SMT生产过程中的印刷通用工艺.doc

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1、SMT生产过程中的印刷通用工艺毕业设计报告（论文）报告（论文）题目：SMT生产过程中的印刷通用工艺 作者所在系部： 电子与控制工程学院 完 成 时 间 ： 2015年6月17日 北华航天工业学院教务处制北华航天工业学院电子工程系毕业设计（论文）任务书姓 名：专 业：班 级：学号：指导教师：职 称：完成时间：2015.6.17毕业设计（论文）题目：SMT生产过程中的印刷通用工艺设计目标：通过写这篇论文了解更多关于SMT生产过程中的印刷通用工艺的知识，对印刷有一个更深层次的理解。技术要求：1 了解焊膏的使用。2 认识并了解印刷机。3 能够分析出模板对印刷的影响。4 能够找出并解决印刷缺陷。所需仪器

2、设备：手动印刷机、半自动印刷机、全自动印刷机 成果验收形式：论文答辩参考文献：表面组装工艺基础、现代电子产品工艺、电子工艺与课程设计时间安排15周-6周立题论证39周-13周导师更改27周-8周准备论文414周-16周论文答辩指导教师： 教研室主任： 系主任：摘 要焊膏印刷是整个SMT中较为关键的一道程序，印刷工艺涉及到印刷机、焊膏、印刷网版以及印刷过程和各种参数等诸多要素。印刷的好坏直接影响到电子产品的性能及质量。随着电子技术的飞速发展，PCB板电路的集成度和复杂度越来越高，贴片元件占到了元件总数5090。表面组装技术（SMT）已成为当今电子装联技术中最通用的技术，而焊膏印刷是SMT基本工艺

3、中的一道关键工序，其质量直接影响到SMD组装的质量和效率。在SMT中印刷主要依靠印刷机将焊膏印制在电路板上元件放置的焊盘上，再由贴片机将电子元件贴装到电路板的焊盘上，利用焊膏的黏附性将元件暂时固定，接着进行热熔焊接，焊膏在加热至一定温度时液化，并在重力和表面张力的作用下铺展，冷却后便将原件与印刷电路板连接在一起焊点。印刷质量直接影响到表面组装元件的性能和可靠性。焊焊膏印刷工艺技术是焊点质量和产品最终质量的保障。有关统计表明，SMT生产中6070的焊接缺陷与焊膏的印刷有关，由此可见焊膏印刷的重要性。本文对SMT实际印刷工艺中常见的缺陷进行分析，得出降低印刷缺陷的具体方法，最终降低印刷工艺对产品焊

4、接的缺陷。关键词 印刷工艺 SMT 锡膏 模板III目 录第1章 绪论1第2章 焊锡膏22.1 印刷焊膏的原理22.2 焊膏的分类22.3 焊锡膏的组成22.4 影响焊膏特性的主要参数32.5 焊膏使用时的工艺32.6 焊膏的选择52.7 施加焊膏的方法62.8 焊膏的储存7第3章 贴片胶83.1 贴片胶的分类83.2 贴片胶的组成83.3 贴片胶的性能及其评估93.4 表面组装工艺对贴片胶的要求123.5 贴片胶的使用工艺要求12第4章 印刷模板144.1 模板概述144.2 印刷模板类型144.2.1 模板的结构144.2.2 金属模板的制造方法154.3 钢网设计154.3.1 模板的开

5、口尺寸154.3.2 模板的厚度154.3.3 钢网对锡膏的影响16第5章 印刷机简介175.1 印刷机的分类175.1.1 手动印刷机175.1.2 半自动印刷机185.1.3 全自动印刷机195.2 印刷机的作用205.3 印刷机的工作原理205.4 焊膏印刷工艺205.5 影响焊膏印刷的主要工艺参数25第6章 常见的印刷缺陷及解决方法286.1 少锡286.2 错位296.3 塌边296.4 拉尖306.5 多锡或焊膏厚度偏大31第7章 结论33致谢34参考文献35SMT生产过程中的印刷通用工艺第1章 绪论从20世纪60年代问世以来，历经五十余年的发展，已经进入崭新的成熟阶段，不仅成为现

6、代电子组装技术的主流，而且将继续向高精度高密度的技术发展。随着电子产品制造技术的进步，微小型的片式单元代替了原有的晶体类电子元器件。由于SMT组装的电子产品在体积、性能、功能以及价位等方面具有综合优势，故作为新兴的电子组装技术，SMT已经广泛地应用到电子产品组装的各个领域。随着元件封装的飞速发展，越来越多的PBGA、CBGA、CCGA、QFN、0201和01005阻容元件等得到广泛应用，表面贴装技术亦随之快速发展，在其生产过程中，焊膏印刷对于整个生产过程的影响和作用越来越受到工程师们的重视。获得好的焊接质量，首先要重视的就是焊膏的印刷。生产中不但要掌握和运用焊膏印刷技术，并且要求能分析其中产生

7、问题的原因，并将改进措施运用回生产实践中。印刷机是用来印刷焊膏或贴片胶的。印刷机将在PCB的焊盘上施加适量的焊膏，这样就能够使贴片元器件与PCB相对应的焊盘达到良好的电气连接，而且机械强度也会达到要求的相应值。印刷在保证SMT质量方面起着非常重要的作用。根据相关资料我们得知，如果PCB设计、印刷板与元器件质量都没有问题，那么在表面组装问题中出现的质量问题70%都是在印刷工艺方面。本课题就从印刷工艺入手，讲述从焊膏到印刷机再到印刷后出现的缺陷等一系列的有关印刷的问题。第2章 焊锡膏2.1 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（或贴片胶）产生一

8、定的压力，推动焊膏（或贴片胶）在刮板前滚动，产生将焊膏（或贴片胶）注入网孔或漏孔所需的压力，焊膏（或贴片胶）的粘性摩擦力使焊膏（或贴片胶）在刮板与网板交接处产生切变力，切变力使焊膏（或贴片胶）的粘性下降，有利于焊膏（或贴片胶）顺利地注入网孔或漏孔。刮刀速度、刮刀压力、刮刀与网板的角度以及焊膏（或贴片胶）的粘度之间都存在一定的制约关系。因此，只有正确地控制这些参数才能保证焊膏（或贴片胶）的印刷质量。2.2焊膏的分类（1）按合金粉末的成分可分为：有铅和无铅，含银和不含银。（2）按合金熔点分：高温、中温和低温。（3）按合金粉末的颗粒度可分为：一般间距和窄间距。（4）按焊剂的成分可分为：免清洗、有机溶

9、剂清洗和水清洗。（5）按焊剂活性可分为：R（非活性）、RMA（中等活性）、RA（全活性）。（6）按黏度可分为：印刷用和滴涂用。2.3 焊锡膏的组成表2-1 焊膏的组成与功能焊膏是由合金焊料粉、糊状焊剂和一些添加剂混合而成的具有一定粘性和良好触变性的膏状体，焊膏的组成与功能见表2-1。组成功能合金粉末元器件和电路的机械和电气连接焊剂活化剂元器件和电路的机械和电气连接粘接剂提供贴装元器件所需的粘性润湿剂增加焊膏和被焊件之间润湿性溶剂调节焊膏特性触变剂改善焊膏的触变性其它添加剂改进焊膏的抗腐蚀性、焊点的光亮度及阻燃性能等（1）合金粉末合金粉末是焊膏的主要成分。合金粉末的组成、颗粒形状和尺寸是决定焊膏

10、特征以及焊点质量的关键因素。目前最常用焊膏的金属组分为Sn63Pb37和Sn62Pb36Ag2。常见焊膏的金属组分、熔化温度与用途见表2-2。表2-2 常见焊膏的金属组分、熔化温度与用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Sn62Pb36Ag2179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

11、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）焊剂焊剂是净化焊接表面、提高润湿性、防止焊料氧化和确保焊膏质量以及优良工艺性的关键材料。焊剂的组成对焊膏的拓展性、润湿性、塌落度、粘性变化、清洗性、焊珠飞溅及储存寿命均有较大的影响。焊膏中焊剂的主要成分和功能见表2-3。表2-3 焊剂的主要成分和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

12、防止分散和塌边、调节工艺性2.4 影响焊膏特性的主要参数（1）合金焊料成份、焊剂的组成以及合金焊料与焊剂的配比合金焊料成份、焊剂的组成以及合金焊料与焊剂的配比是决定焊膏的熔点、焊膏的印刷性、可焊性以及焊点质量的关键参数。焊膏的合金组分应尽量达到共晶或近共晶。由于共晶焊料有共晶点，当温度达到共晶点时焊料全部呈液相状态，因此焊点凝固时形成的结晶颗粒最致密，焊点强度最高。合金焊料与焊剂的配比是以合金焊料在焊膏中的重量百分含量来表示的。合金焊料重量百分含量直接影响焊膏的黏度和印刷性，因此要根据不同的焊剂系统以及施加焊膏的方法选择合适的合金焊料重量百分含量。一般合金焊料百分含量在75%90%。Sn/Pb

13、合金二元晶相图如图2-1所示。免清洗焊膏和模板印刷工艺用的合金焊料百分含量高一些，一般在85%90%；滴涂工艺用的合金焊料百分含量低一些，一般在75%85%。图2-1 Sn/Pb合金二元晶相图（2）合金焊料粉末颗粒尺寸、形状和分布焊料合金粉末颗粒尺寸、形状及其均匀性是影响焊膏性能的重要参数，会影响焊膏的印刷性、脱模性和可焊性。细小颗粒的焊膏印刷性比较好，特别是对于高密度、窄间距的产品，由于模板开口尺寸小，必须采用小颗粒合金粉末，否则会影响印刷性和模性。一般焊料颗粒直径约为模板开口尺寸的1/5。小颗粒合金粉的焊膏印刷图形清晰度高，但容易塌边，由于细小颗粒的表面积大，被氧化的程度和机会也多，因此，

14、组装密度不高时，在不影响印刷性的情况下可适当选择粗一点的合金粉末，既有利于提高可焊性，又可降低焊膏的成本。合金粉末的形状也会影响焊膏的印刷性、脱模性和可焊性。球形颗粒的合金粉末组成的焊膏粘度较低，印刷后焊膏图形容易塌落，印刷性好，适用范围广，尤其适用于高密度窄间距的丝网与金属模板印刷。球形颗粒的表面积小，含氧量低，焊点光亮，有利于提高焊接质量。因此目前一般都采用球形颗粒。不定形颗粒的合金粉末组成的焊膏粘度高，印刷后焊膏图形不易塌落，而且不定形颗粒的尺寸大，印刷性较差，只适用于组装密度较低的金属模板及较粗的丝网印刷。另外由于不定形颗粒的表面积大，含氧量高，影响焊接质量和焊点亮度。因此目前一般都不

15、采用不定形颗粒。但由于不定形颗粒的加工成本较低，因此在组装密度不大、要求不高以及穿心电容等较大焊接点的场合可以应用。合金粉末颗粒的均匀性也会影响焊膏的印刷性和可焊性，所以要控制较大颗粒与微粉颗粒的含量。大颗粒影响漏印性，过细的微粉颗粒在再流焊预热升温阶段容易随溶剂的挥发飞溅，形成小锡珠。因此小于20m的微粉颗粒含量应控制在10%以下。（3）粘度焊膏是一种触变性流体，在外力的作用下能产生流动。粘度是焊膏的主要特性指标，它是影响印刷性能的重要因素。粘度太大，焊膏不易穿出模板的漏孔，会导致印出的图形残缺不全。影响焊膏粘度的主要因素有：合金焊料粉的百分含量、合金粉末颗粒大小和温度。合金焊料粉含量高，粘

16、度就大；焊剂百分含量高，粘度就小。合金焊料粉含量与粘度的关系如图2-2所示。合金粉末颗粒尺寸增大，粘度减小；粉末颗粒尺寸减少，粘度增加。合金粉末颗粒大小对粘度的影响如图2-3所示。温度增加，焊膏粘度减小；温度降低，焊膏粘度增加。温度对粘度的影响如图2-4所示。 图2-2 合金焊料粉含量与粘度的关系图2-3 合金粉末颗粒大小对粘度的影响 图2-4 温度对粘度的影响（4）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。触变指数和塌落度主要和合金焊料的配比，即合金粉末在含高中的重量百分含量有关，还与焊接载体中的触变剂性能和添加量

17、有关。（5）工作寿命和储存期限工作寿命是指在室温下连续印刷时，焊膏的粘度随时间变化小，焊膏不易干燥，印刷性（滚动性）稳定，同时焊膏从被涂敷到PCB上后至贴装元器件之前，以及再流焊时不失效的时间长短。一般要求在常温下放置1224小时，至少4小时，其性能保持不变。储存期限是指在规定的保存条件下，焊膏从出厂到应用，其性能不会严重降低、能够不失效的正常使用前的保存期限。一般规定在210下保存一年，至少36个月。2.5 焊膏使用时的工艺（1）使用方法（开封前）开封前须将焊膏温度回升到使用环境温度上（232），回温时间为612小时，并禁止使用其他加热器使其温度瞬间上升的做法；回温后须充分搅拌，使用搅拌机的

18、搅拌时间为34分钟，视搅拌机机种而定。或者手动使用搅拌刀顺着一个方向搅拌23分钟，然后用搅拌刀挑起小许焊膏，让焊膏自然落下，焊膏慢慢逐段落下，则搅拌充分。（2）使用方法（开封后）a.将焊膏约2/3的量添加于钢网上，尽量保持以不超过1罐的量于钢网上。b.视生产速度，以少量多次的添加方式补足钢网上的焊膏量，以维持焊膏的品质。c.当天未使用完的焊膏，不可与尚未使用的焊膏共同放置，应另外存放在别的容器之中。焊膏开封后在室温下建议24小时内用完。2.6 焊膏的选择主要根据产品本身的价值和用途、表面组装板的组装密度、PCB和元器件存放时间和表面氧化程度、生产线工艺条件等实际情况来选择焊膏。不同的产品要选择

19、不同的焊膏。焊膏合金粉末的组分、纯度及含氧量、颗粒形状和尺寸、焊剂的成分与性质等是决定焊膏特性以及焊点质量的关键因素。（1）根据产品本身的价值和用途选择。高可靠性的产品需要高质量的焊膏。（2）根据PCB和元器件存放时间和表面氧化程度来选择焊膏的活性。一般采用RMA级；高可靠性产品、航天和军工产品可选择R级；PCB、元器件存放时间长，表面严重氧化，应采用RA级，焊后清洗。（3）根据产品的组装工艺、印制板、元器件的具体情况选择焊膏合金组分。一般镀铅锡印制版采用63Sn/37Pb；钯金或钯银厚膜端头和引脚可焊性较差的元器件、要求焊点质量高的印制板采用62Sn/36Pb/2Ag；水金板一般不要选择含银

20、的焊膏。（4）根据产品（表面组装板）对清洁度的要求来选择是否采用免清洗。对免清洗工艺要选用不含卤素或其它强腐蚀性化合物的焊膏；高可靠性产品、航天和军工产品以及高精度、微弱信号仪器仪表以及涉及生命安全的医用器材要采用水清洗或溶剂清洗的焊膏，焊后必须清洗干净。（5）BGA和CSP一般都需要采用免清洗焊膏。（6）焊接热敏元件时，应选用含铋的低熔点焊膏。（7）根据PCB的组装密度（有无窄间距）来选择合金粉末颗粒度。2.7 施加焊膏的方法施加焊膏的方法有三种：滴涂式（即注射式，滴涂式又分为手动和自动滴涂机两种方法）、丝网印刷和金属模板印刷。各种方法的适用范围如下：（1）手工滴涂法，手工滴涂法用于小批量生

21、产，或新产品的模型样机和性能样机的研制阶段，以及生产中修补，更换元件等。（2）丝网印刷，丝网印刷用于元器件焊盘间距较大、组装密度不高的中小批量生产中。（3）金属模板印刷，金属模板印刷用于大批量生产、组装密度大以及有多引线窄间距器件的产品（窄间距器件是指引脚中心距不大于0.65的表面组装器件，也指长宽不大于1.60.8的表面组装元件。）由于金属模板印刷质量比较好，而且金属模板使用寿命长，因此一般应优先采用金属模板印刷工艺。2.8 焊膏的储存（1）焊膏应以密封形式保存在恒温、恒湿的专用冷藏 柜内，有铅与无铅锡膏分开储存。（2）温度在约为（210），温度过高，焊剂与合金焊料粉起化学反应，使粘度上升影

22、响其印刷和焊接性能；温度过低（低于0 ），焊剂中的松香会产生结晶现象，使焊膏形状恶化，这样在解冻后会危及锡膏的流变特征。（3）一般保存时间自生产日期起6个月。35第3章 贴片胶贴片胶是应用于表面组装的特种胶黏剂，又称为表面组装用黏结剂、贴片胶，有些地方还称为“胶水”。之所以称为特种胶黏剂，这是因为它不仅能黏结元器件，而且具有优良的电气性能和多种工艺性能。3.1 贴片胶的分类贴片胶按照分类方式的不同，分类如下：（1）按贴片胶的粘结材料分类 环氧树脂贴片胶； 丙烯酸树脂贴片胶； 改性环氧树脂贴片胶； 聚氨脂贴片胶。（2）按固化方式分类 热固化型贴片胶； 光固化型贴片胶； 光热双重固化型贴片胶； 超

23、声固化型贴片胶。（3）按涂布方式分类 针式转移用贴片胶； 压力注射用贴片胶； 模板印刷用贴片胶。3.2 贴片胶的组成贴片胶通常由粘接材料、固化剂、填料以及其他添加剂组成。粘接材料是贴片胶的核心，一般采用环氧树脂、丙烯般树脂、改性环氧树脂和聚氨脂等作为粘接材料，其中环氧树脂用途最为广泛，其次为丙烯酸树脂。固化剂的作用是使粘接材料以一定的温度在一定的时间内进行固化。不同的粘接材料所使用的固化剂各不相同。环氧树脂粘接剂采用的固化剂常用的有胺类固化剂（如二乙胶、二乙烯三胺等）、酸酐类固化剂（如顺酐、苯酐等）、咪唑类同化剂和潜伏性中混同化剂。而丙烯酸树脂粘接剂则采用安息香甲醚类作固化剂。不同的固化剂材料

24、其固化温度、固化时间也各不相同。胺类固化剂可实现树脂室温固化，咪唑类固化剂可实现树脂的中温固化，酸酐类固化剂可实现树脂的高温固化，而潜伏性中温固化剂，可实现树脂在低温时几乎不发生化学反应，一旦遇到合适温度，如中温（l20150）时，树脂和固化剂迅速发生反应，所以含伏性中温固化剂的贴片胶必须低温储藏，中温固化。贴片胶所含固化剂不同，则固化方式也不相同。安息香甲醚固化剂只有在紫外光的照射下才能固化，所以丙烯酸类贴片胶采用紫外光固化工艺；环氧树脂贴片胶采用热固化工艺。填料的加入改善了贴片胶的某些特性，如电绝缘性能和高温性能得到增强，并具有一定的剪切强度、良好的触变性能和粘度的可调性，使得贴片胶更好满

25、足工艺要求。常用的填料有硅微粉、氧化钵、三氧化二敏、甲基纤维素等。贴片胶中除粘接材料、固化剂、填料外还需有其它添加剂来实现不同的目的。如加入颜料以利于生产中进行观察；添加润湿剂，增加胶的润湿能力，以达到好的粘力；添加阻燃剂以达到阻燃效果。所以常用的添加剂有颜料、润湿剂和阻燃剂。3.3 贴片胶的性能及其评估贴片胶的性能指标是评估各种贴片胶质量优劣的具体依据。了解贴片胶的性能就能在生产中对所施加的贴片胶进行选择。（1）粘度粘度是贴片胶的一项重要指标，不同的粘度适用于不同的涂敷工艺。影响贴片胶粘度的因素有二个：第一温度：温度越高，贴片胶的粘度越低；第二压力：压力越大，贴片胶的剪切速率越高，粘度越低，

26、温度和剪切速率对粘度的影响如图3-1所示。图3-1 温度、剪切速率对贴片胶粘度的影响粘度测试时应注意所选用的标准是否与供应商一致，特别是粘度计的型号、参数不一样，测出的数据差别很大。一般采用旋转粘度计测定。首先选定适宜的转速，使读数在刻度盘的20%-80%范围内。将装有试样的容器放入粘度测试仪转子下，然后将转子垂直浸入试样中心部位，并使液面达到转子液位线，旋转粘度计，读取指针在刻度盘上不变时的读数。每个试样测定三次，取平均值（单位Pas）。测试中应保持试样的温度恒温，使试样温度与试验温度达到平衡，并保持试样温度均匀。（2）屈服强度贴片胶固化前抵抗外力破坏的能叫屈服强度，它用屈服值来表征。当外力

27、小于屈服强度时，贴片胶仍保持固态形状，当外力大于屈服强度时会呈现流体的流动行为。故贴片胶依靠屈服强度保持元件贴装后进入固化炉之前的过程中承受一定的外力震动而不出现位移，一旦外力大于屈服强度，则元件出现位移。影响屈服强度的因素，不仅与贴片胶本身的品质、粘接物表面状态有关，而且与贴片胶涂布后的形状有关，常用形状系数表示，即胶点阳积直径W与胶点高度H之比，屈服值胶点尺寸（W/H）关系如图3-2所示。形状系数越高，屈服强度越低，最佳W/H比为2.74.5。（2）涂布性贴片胶的涂布性，主要反应在通过各种涂敷工艺所涂敷的胶点其尺寸大小、形状是否合适，胶点是否均匀一致。胶点的形状和一致性取决于胶剂的流变学特

28、性：屈服点与塑性粘度。贴片胶的涂布性可以通过实际的涂敷工艺反映出来。在压力注射点胶工艺中，贴片胶的涂布性反映在胶点外观光亮、饱满、不拉丝、无拖尾，并有良好的外形和适宜的几何尺寸。在模板印刷中其涂布性反应在胶点的理想形状和实际形状基本一样，胶点挺括，不塌陷。压力注射点胶工艺中，优良的胶点外形是尖峰形或圆头形，如图3-3所示。尖峰形胶点的屈服值高，抗性好，但易发生拖尾现象，多用于胶量大的元件；圆头形胶点屈服值偏低，易实现高速点胶，不易发生拖尾现象，多用于圆柱形元件。图3-3 尖峰形和圆头形胶点 图3-2 屈服值胶点尺寸（W/H）关系（3）触变性贴片胶应具有良好的触变性，涂敷后胶滴不变形，不塌落，能

29、保到足够的高度，在贴片后到固化前胶滴不漫流。 （4）粘接强度粘接强度是贴片胶的关键性能指标。粘接强度有几个方面的要求： 在元件贴装后固化前，元件经历传输、震动后贴片胶能保持元件不位移。贴片胶在固化前的粘接强度与它的初粘力有关，初粘力又称润湿力，是指元件粘合后不久（5分钟内）所测得的剥离强度，它能迅速地粘牢被粘物，使元件贴装后能有效地被固定，并具有一定的抗震动能力。在选择贴片胶时要考虑这一参数。 元件固化后贴片胶保持元件具有足够的粘接强度和剪切强度。这一强度与固化温度、固化曲线有关。通常元件经过固化后，用专用的推拉规来测其粘接强度。方法是推拉规的测试端紧靠在被测元件的一个端面，保持推拉规和被测元

30、件在同一平面，缓慢施力于被测元件，并读取数据，如图3-4所示。各种元件粘结强度见表3-1。表3-1 元件的粘接强度元件名称（英制）060308053216SOT23钽电解SOIC焊料波峰冲击时粘接强度（N）1015202025302 在波峰焊时，固化后的贴片胶具有能保证元件不位移、不脱落的粘接强度。在240-260温度下，贴片胶受到焊料波剪切力的冲击，承受短时间的焊接热，贴片胶的粘接强度会降低，如图3-5所示。由于生产中时常发生SOIC元件引脚位置偏移或元件掉片的现象，所以工艺师必须考虑这一参数，可通过高温位移试验来判断贴片胶的性能及固化工艺的可靠性。图3-5 高温下粘结强度下降图图3-4 推

31、拉规测元件粘结强度 波峰焊后的贴片胶，已完成粘接使命。当SMA出现元件损坏时，要求贴片胶在一定温度下，粘接力很低，便于更换不合格的元器件，而不影响PCB的性能。（5）铺展/塌落性贴片胶不仅要粘牢元件，还应具有润湿能力，即铺展性。但不应过分地铺展，否则会出现塌落，以致漫流到焊盘上造成焊接缺陷。可通过铺展/塌落试验来考核贴片胶初粘力及流变性。（6）固化性能贴片胶应能在尽可能低的温度，以最快速度固化。固化后胶点表面硬化、光滑。如果贴片胶固化性能不好，一旦升温速度过快，贴片胶中夹杂的空气、水气以及挥发性物质来不及挥发，就可能导致固化后的贴片胶出现表面不平滑、针孔和气泡，不仅影响粘接强度，而且在波峰焊或

32、清洗时，气泡或针孔会吸收助焊剂、清洗剂，从而导致电气性能的降低。目前有些贴片胶的固化性能已达到150下3分钟以内即能固化的水平。（7）储存期和放置时间储存期是指贴片胶的使用寿命。贴片胶按照储存条件和储存期进行储存，贴片胶的粘度、剪切强度和固化三项性能变化幅度应符合规定要求。通常要求在室温下储存l1.5个月，5以下储存36个月，其性能不发生变化，仍能使用。放置时间是指贴片胶涂布到PCB上后，存放一段时间后仍应具有可靠的粘结力。（8）电性能固化后的贴片胶应具有优良电性能，如高频特性好，绝缘电阻高等。对所选的贴片胶需做电气性能试验，试验包括：耐压、介电常数、介电损耗因数、体积电阻、表面电阻、湿热后绝

33、缘电阻和电迁移等。（9）化学性能贴片胶固化后不应腐蚀元器件和PCB，与助焊剂、阻焊剂和清洗剂不应发生化学反应。贴片胶固化后可进行耐溶剂性及水解稳定性试验以检验其耐助焊剂和清洗剂性能。 （10）安全性贴片胶应无毒、无臭、阻燃、不具挥发性，对环境和人体安全无害，符合环保要求。（11）防潮、防霉性.对于严酷环境条件下使用的产品，所选的贴片胶还需防潮、防霉。（12）外观和颜色贴片胶的外观包装应完好，标志清晰，品种、型号、生产日期和制度指标明确。胶体粘稠均匀、细腻、元异物、无粗粒，颜色明亮，如红色、黄色或白色，以便在进行目测检查和自动检测中易于辨别。加入的颜色不应参与贴片胶的化学反应，而且色泽具有稳定性

34、。3.4 表面组装工艺对贴片胶的要求（1）具有一定的黏度，胶滴之间不拉丝；在元器件与PCB之间有一定的粘接强度，元器件贴装后在搬运过程中不掉落。（2）触变性好，涂敷后胶滴不变形，不漫流，能保持足够的高度。（3）对印制板和元器件体无腐蚀，绝缘电阻高和高频特性好。（4）室温使用寿命长（室温下固化速度慢）。（5）在固化温度下固化速度快：固化温度要求在150以下，5分钟以内完全固化。（6）固化后粘接强度高，能经得住波峰焊的260高温以及熔融的锡流波剪切力的冲击作用，在焊接过程中无释放气体现象，波峰焊过程中元件不掉落。（7）有颜色，便于目视检查和自动检测。（8）应无毒、无嗅、不可燃，符合环保要求。3.5

35、 贴片胶使用工艺要求（1）使用时应在前一天从冷藏柜内取出贴片胶，待其恢复到室温后方可使用。（2）使用时注意胶的型号、粘度，根据当前产品的要求，注意跟踪首件产品，实际观察、测试新换上的贴片胶的各方面性能。（3）不要将不同型号、不同厂家的贴片胶互相混用，更换胶的品种时，一切与胶接触的工具都应彻底清洗干净。（4）点胶或印刷操作应在恒温下进行（23土2）。（5）采用印刷工艺时，不能使用回收的贴片胶。（6）需要分装的贴片胶，待恢复到室温后方可打开包装容器盖，防止水汽凝结。用不锈钢棒将胶搅拌均匀，待贴片胶完全无气泡状态下装入清洁的注射管。管不要装得太满（2/3体积），进行脱气泡处理添加完贴片胶后盖好容器盖

36、。为了防止贴片胶硬化或变质，搅拌后的贴片胶应在24小时内使用完，剩余的贴片胶要单独存放，不能与新胶混在一起。（7）压力注射滴涂时，应进行胶点直径的检查，一般可在PCB板的工艺边处设1-2个测试胶点，经常观察固化后胶点直径的变化，对使用的贴片胶品质真正做到心中有数。（8）点胶或印刷后及时贴片，并在4小时内完成固化。（9）操作者应尽量避免贴片胶与皮肤接触，不慎接触时应及时用乙醇擦洗干净。第4章 印刷模板4.1 模板概述模板是焊膏印刷的关键部件，也是影响印刷工艺的因素之一。模板（Stencils）又称为漏板或网板，它用来定量分配焊膏，是焊膏印刷的关键工具之一。由于焊膏的印刷来源于丝网印刷技术，因此早

37、期的焊膏印刷多采用丝网印刷。但由于丝网制作的漏板，其窗口开口面积要被丝网本身占用一部分，即开口率达不到100%，不适合于焊膏印刷工艺，故很快被镂空的金属板所取代。此外，丝网漏板的使用寿命也远远不及金属模板，所以现在基本上已被淘汰。4.2 印刷模板类型模板是表面组装工艺中的重要部件之一，其主要功能是将准确数量的印刷材料转移到PCB光板上准确的位置。4.2.1 模板的结构模板其外框是铸铝框架（或铝方管焊接而成），中心是金属模板，框架与模板之间依靠丝网相连接，呈“刚-柔-刚”的结构。这种结构确保金属模板既平整又有弹性，使用时能津贴PCB表面。铸铝框架上备有安装孔，供印刷机上装夹之用，通常钢板上的图形

38、离钢板的外边约50，以供印刷机刮头运行需要，丝网的宽度为3040，以保证钢板在使用中有一定的弹性。早期的模板也有采用直接将金属模板融合在框架上，但由于使用过程中缺乏应有的弹性，现在已经少用。常用做模板的金属材料有锡磷青铜和不锈钢两种。锡磷青铜模板价钱便宜，材料易得，特别是窗口壁光滑，便于漏印焊膏，但使用寿命不及不锈钢模板长；不锈钢制造的模板坚固耐用，寿命长，但窗口壁光滑性不够，不利于漏印焊膏，价格也较贵。目前这两类材料制造的漏板均有使用，但以不锈钢模板多见。4.2.2 金属模板的制造方法（1）化学腐蚀法化学腐蚀法制造金属模板是最早采用的方法，由于价廉，至今还普遍使用。其制作过程是：首先制作两张

39、菲林膜，上面的图形应按一定比例缩小；然后在金属板上两面贴好感光膜，通过菲林膜对其正反曝光；再经过双向腐蚀，制得金属模板；最后将它胶合在网框上，经整理后就可以制得模板。制作过程中要注意两点：一是图形的二次设计；二是菲林膜正反对位的准确性。这道工序人为影响较大，经常会影响焊膏印刷精度。化学腐蚀法由于存在侧腐蚀，故窗口壁光洁度不够，尤其对不锈钢材料效果较差，因此漏印效果也较差。（2）激光切割法激光切割法制造模板是20世纪90年代出现的方法，它利用微机控制CO2或YAG激光发生器，像光绘一样直接在金属模板上切割窗口。这种方法具有精度高、窗口尺寸好、工序简单、周期短（约1h一块）等优点。但当窗口尺寸密集

40、时，有时会出现局部高温，熔融的金属会跳出小孔，影响钢板的光洁度。尽管如此，它的优越性仍是有目共睹的，特别图形精度高的场合是首选方法之一，是目前不锈钢模板的主要制造方法。（3）电铸法随着细间距QFP的大量使用，对模板的质量要求也越来越高。无论是腐蚀法还是激光法制作的漏板，在印刷细间距器件图形时，均会出现不同程度的堵塞窗口，或者经常需要清洁模板底面，给生产带来不便。因此，又出现电铸法制造金属模板技术，其制造方法与 其它方法不同，与刻蚀法相比，它是一个累加过程。具体做法是：在一块平整的基板上，通过感光的方法制得窗口图形的负像（模板窗口图形为硬化的聚合感光胶），然后将基板放入电解质溶液中，基板接电源负

41、极，用镍做阳极，经数小时后，镍在基板非焊盘区沉积，达到一定厚度后与基板剥离，形成模板。经整理，将其胶合到网框上。用电铸法制造的模板精度高，窗口壁光滑，有利于焊膏在印刷时顺利通过。但电铸法制造的模板价格昂贵，仅适合在细间距器件焊接产品中使用。目前，国外用电铸法制造的模板尺寸已达到400400，孔壁粗糙度在0.005以下。4.3 钢网设计4.3.1 模板的开口尺寸模板开孔的形状尺寸于电路板上焊盘的形状尺寸对焊膏的精密印刷是非常重要的。模板上的开孔主要由电路板上相对应的焊盘外形尺寸所决定的。一般，模板上开口尺寸=0.92焊盘尺寸。也有公司常采用1:1的尺寸大小。开孔过大，会造成焊膏的印刷量过多，易产

42、生桥连，包焊。而开孔过小，会产生焊膏印刷量过少，常常会造成炉后锡少、虚焊。4.3.2 模板的厚度模板的厚度对焊膏的印刷工艺有着很大的关系，良好的印刷质量必须要求开孔尺寸与模板厚度比值大于1:5，否则焊膏印刷不完全。一般情况下，对0.5mm的引脚间距，用厚度为0.12mm0.15mm的模；0.3mm0.4mm的引脚间距，用厚度为0.1mm的模板。模板的厚度决定焊膏在焊盘上的厚度，不同引脚间距的焊盘对焊膏印刷厚度不同。模板厚度过厚，容易造成元器件细小间距的引脚桥连。模板过薄，造成印刷焊膏量不足，其后果造成焊接强度不够，易造成故障。4.3.3 钢网对锡膏的影响细间距IC，为防止应力集中，最好两端倒圆

43、角，片状组件的防锡珠的开法最好选择内凹开法，这样可以避免立碑现象，模板设计时，开口宽度至少保证4颗最大的锡球能顺畅通过。第5章 印刷机简介5.1 印刷机的分类随着电子行业的高速发展，SMT在电子技术中应用的越来越广泛，焊膏印刷机随之而生。印刷机的出现，让SMT电子装联工序的第一道工序效率大大提升。印刷机的发展，对整个SMT有着至关重要的作用。无论哪种印刷机，都是由机架、印刷工作台、模板固定机构、印刷头系统以及其他保证印刷精度而配备的选件，如定位系统，擦板系统、测量系统等组成的。用于焊膏印刷的印刷机品种很多，以自动化程度来分类，可以分为手动印刷机、半自动印刷机、全自动印刷机三类。半自动和全自动印

44、刷机可以根据具体情况配置各种功能，以提高印刷精度。5.1.1 手动印刷机手动印刷机的各种参数和动作均需要人工调节与控制，通常仅用于小批量或者难度不高的产品。图5-1 半自动印刷机手动焊膏印刷机由夹持PCB的工作台、模板的固定机构和机械调整装置等部分组成，如图5-1所示。手动焊膏印刷机的漏板与印制电路板位置各种参数与动作均需人工调节与控制，刮刀速度和刮刀压力需人工控制；漏板与印制电路板分离速度也是人工控制；所用到的刮刀可以是聚氨酯刮刀，也可是金属刮刀；通常仅用于小批量生产或难度不高的产品。5.1.2 半自动印刷机半自动印刷机除了PCB装夹过程是人工放置以外，其余动作均由机器连续完成，但第一块PC

45、B与模版的窗口位置是通过人工来对准的。通常PCB是通过印刷机台面上的定位来实现定位对准的，因此PCB版面上应没有高精度的定位孔，以供装夹用。多数半自动印刷机和全自动印刷机都由夹持基板的工作台、印刷头系统、丝网或模板以及模板的固定机构和保证印刷精度而配置的其他选件等部分组成，如图5-2所示。图4-2 半自动印刷机（1）基本结构 夹持基板的工作台：包括工作台面、真空针定位夹持机构或边定位夹持机构和工作台传输控制机构等。 印刷头系统：包括刮刀、刮刀固定机构和印刷头的传输控制系统等。 模板的固定机构。 为保证印刷精度而配置的其他选件：包括视觉对中系统、擦板系统及二维或三维焊膏测量系统等。（2）主要技术

46、指标半自动焊膏印刷机的主要技术指标有： 最大印刷面积根据最大的PCB尺寸确定。 印刷精度根据印制板组装密度和器件的引脚间距或BGA和CSP等器件球间距的最小尺寸确定，一般要求达到0.025。 印刷速度根据产量要求确定。（3）半自动焊膏印刷机的配置选择 当贴装元器件用到引脚间距小于0.5的QFP以及BGA和CSP等器件时，应配置视觉识别系统，印刷时用于修正PCB加工误差。 可编程网版清洁器（干擦和湿擦）：用于清洁模板底部。 针定位和边定位两种定位装置。 网框适配器：用于小于印刷网框尺寸的模板。5.1.3 全自动印刷机全自动印刷机通过带有光学对中系统，通过对PCB和模板上的对中标志（FiducialMark）的识别，可以实现模板开口与PCB焊盘的自动对中。印刷机一般的重复精度可达到0.025mm，在