速度的效果。到提高印刷速度的效果。网板（网板（模板与模板与模板与模板与PCBPCB）分离速度）分离速度 有有窄窄间间距距、高高密密度度图图形形时时，网网板板分分离离速速度度要要慢一些。慢一些。为为了了提提高高窄窄间间距距、高高密密度度印印刷刷质质量量，日日立立公公司司推推出出“加加速速度度控控制制”方方法法随随印印刷刷工工作作台台下下降行程，对下降速度进行变速控制。降行程，对下降速度进行变速控制。模板与模板与PCB分离速度分离速度分离速度增加时，模板与分离速度增加时，模板与PCB间变成负压，焊膏与焊盘的凝聚力间变成负压，焊膏与焊盘的凝聚力小，使部分焊膏粘在模板底面和开口壁上，造成少印和粘连。小，使部分焊膏粘在模板底面和开口壁上，造成少印和粘连。分离速度减慢时，分离速度减慢时，PCB与模板间的负压变小，焊膏的凝聚力大，与模板间的负压变小，焊膏的凝聚力大，而使焊膏很容易脱离模板开口壁，印刷状态良好。而使焊膏很容易脱离模板开口壁，印刷状态良好。模板分离模板分离模板分离模板分离PCBPCB的速度的速度的速度的速度2mm/s2mm/s以下为宜。以下为宜。以下为宜。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 清清清清洗洗洗洗模模模模式式式式和和和和清清清清洗洗洗洗频频频频率率率率经经常常清清洗洗模模板板底底面面也也是是保保证证印印刷刷质质量量的的因因素素。应应根根据据焊焊膏膏、模模板板材材料料、厚厚度度及及开开口口大大小小等等情情况况确确定定清清洗洗模模式式和和和和清清洗洗频频率率。（1 1湿湿1 1干干或或2 2湿湿1 1干干等等，印印2020块清洗一次或印块清洗一次或印1 1块清洗一次等）块清洗一次等）模模板板污污染染主主要要是是由由于于焊焊膏膏从从开开口口边边缘缘溢溢出出造造成成的的。如如果果不不及及时时清清洗洗，会会污污染染PCBPCB表表面面，模模板板开开口口四四周周的的残残留留焊焊膏会变硬，严重时还会堵塞开口。膏会变硬，严重时还会堵塞开口。手工清洗时，顺开口长度方向效果较好。手工清洗时，顺开口长度方向效果较好。建立检验制度建立检验制度 必须严格首件检验。必须严格首件检验。有有BGABGA、CSPCSP、高密度时每一块、高密度时每一块PCBPCB都要检验。都要检验。一般密度时可以抽检。一般密度时可以抽检。印刷焊膏取样规则印刷焊膏取样规则批次范围取样数量不合格品的允许数量1500130501320050132011000080210001350001253印刷缺陷举例印刷缺陷举例少印少印少印少印粘连粘连粘连粘连塌边塌边塌边塌边错位错位错位错位谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH