SMT印刷工艺控制

1 2 3 4
75~150 45~75 25~45 20~38
20μm <20μm 微 粉 颗 粒 应 少 于 10% 10%
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
引脚间距(mm) 引脚间距 颗粒直径(µm) 颗粒直径 0.8 以上 75 以下 0.65 60 以下 0.5 50 以下 0.4 40 以下
• 刮板
焊膏
• 模板 • PCB • a焊膏在刮板前滚动前进 b产生将焊膏注入漏孔的压力 c切变力使焊膏注入漏孔 •
X Y F 刮刀的推动力F可分解为 刮刀的推动力 可分解为 推动焊膏前进分力 前进分力X和 推动焊膏前进分力 和 将焊膏注入漏孔的压力 压力Y 将焊膏注入漏孔的压力 d焊膏释放（脱模） 焊膏释放（脱模） 焊膏释放 • 图1-3 焊膏印刷原理示意图
W
开口宽度(W)/模板厚度(T)＞ 开口宽度(W)/模板厚度(T)＞1.5 (W)/模板厚度(T) 开口面积(W×L)/孔壁面积[2×(L+W)× 开口面积(W×L)/孔壁面积[2×(L+W)×T] ＞0.66 (W 孔壁面积[2
蚀刻钢板： 蚀刻钢板：过度蚀刻或蚀刻不足
过度蚀刻 开口变大
蚀刻不足 开口变小
• • • • • •
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，
• 刮板 焊膏
焊膏滚动
印刷时焊膏填充 印刷时焊膏填充模板开口的情况 填充模板开口的情况
脱模
2. 影响焊膏脱模质量的因素
• (a) 模板开口尺寸：开口面积B与开口壁面积A比＞0.66时焊膏释 模板开口尺寸：开口面积B与开口壁面积A 0.66时 放（脱模）顺利。 脱模）顺利。 面积比＞ 66，焊膏释放体积百分比＞80% 面积比＞0.66，焊膏释放体积百分比＞80% 面积比＜0.5，焊膏释放体积百分比＜ 60% 面积比＜ 焊膏释放体积百分比＜ 60% • (b) 焊膏黏度： 焊膏与PCB 焊盘之间的粘合力Fs ＞ 焊膏与开口壁 焊膏黏度：焊膏与PCB焊盘之间的粘合力Fs PCB焊盘之间的粘合力Fs＞ 之间的摩擦力Ft时焊膏释放顺利。 之间的摩擦力Ft时焊膏释放顺利。 Ft • (c) 开口壁的形状和光滑度：开口壁光滑、喇叭口向下或垂直时 开口壁的形状和光滑度：开口壁光滑、 焊膏释放顺利。 焊膏释放顺利。
• •
(a) 垂直开口 易脱模
(b) 喇叭口向下 易脱模
(c) 喇叭口向上 脱模差
• 图1-5 模板开口形状示意图 模板开口形状示意图
3. 影响印刷质量的主要因素
模板印刷是接触印刷， a 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 与开口尺寸确定了焊膏的印刷量。焊膏量过多会产生桥接， 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。 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 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、 焊膏的黏度 印刷性（滚动性、 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。 ）、触变性 • c 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、 刮刀速度 刮刀压力、 角度以及焊膏的黏度之间都存在一定的制约关系， 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。
合金焊料粉的百分含量： 合金含量高， 粘度就大； ① 合金焊料粉的百分含量 ： （ 合金含量高 ， 粘度就大 ； 焊剂
η 粘 度
η 粘 度
η 粘 度
合金粉末含量（ 合金粉末含量（wt%） ）
T（℃） （
粒度（ ） 粒度（µm）
(a)
(b) • (a) 合金焊料粉含量与黏度的关系 • (b) 温度对黏度的影响 • (c) 合金粉末粒度对黏度的影响
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 • 细小颗粒的焊膏印刷性比较好， 特别对于高密度、 细小颗粒的焊膏印刷性比较好 ， 特别对于高密度 、 窄 间距的产品， 由于模板开口尺寸小， 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。
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 焊膏和贴片胶都是触变流体，具有粘性。 速度和角度向前移动时，对焊膏产生一定的压力， 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， 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， 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， 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。
开口面积B 开口面积
开口壁面积A 开口壁面积
PCB
图1-4
放大后的焊膏印刷脱模示意图 放大后的焊膏印刷脱模示意图
Ft——焊膏与 焊膏与PCB焊盘之间的粘合力：与开口面积、焊膏黏度有关 焊盘之间的粘合力 焊膏与 焊盘之间的粘合力：与开口面积、 Fs——焊膏与开口壁之间的摩檫阻力：与开口壁面积、光滑度有关 焊膏与开口壁之间的摩檫阻力 焊膏与开口壁之间的摩檫阻力：与开口壁面积、 A——焊膏与模板开口壁之间的接触面积； 焊膏与模板开口壁之间的接触面积 焊膏与模板开口壁之间的接触面积； 焊膏与PCB焊盘之间的接触面积 开口面积 焊盘之间的接触面积(开口面积 B——焊膏与 焊膏与 焊盘之间的接触面积 开口面积)
合金粉末类型 80%以上合金粉末颗粒 以上合金粉末颗粒 尺寸（ ） 尺寸（µm） 大颗粒要求 >150μm的颗粒应 >150μm的颗粒应 少于1% 少于1% >75μm的颗粒应 >75μm的颗粒应 少于1% 少于1% >45μm的颗粒应 >45μm的颗粒应 少于1% 少于1% >38μm的颗粒应 >38μm的颗粒应 少于1% 少于1% 微粉颗粒要求
SMT印刷工艺控制 SMT印刷工艺控制
金众电子SMT事业二部学习资料 金众电子SMT事业二部学习资料
印刷工序是SMT 印刷工序是SMT的关键工序 SMT的关键工序
• 印刷工序是保证SMT质量的关键工序。 印刷工序是保证SMT质量的关键工序。目前一 是保证SMT质量的关键工序 般都采用模板印刷。 般都采用模板印刷。 • 据资料统计，在PCB设计正确、元器件和印制 据资料统计， PCB设计正确、 设计正确 板质量有保证的前提下， 板质量有保证的前提下，表面组装质量问题中有 70%的质量问题出在印刷工艺。 70%的质量问题出在印刷工艺。 的质量问题出在印刷工艺
(c)
触变指数和塌落度
•
焊膏是触变性流体， 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： ①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， 重量百分含量； 重量百分含量；
•
d 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， 在Байду номын сангаас刷高密度窄间距产品时 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 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， 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， 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。
• •
②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； ③颗粒形状、尺寸。 颗粒形状、尺寸。
工作寿命和储存期限
•
工作寿命是指在室温下连续印刷时， 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； 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 到贴装元器件之前保持粘结性能 粘结性能； 焊膏从被涂敷到 PCB上后 到贴装元器件之前保持 粘结性能 ； PCB 再流焊不失效。一般要求在常温下放置 再流焊不失效。一般要求在常温下放置12~24小时，至少4 小时，至少 常温下放置 小时 小时，其性能保持不变。 小时，其性能保持不变。
•
（一般要求环境温度23±3℃，相对湿度45~70%） 一般要求环境温度23 3℃，相对湿度45 23± 45~70%）
从以上分析中可以看出， 从以上分析中可以看出，影响印刷质量的因素非常 动态工艺。 多，而且印刷焊膏是一种动态工艺。 而且印刷焊膏是一种动态工艺 ① 焊膏的量随时间而变化， 焊膏的量随时间而变化，如果不能及时添加焊膏的
合金粉末颗粒直径选择原则 合金粉末颗粒直径选择原则
• a 焊料颗粒最大直径≤模板最小开口宽度的1/5； 焊料颗粒最大直径≤模板最小开口宽度的1/5； • b 圆形开口时，焊料颗粒最大直径≤开口直径的1/8。 圆形开口时，焊料颗粒最大直径≤开口直径的1/8。
•
长方形
圆形开口
• c 模板开口厚度（垂直）方向，最大颗粒数应≥3个。 模板开口厚度（垂直）方向，最大颗粒数应≥
• • • (1)加工合格的模板 (2)选择适合工艺要求的焊膏并正确使用焊膏 (3)印刷工艺控制