SMT生产过程中的印刷通用工艺rrh.docx
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1、毕业设计计报告(论论文)报告(论论文)题题目:SSMT生生产过程程中的印印刷通用用工艺 作者所在在系部: 电电子与控控制工程程学院 完 成 时 间间 : 220155年6月月17日日 北华航天天工业学学院教务务处制北华航天天工业学学院电子子工程系系毕业设计计(论文文)任务务书姓 名:专 业:班 级:学号:指导教师师:职 称:完成时间间:20155.6.17毕业设计计(论文文)题目目:SMT生生产过程程中的印印刷通用用工艺设计目标标:通过写这这篇论文文了解更更多关于于SMTT生产过过程中的的印刷通通用工艺艺的知识识,对印印刷有一一个更深深层次的的理解。技术要求求:1 了解焊膏膏的使用用。2 认识
2、并了了解印刷刷机。3 能够分析析出模板板对印刷刷的影响响。4 能够找出出并解决决印刷缺缺陷。所需仪器器设备:手动印刷刷机、半半自动印印刷机、全全自动印印刷机 成果验收收形式:论文答辩辩参考文献献:表面组组装工艺艺基础、现现代电子子产品工工艺、电电子工艺艺与课程程设计时间安排15周-6周周立题论证证39周-133周导师更改改27周-8周周准备论文文414周-116周论文答辩辩指导教师师:教研室室主任:系主任任:北华航天工业学院毕业论文摘 要焊膏印刷刷是整个个SMTT中较为为关键的的一道程程序,印印刷工艺艺涉及到到印刷机机、焊膏膏、印刷刷网版以以及印刷刷过程和和各种参参数等诸诸多要素素。印刷刷的好
3、坏坏直接影影响到电电子产品品的性能能及质量量。随着着电子技技术的飞飞速发展展,PCCB板电电路的集集成度和和复杂度度越来越越高,贴贴片元件件占到了了元件总总数500990。表表面组装装技术(SSMT)已已成为当当今电子子装联技技术中最最通用的的技术,而而焊膏印印刷是SSMT基基本工艺艺中的一一道关键键工序,其其质量直直接影响响到SMMD组装装的质量量和效率率。在SMTT中印刷刷主要依依靠印刷刷机将焊焊膏印制制在电路路板上元元件放置置的焊盘盘上,再再由贴片片机将电电子元件件贴装到到电路板板的焊盘盘上,利利用焊膏膏的黏附附性将元元件暂时时固定,接接着进行行热熔焊焊接,焊焊膏在加加热至一一定温度度时
4、液化化,并在在重力和和表面张张力的作作用下铺铺展,冷冷却后便便将原件件与印刷刷电路板板连接在在一起焊焊点。印印刷质量量直接影影响到表表面组装装元件的的性能和和可靠性性。焊焊焊膏印刷刷工艺技技术是焊焊点质量量和产品品最终质质量的保保障。有有关统计计表明,SSMT生生产中66070的焊接接缺陷与与焊膏的的印刷有有关,由由此可见见焊膏印印刷的重重要性。本本文对SSMT实实际印刷刷工艺中中常见的的缺陷进进行分析析,得出出降低印印刷缺陷陷的具体体方法,最最终降低低印刷工工艺对产产品焊接接的缺陷陷。关键词 印刷刷工艺 SMMT 锡膏 模板板IV目 录第1章绪绪论1第2章焊焊锡膏222.1 印刷焊焊膏的原原
5、理22.2 焊膏的的分类222.3 焊锡膏膏的组成成22.4影影响焊膏膏特性的的主要参参数32.5焊焊膏使用用时的工工艺32.6焊焊膏的选选择52.7施施加焊膏膏的方法法62.8焊焊膏的储储存7第3章贴贴片胶883.1 贴片胶胶的分类类83.2 贴片胶胶的组成成83.3 贴片胶胶的性能能及其评评估93.4 表面组组装工艺艺对贴片片胶的要要求123.5贴贴片胶的的使用工工艺要求求12第4章印印刷模板板144.1 模板概概述144.2 印刷模模板类型型144.2.1 模模板的结结构144.2.2 金金属模板板的制造造方法1154.3 钢网设设计154.3.1 模模板的开开口尺寸寸154.3.2 模
6、模板的厚厚度154.3.3钢网对对锡膏的的影响116第5章印印刷机简简介175.1 印刷机机的分类类175.1.1 手手动印刷刷机175.1.2 半半自动印印刷机1185.1.3全自动动印刷机机195.2 印刷机机的作用用205.3 印刷机机的工作作原理2205.4焊焊膏印刷刷工艺2205.5影影响焊膏膏印刷的的主要工工艺参数数25第6章常常见的印印刷缺陷陷及解决决方法2286.1 少锡286.2 错位296.3 塌边296.4拉拉尖306.5 多锡或或焊膏厚厚度偏大大31第7章结结论33致谢344参考文献献35SMT生生产过程程中的印印刷通用用工艺第1章 绪论论从20世世纪600年代问问世以
7、来来,历经经五十余余年的发发展,已已经进入入崭新的的成熟阶阶段,不不仅成为为现代电电子组装装技术的的主流,而而且将继继续向高高精度高高密度的的技术发发展。随随着电子子产品制制造技术术的进步步,微小小型的片片式单元元代替了了原有的的晶体类类电子元元器件。由由于SMMT组装装的电子子产品在在体积、性性能、功功能以及及价位等等方面具具有综合合优势,故故作为新新兴的电电子组装装技术,SSMT已已经广泛泛地应用用到电子子产品组组装的各各个领域域。随着元件件封装的的飞速发发展,越越来越多多的PBBGA、CCBGAA、CCCGA、QQFN、002011和0110055阻容元元件等得得到广泛泛应用,表表面贴装
8、装技术亦亦随之快快速发展展,在其其生产过过程中,焊焊膏印刷刷对于整整个生产产过程的的影响和和作用越越来越受受到工程程师们的的重视。获获得好的的焊接质质量,首首先要重重视的就就是焊膏膏的印刷刷。生产产中不但但要掌握握和运用用焊膏印印刷技术术,并且且要求能能分析其其中产生生问题的的原因,并并将改进进措施运运用回生生产实践践中。印印刷机是是用来印印刷焊膏膏或贴片片胶的。印印刷机将将在PCCB的焊焊盘上施施加适量量的焊膏膏,这样样就能够够使贴片片元器件件与PCCB相对对应的焊焊盘达到到良好的的电气连连接,而而且机械械强度也也会达到到要求的的相应值值。印刷刷在保证证SMTT质量方方面起着着非常重重要的作
9、作用。根根据相关关资料我我们得知知,如果果PCBB设计、印印刷板与与元器件件质量都都没有问问题,那那么在表表面组装装问题中中出现的的质量问问题700%都是是在印刷刷工艺方方面。本课题就就从印刷刷工艺入入手,讲讲述从焊焊膏到印印刷机再再到印刷刷后出现现的缺陷陷等一系系列的有有关印刷刷的问题题。第2章 焊锡锡膏2.1 印刷焊焊膏的原原理焊膏和贴贴片胶都都是触变变流体,具具有粘性性。当刮刮刀以一一定速度度和角度度向前移移动时,对对焊膏(或或贴片胶胶)产生生一定的的压力,推推动焊膏膏(或贴贴片胶)在在刮板前前滚动,产产生将焊焊膏(或或贴片胶胶)注入入网孔或或漏孔所所需的压压力,焊焊膏(或或贴片胶胶)的
10、粘粘性摩擦擦力使焊焊膏(或或贴片胶胶)在刮刮板与网网板交接接处产生生切变力力,切变变力使焊焊膏(或或贴片胶胶)的粘粘性下降降,有利利于焊膏膏(或贴贴片胶)顺顺利地注注入网孔孔或漏孔孔。刮刀刀速度、刮刮刀压力力、刮刀刀与网板板的角度度以及焊焊膏(或或贴片胶胶)的粘粘度之间间都存在在一定的的制约关关系。因因此,只只有正确确地控制制这些参参数才能能保证焊焊膏(或或贴片胶胶)的印印刷质量量。2.2焊焊膏的分分类(1)按按合金粉粉末的成成分可分分为:有有铅和无无铅,含含银和不不含银。(22)按合合金熔点点分:高高温、中中温和低低温。(33)按合合金粉末末的颗粒粒度可分分为:一一般间距距和窄间间距。(44
11、)按焊焊剂的成成分可分分为:免免清洗、有有机溶剂剂清洗和和水清洗洗。(55)按焊焊剂活性性可分为为:R(非非活性)、RRMA(中中等活性性)、RRA(全全活性)。(66)按黏黏度可分分为:印印刷用和和滴涂用用。2.3 焊锡膏膏的组成成表2-1 焊膏的组成与功能焊膏是由由合金焊焊料粉、糊糊状焊剂剂和一些些添加剂剂混合而而成的具具有一定定粘性和和良好触触变性的的膏状体体,焊膏膏的组成成与功能能见表22-1。组成功能合金粉末末元器件和和电路的的机械和和电气连连接焊剂活化剂元器件和和电路的的机械和和电气连连接粘接剂提供贴装装元器件件所需的的粘性润湿剂增加焊膏膏和被焊焊件之间间润湿性性溶剂调节焊膏膏特性
12、触变剂改善焊膏膏的触变变性其它添加加剂改进焊膏膏的抗腐腐蚀性、焊焊点的光光亮度及及阻燃性性能等(1)合合金粉末末合金粉末末是焊膏膏的主要要成分。合合金粉末末的组成成、颗粒粒形状和和尺寸是是决定焊焊膏特征征以及焊焊点质量量的关键键因素。目目前最常常用焊膏膏的金属属组分为为Sn663Pbb37和和Sn662Pbb36AAg2。常见焊膏的金属组分、熔化温度与用途见表2-2。表2-22 常见见焊膏的的金属组组分、熔熔化温度度与用途途金属组份熔化温度用途液相线固相线Sn63Pb37183共晶适用于普通表面组装板不适用于含Ag、Ag/Pa材料电极的元器件Sn60Pb40183188用途同上Sn62Pb36
13、Ag2179共晶适用于含Ag、Ag/Pa材料电极的元器件(不适用于水金板)Sn10Pb88Ag2268290适用于耐高温元器件及需要两次再流焊表面组装板的首次再流焊(不适用于水金板)Sn96.5Ag3.5221共晶适用于要求焊点强度较高的表面组装板的焊接(不适用于水金板)Sn42Bi58138共晶适用于热敏元器件及需要两次再流焊表面组装板的第二次再流焊(2)焊焊剂焊剂是净净化焊接接表面、提提高润湿湿性、防防止焊料料氧化和和确保焊焊膏质量量以及优优良工艺艺性的关关键材料料。焊剂剂的组成成对焊膏膏的拓展展性、润润湿性、塌塌落度、粘粘性变化化、清洗洗性、焊焊珠飞溅溅及储存存寿命均均有较大大的影响响。
14、焊膏膏中焊剂剂的主要要成分和和功能见见表2-3。表2-33 焊剂的的主要成成分和功功能焊剂成分使用的主要材料功能树脂松香、合成树脂净化金属表面、提高润湿性粘接剂松香、松香脂、聚丁烯提供贴装元件所需的粘性活化剂胺、苯胺、联氨卢化盐、硬脂酸等净化金属表面溶剂甘油、乙醇类、酮类调节焊膏工艺特性其它触变剂、界面活性剂、消光剂防止分散和塌边、调节工艺性2.4影影响焊膏膏特性的的主要参参数(1)合合金焊料料成份、焊焊剂的组组成以及及合金焊焊料与焊焊剂的配配比合金焊料料成份、焊焊剂的组组成以及及合金焊焊料与焊焊剂的配配比是决决定焊膏膏的熔点点、焊膏膏的印刷刷性、可可焊性以以及焊点点质量的的关键参参数。焊焊膏
15、的合合金组分分应尽量量达到共共晶或近近共晶。由由于共晶晶焊料有有共晶点点,当温温度达到到共晶点点时焊料料全部呈呈液相状状态,因因此焊点点凝固时时形成的的结晶颗颗粒最致致密,焊焊点强度度最高。合金焊料料与焊剂剂的配比比是以合合金焊料料在焊膏膏中的重重量百分分含量来来表示的的。合金金焊料重重量百分分含量直直接影响响焊膏的的黏度和和印刷性性,因此此要根据据不同的的焊剂系系统以及及施加焊焊膏的方方法选择择合适的的合金焊焊料重量量百分含含量。一一般合金金焊料百百分含量量在755%990%。Sn/Pb合金二元晶相图如图2-1所示。免清洗焊焊膏和模模板印刷刷工艺用用的合金金焊料百百分含量量高一些些,一般般在
16、855%990%;滴涂工工艺用的的合金焊焊料百分分含量低低一些,一一般在775%85%。图2-11 SSn/PPb合金金二元晶晶相图(2)合合金焊料料粉末颗颗粒尺寸寸、形状状和分布布焊料合金金粉末颗颗粒尺寸寸、形状状及其均均匀性是是影响焊焊膏性能能的重要要参数,会会影响焊焊膏的印印刷性、脱脱模性和和可焊性性。细小小颗粒的的焊膏印印刷性比比较好,特特别是对对于高密密度、窄窄间距的的产品,由由于模板板开口尺尺寸小,必必须采用用小颗粒粒合金粉粉末,否否则会影影响印刷刷性和模模性。一一般焊料料颗粒直直径约为为模板开开口尺寸寸的1/5。小小颗粒合合金粉的的焊膏印印刷图形形清晰度度高,但但容易塌塌边,由由
17、于细小小颗粒的的表面积积大,被被氧化的的程度和和机会也也多,因因此,组组装密度度不高时时,在不不影响印印刷性的的情况下下可适当当选择粗粗一点的的合金粉粉末,既既有利于于提高可可焊性,又又可降低低焊膏的的成本。合金粉末末的形状状也会影影响焊膏膏的印刷刷性、脱脱模性和和可焊性性。球形形颗粒的的合金粉粉末组成成的焊膏膏粘度较较低,印印刷后焊焊膏图形形容易塌塌落,印印刷性好好,适用用范围广广,尤其其适用于于高密度度窄间距距的丝网网与金属属模板印印刷。球球形颗粒粒的表面面积小,含含氧量低低,焊点点光亮,有有利于提提高焊接接质量。因因此目前前一般都都采用球球形颗粒粒。不定定形颗粒粒的合金金粉末组组成的焊焊
18、膏粘度度高,印印刷后焊焊膏图形形不易塌塌落,而而且不定定形颗粒粒的尺寸寸大,印印刷性较较差,只只适用于于组装密密度较低低的金属属模板及及较粗的的丝网印印刷。另另外由于于不定形形颗粒的的表面积积大,含含氧量高高,影响响焊接质质量和焊焊点亮度度。因此此目前一一般都不不采用不不定形颗颗粒。但但由于不不定形颗颗粒的加加工成本本较低,因因此在组组装密度度不大、要要求不高高以及穿穿心电容容等较大大焊接点点的场合合可以应应用。合金粉末末颗粒的的均匀性性也会影影响焊膏膏的印刷刷性和可可焊性,所所以要控控制较大大颗粒与与微粉颗颗粒的含含量。大大颗粒影影响漏印印性,过过细的微微粉颗粒粒在再流流焊预热热升温阶阶段容
19、易易随溶剂剂的挥发发飞溅,形形成小锡锡珠。因因此小于于20m的微微粉颗粒粒含量应应控制在在10%以下。(3)粘粘度焊膏是一一种触变变性流体体,在外外力的作作用下能能产生流流动。粘粘度是焊焊膏的主主要特性性指标,它它是影响响印刷性性能的重重要因素素。粘度度太大,焊焊膏不易易穿出模模板的漏漏孔,会会导致印印出的图图形残缺缺不全。影响焊膏膏粘度的的主要因因素有:合金焊焊料粉的的百分含含量、合合金粉末末颗粒大大小和温温度。合合金焊料料粉含量量高,粘粘度就大大;焊剂剂百分含含量高,粘粘度就小小。合金金焊料粉粉含量与与粘度的的关系如如图2-2所示。合合金粉末末颗粒尺尺寸增大大,粘度度减小;粉末颗颗粒尺寸寸
20、减少,粘粘度增加加。合金金粉末颗颗粒大小小对粘度度的影响响如图22-3所示。温温度增加加,焊膏膏粘度减减小;温温度降低低,焊膏膏粘度增增加。温温度对粘粘度的影影响如图图2-4所示。 图2-2 合金焊焊料粉含含量与粘粘度的关关系图2-33 合合金粉末末颗粒大大小对粘粘度的影影响 图2-4 温度对对粘度的的影响(4)触触变指数数和塌落落度焊膏是触触变性流流体,焊焊膏的塌塌落度主主要与焊焊膏的粘粘度和触触变性有有关。触触变指数数高,塌塌落度小小;触变变指数低低,塌落落度大。触触变指数数和塌落落度主要要和合金金焊料的的配比,即即合金粉粉末在含含高中的的重量百百分含量量有关,还还与焊接接载体中中的触变变
21、剂性能能和添加加量有关关。(5)工工作寿命命和储存存期限工作寿命命是指在在室温下下连续印印刷时,焊焊膏的粘粘度随时时间变化化小,焊焊膏不易易干燥,印印刷性(滚动性性)稳定,同同时焊膏膏从被涂涂敷到PPCB上上后至贴贴装元器器件之前前,以及及再流焊焊时不失失效的时时间长短短。一般般要求在在常温下下放置112224小时时,至少少4小时时,其性性能保持持不变。储存期限限是指在在规定的的保存条条件下,焊焊膏从出出厂到应应用,其其性能不不会严重重降低、能能够不失失效的正正常使用用前的保保存期限限。一般般规定在在2110下保存存一年,至至少36个月月。2.5焊焊膏使用用时的工工艺(1)使使用方法法(开封封
22、前)开封前须须将焊膏膏温度回回升到使使用环境境温度上上(232),回温温时间为为6112小时时,并禁禁止使用用其他加加热器使使其温度度瞬间上上升的做做法;回回温后须须充分搅搅拌,使使用搅拌拌机的搅搅拌时间间为34分钟钟,视搅搅拌机机机种而定定。或者者手动使使用搅拌拌刀顺着着一个方方向搅拌拌233分钟,然然后用搅搅拌刀挑挑起小许许焊膏,让让焊膏自自然落下下,焊膏膏慢慢逐逐段落下下,则搅搅拌充分分。(2)使使用方法法(开封封后)a.将焊焊膏约22/3的的量添加加于钢网网上,尽尽量保持持以不超超过1罐罐的量于于钢网上上。b.视生产产速度,以以少量多多次的添添加方式式补足钢钢网上的的焊膏量量,以维维持
23、焊膏膏的品质质。c.当天天未使用用完的焊焊膏,不不可与尚尚未使用用的焊膏膏共同放放置,应应另外存存放在别别的容器器之中。焊焊膏开封封后在室室温下建建议244小时内内用完。2.6焊焊膏的选选择主要根据据产品本本身的价价值和用用途、表表面组装装板的组组装密度度、PCCB和元元器件存存放时间间和表面面氧化程程度、生生产线工工艺条件件等实际际情况来来选择焊焊膏。不不同的产产品要选选择不同同的焊膏膏。焊膏合金金粉末的的组分、纯纯度及含含氧量、颗颗粒形状状和尺寸寸、焊剂剂的成分分与性质质等是决决定焊膏膏特性以以及焊点点质量的的关键因因素。(1)根根据产品品本身的的价值和和用途选选择。高高可靠性性的产品品需
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