丝印技术原理

6.加强印膏的精准度，.调整印膏的各种施工参数。 7.减轻零件放置所施加的压力。 8.调整预热及熔焊的温度曲线。 1.避免将锡膏暴露于湿气中. 2.降低锡膏中的助焊剂的活性. 3.降低金属中的铅含量
膏量太多 3 Excessive Paste
膏量不足 4 Insufficient Paste
粘着力不足 5 PoorTack Retention
2）印刷厚度。 印刷焊膏厚度是由模板的厚度所决定的，与机器设定和焊膏的特性也有一定的关系，如表3.4所示。模板厚度是与IC 脚距密切相关的。印刷厚度的微量调整，经常是通过调节刮刀速度及刮刀压力来实现。
表3.4 印刷厚度
3）印刷速度。 在印刷过程中，刮刀刮过模板的速度是相当重要的，因为焊膏需要时间滚动并流进模板的孔中，刮刀的速度和锡膏 的黏度有很大的关系，刮刀的速度越慢，锡膏的黏度越大；刮刀的速度越快，锡膏的黏度就越小。调节这个参数要参照锡膏的成分和 PCB元件的密度以及最小元件尺寸等相关参数, 目前一般选择在30～65mm/S。最大印刷速度决定于PCB上最小引脚间距，在进行高精度 印刷时（引脚间距≤0.5mm）印刷速度一般在20～30mm/sec。
印刷机主流机型包括：MPM、DEK、GKG。CAM 程序编程先读入EDA 设计文件，模拟印刷机的界面、编程过程、控制参数的设 置。
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5）刮刀的宽度。 如果刮刀相对于PCB过宽，那么就需要更大的压力，更多的锡膏参与其工作，因而会造成锡膏的浪费。一般刮刀 的宽度为PCB长度(印刷方向)加上50mm左右为最佳，并要保证刮刀头落在金属模板上。
6）印刷间隙。 印刷间隙是模板装夹后与PCB之间的距离，关系到印刷后PCB上的留存量，其距离增大，锡膏量增多，一般控制在0 ～0.07mm。
0.20
0.15
0.2/0.3 0.18
0.12/0.15 0.12 0.1
0602
印胶
0805
印胶
1200
印胶
SOT23
印胶
PLCC/LCC 1.27
1.5/1.231.23
BGA
1/0.8
0.65/0.5
0.24
1
0.2
0.2
0.24
1.5
0.25
0.48
1.8
0.2
0.4
1.3
2.0
0.15
0.12
漏印模板印刷法的基本原理见图3.1。如图3.1(a)所示，将PCB板放在工作支架上，由真空泵或机械方式固定，已加工有印刷图形的 漏印模板在金属框架上绷紧，模板与PCB表面接触，镂空图形网孔与PCB板上的焊盘对准，把焊锡膏放在漏印模板上，刮刀（亦称刮 板）从模板的一端向另一端移动，同时压刮焊膏通过模板上的镂空图形网孔印制（沉淀）在PCB的焊盘上。假如刮刀单向刮锡，沉积 在焊盘上的焊锡膏可能会不够饱满；而刮刀双向刮锡，锡膏图形就比较饱满。高档的SMT印刷机一般有A、B两个刮刀：当刮刀从右向 左移动时，刮刀A上升，刮刀B下降，B压刮焊膏；当刮刀从左向右移动时，刮刀B上升，刮刀A下降，A压刮焊膏。两次刮锡后，PCB 与模板脱离（PCB下降或模板上升），如图3.1(b)所示，完成锡膏印刷过程。
小/中批量
中/大批量
中批量
大批量
3.1.2. 模板设计和制作
（1）模板开口尺寸 模板开口尺寸如图3.2和表3.2所示，为了控制焊接过程中出现焊球或桥接等质量问题，模板开口的尺寸通常情况下比焊盘图形尺寸
略小，特别是对于0.5mm以下细间距器件来说，开口宽度应比相应焊盘宽度缩减15～20％。由此引起的焊料量缺少可以通过适当加长焊 盘长度方向设计尺寸来弥补。
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开口宽与模板厚度的比率W/T＞1.5，如表3.3所示。推荐的宽厚比为1.5，这对防止模板阻塞是重要的。当设计模板开孔时，在长度
大于宽度的五倍时考虑宽厚比，对所有其它情况考虑面积比。随着这些比率的减少并分别接近1.5或0.66，对模板孔壁的光洁度就要求 更严厉，以保证良好的锡膏释放。
4）分离速度。 锡膏印刷后, 模板离开PCB的瞬时速度即分离速度，是关系到印刷质量的参数，在精密印刷机中尤其重要，如表3.5 所示。早期印刷机是恒速分离，先进的印刷机其钢板离开锡膏图形时有一个微小的停留过程，以保证获取最佳的印刷图形。
表3.5 分离速度
引 小于0.3mm 0.4-0.5mm 0.5-0.65mm 超过
丝网印机主要有手动、半自动、视觉半自动和全自动四种。在锡膏丝印中有三个关键的要素，叫做三个S： Solder paste(锡
膏)，Stencils (模板)和Squeegees(丝印刮板)，三个要素的正确结合是持续的丝印品质的关键所在。
表3.1 丝印机类型
类型
手动
半自动
视觉半自动
全自动
项目
操作
手动上板
0.1
3.1.3. 印刷机的工艺参数的调节
1）刮刀压力。 刮刀压力的改变，对印刷来说影响重大。太小的压力，导致印刷板上焊膏量不足；太大的压力，则导致焊膏印得太 薄。一般把刮刀压力设定为0.5Kg/25mm。刮刀的速度与压力也存在一定的转换关系，即降低刮刀速度等于提高刮刀的压力，提高了刮 刀速度等于降低刮刀的压力。另外刮刀的硬度也会影响焊膏的厚薄，太软的刮刀会使焊膏凹陷，所以建议采用较硬的刮刀或金属刀。
脚
0.65mm
间
距
推 0.1-
0.3-
0.5-
0.8-
荐 0.5mm/sec 1.0mm/sec 1.0mm/sec 2.0mm/sec
速
度
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对策 1.提高锡膏中金属成份比例（提高到88 %以上）。 2.增加锡膏的粘度（70万 CPS以上） 3.减小锡粉的粒度（例如由200目降到300目） 4.降低环境的温度（降至27OC以下）
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3.1.4. 锡膏印刷的缺陷, 产生的原因及对策
锡膏印刷的缺陷,产生的原因及对策表3.6和图3.3～3.5。
图3.3 目视检查: 锡浆高度和形状
图3.4 目视检查: 锡浆位置
图3.5 长时间待机后引起的引浆量不足
问题 1. 搭锡
表3.6 锡膏印刷的缺陷,产生的原因及对策 原因
1.锡粉量少、粘度低、粒度大、室温度、印膏太 厚、放置压力太大等。 2.通常当两焊垫之间有少许印膏搭连，于高温熔焊 时常会被各垫上的主锡体所拉回去，一旦无法拉
形成的原因与搭桥或坍塌 很类似，但印刷施工不 1.增加金属含量百分比。 善的原因居多，如压力太大、架空高度不足等。 2.增加锡膏粘度。
3.调整环境温度。 4.调整锡膏印刷的参数。
3.2. 实验步骤
先读入EDA 设计文件，进行模拟编程，再进行丝印机工作过程3D 动画仿真。
3.2.1 丝印机CAM 程序编程
图3.1 漏印模板印刷法的基本原理
实际生产中，不合格的SMT 组装板SMA 的60%是由于锡膏丝印质量差而造成的，所以印刷焊膏是SMT 组装制造关键的第一步。当
然不仅单取决于丝印机，还与线路设计和工艺材料有关。而就丝网印机本身来讲，关键是看重复印刷精度指标。所以印刷焊膏是SMT
组装制造关键的第一步。
（3）面积比
开口面积与孔壁横截面积的比率（W.L/2T(W+L)＞0.66），若L<5W，则考虑宽厚比，否则考虑面积比。
表3.3 模板宽厚比
单位:mm
间距
焊盘宽度 开口宽度
开口长度
模板厚度
QFP
1.27
0.8/0.650.65
SOIC
0.5
0.30
SOP
0.4
0.25
TSOP
0.3
0.17
0.25
相同焊盘长度
方形11mil,厚度5mil 2.2
方形13mil,厚度5mil 2.6
面积比 0.83 0.61 1.04 0.75 0.55 0.65
难度 +
+++ + ++
+++ +++
（2）宽厚比
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坍塌 6 Slumping
模糊 7 Smearing
与“搭桥”相似
1.减少所印之锡膏厚度 2.提升印着的精准度. 3.调整锡膏印刷的参数
常在钢板印刷时发生,可能是网布的丝径太粗,板膜 太薄等原因 环境温度高风速大,造成锡膏中溶剂逸失太多,以及 锡粉粒度太大的问题.
与“搭桥”相似。
1.增加印膏厚度,如改变网布或板膜等. 2.提升印着的精准度. 3.调整锡膏印刷的参数. 1.消除溶剂逸失的条件(如降低室温、减少吹风等）。 2.降低金属含量的百分比。 3.降低锡膏粘度。 4.降低锡膏粒度，.调整锡膏粒度的分配。 1.增加锡膏中的金属含量百分比。 2.增加锡膏粘度。 3.降低锡膏粒度。 4.降低环境温度。 5.减少印膏的厚度。 6.减轻零件放置所施加的压力。
图3.2 模板的开口设计
QFP QFP BGA BGA 微型BGA 微型BGA
来自百度文库
间距 20mil 16mil 50mil 40mil 30mil 30mil
表3.2 模板开口尺寸
开孔
宽深比
10x50x5mil
2.0
7x50x5 mil
1.4
圆形25mil,厚度6mil 4.2
圆形15mil,厚度5mil 3.0
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Bridging
2. 发生皮层 Cursting
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回，将造成短路或锡球，对细密间距都很危险.
5.降低所印锡膏的厚度（降至架空高度SNAP-OFF 低刮刀压力及速度）
由于锡膏助焊剂中的活化剂太强,环境温度太高及 铅量太多时,会造成粒子外层上的氧化层被剥落所 致.
3.1. 专业知识
3.1.1. 模板印刷基本原理
3.1.2. 模板设计和制作 3.1.3. 印刷机的工艺参数的调节
3.1.4. 锡膏印刷的缺陷, 原因及对策
3.2. 实验步骤
3.2.1 丝印机CAM 程序编程
3.2.2 丝印机3D 动画仿真
3.1. 专业知识
3.1.1. 模板印刷基本原理
丝网印刷将焊膏印在PCB焊盘上, 主要有非接触式的丝网印刷和接触式的模板漏印, SMT一般采用模板漏印，习惯上统称丝网印刷。 印刷机可分为全自动,半自动和手动三种。
手动上板
手动上板平进平出
自动上板
手动印刷
自动印刷
自动印刷
自动印刷
重复精度
>±0.015
±0.01
±0.005~±0.08
±0.015~±0.02
PCB定位
边缘/孔定位
视觉定位
边缘/孔定位
X-Y-Z
可调
刮刀压力、速度
可调
PCB分离
倾斜分离 垂直分离
应用
精度不高
0.5mmQFP
0.3mmQFP
0.5mmQFP
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西南交通大学
SMT专业技术资格认证 息科技有限公司
第3章 丝印机技术
常州奥施特信
1. 目的 （1）掌握模板印刷基本原理； （2）掌握丝印机CAM程序编程。 2. 内容 （1）国际市场上主流丝印机机型的摸拟编程（MPM、DEK、GKG）； （2）丝印机静态仿真； （3）丝印机动态仿真，按照摸拟编程CAM程序，自动进行丝印机工作过程3D模拟仿真； （4）根据动态仿真，学生再修改CAM程序设计错误。 3. 实训要求 （1）掌握国际市场上主流丝印机机型的摸拟编程（MPM、DEK、GKG）。 （2）掌握丝印模板设计。 （3）掌握丝印机参数设置，如标号、印刷速度、印刷压力等。 （4）通过PCB 设计Demo板文件，设计丝印机程式，3D动画显示PCB板的丝印过程，再修改编程设计错误。 （5）撰写实验报告。