在电子运用技能智能化,多媒体化,网络化的开展趋势下,SMT技能应运而生。跟着各学科范畴的开展,SMT在90年代得到迅速开展和遍及,并成为电子装联技能的主流。它不只革新了传统电子电路拼装的概念,其高密度化,高速化,标准化等特点在电路拼装技能范畴占了肯定的优势。关于推进当代电子信息工业的开展起了重要的作用,成为制作现代电子产品必不可少的技能之一。目前,它现已渗透到航空、医疗、汽车、通讯、家用电器、照明等多个职业各个范畴,运用十分广泛。
进入21世纪以来,我国电子信息产品制作业每年都在高速增长,规划已开展成为全球最大电子制作国,且正向电子制作强国跨进 , 在我国电子信息工业快速开展的推进下,我国外表贴装技能SMT和出产线也得到了迅猛的开展 ; SMT外表贴装技能首要包含:锡膏印刷、元件贴装、回流焊接三个首要出产工序。产质量量是所有制作企业最核心的内容,它就像高大修建中的柱石,成果企业走向高峰。其间,锡膏印刷质量对外表贴装的质量影响最大,据业界评测剖析,在排除PCB设计和来料质量问题的状况下,60%以上的拼装缺点都是由锡膏印刷不良形成的,因而,进步锡膏印刷质量尤为重要。本文收集了从精细锡膏印刷机品牌、锡膏、钢网、PCB、工艺参数和操作人员的操作技能等方面对锡膏印刷质量的影响进行剖析汇总,并提出相应的预防和改善办法。
首要, 关于电子制作业职工SMT基础知识遍及,要弄清楚電子廠整个PCBA的出产流程并不简略,为此小编特意把DIP插件与SMT贴片出产线上首要的工位整理成一个流程图,希望大家能够一望而知,明晰的记住出产线分为哪几段以及工位的区别。
跟着电子产品向短、小、轻、薄化方向开展,0201、01005等片式元件以及SOIC、QFP、BGA 和CSP等细间隔器材得到许多的运用,对锡膏印刷工艺及设备提出了更高的要求。要满意细间隔及无铅化的工艺要求,避免回流焊后缺点的发作,就有必要了解印刷的工艺要求、锡膏的基本知识、印刷参数的设定及其内涵原理,正确的运用锡膏,做好印刷工艺管控,才干有用的操控和进步锡膏的印刷质量。
业界闻名锡膏制作商剖析: 跟着电子产品向短、小、轻、薄的方向开展,引发封装器材向更小、更薄、更快、更便利和更可靠的结构趋势转变。在此市场开展趋势下,比0201器材更小的01005器材和0.35MM间隔的芯片得到推广和运用,这意味着SMT拼装的难度将大幅进步。焊盘尺度和间隔的微细化将使锡膏的下锡和焊接难度显着添加,现用4号粉锡膏在01005器材和0.35mm细间隔的芯片印刷上将难以满意需求,怎样进步质量和进步焊点的可靠性对焊锡膏运用功能提出了新的要求,新一代更细粉---5号粉无铅锡膏的选用将成为职业的趋势。
在职业中企业也都广泛认同要获得的好的焊接,质量上长时刻可靠的产品,首要要重视的就是焊膏的印刷。出产中不但要把握和运用焊膏印刷技能,而且要求能剖析其间发生问题的原因,并将改进办法运用回出产实践中。
锡膏印刷是一种动态工艺,影响锡膏印刷质量的要素有许多,如印刷机功能、锡膏质量、钢网、PCB外表平坦度、以及工艺参数和操作人员的操作技能等都有着亲近的联系。因而,首要要确保印刷设备有杰出的安稳性,还需求建立一套完整的锡膏印刷工艺操控文件,挑选高质量和适合产品工艺要求的锡膏和钢网,并经过验证设定运用最适宜的印刷参数,使整个印刷工艺进程安稳、可控并进行标准化。如有条件的公司还可经过在线3D-SPI锡膏测厚仪测验反馈系统,实时将测验成果反馈给印刷机进行自动修正,确保连续安稳的印刷质量。
印刷工艺进程不只仅受钢网设计、印刷速度、印刷压力和清洗形式等要素的影响,而且其它要素如清洗剂、锡膏弥补、钢网涂层、清洗频率以及支撑办法等也会发生显着影响。别的,较小的面积比以及很薄的钢网使得印刷关于一些要素变的更为灵敏,例如夹边办法,丝印层等。
[锡膏印刷进程示意图]
1 . 焊膏的要素
焊膏比单纯的锡铅合金复杂得多,首要成分如下:焊料合金颗粒、助焊剂、流变性调节剂、粘度操控剂、溶剂等。确实把握相关要素,挑选不同类型的焊膏;一起还要挑选产品制程工艺完善、质量安稳的大厂。一般挑选焊膏时要注意以下要素:
1.1 焊膏的黏度(Viscosity)
焊膏的黏度是影响印刷功能的最重要要素,黏度太大,焊膏不易穿过模板的开孔,印出的线条残缺不全,黏度太低,简略流淌和塌边,影响印刷的分辨力和线条的平坦性。
焊膏黏度能够用准确黏度仪进行丈量,实际作业中企业如果采购的是进口焊膏,平常出产时能够选用简略的办法为黏度作定性判别:用刮刀挑起焊膏,看是否是渐渐逐段落下,达到黏度适中。一起,我们也以为要使焊膏每次运用都有很好的黏度特性,需求做到以下几点:
(1)从0℃回复到室温的进程,密封和时刻必定要确保;
(2)拌和最好运用专用的拌和器;
(3)出产量小,焊膏存在重复运用的状况,需求拟定严厉的标准,标准外的焊膏必定要严厉停止运用。
1.2 焊膏的粘性(Tackiness)
焊膏的粘性不够,印刷时焊膏在模板上不会翻滚,其直接结果是焊膏不能悉数填满模板开孔,形成焊膏沉积量不足。焊膏的粘性太大则会使焊膏挂在模板孔壁上而不能悉数漏印在焊盘上。
焊膏的粘性挑选一般要求其自粘才干大于它与模板的粘接才干,而它与模板孔壁的粘接力又小于其与焊盘的粘接力。
1.3 焊膏颗粒的均匀性与巨细
焊膏焊料的颗粒形状、直径巨细及其均匀性也影响其印刷功能,最近职业中由01005器材印发的对3#、4#、5#焊膏的印刷特性研究真是不少,笔者觉得某一类焊膏的焊料颗粒,类型规模内最大颗粒的直径约为或者略小于模板开口尺度的1/5,再选用恰当厚度和工艺打孔的网板就能达到抱负的印刷作用。一般细微颗粒的焊膏会有更好的焊膏印条明晰度,但却简略发生塌边,被氧化程度和机会也高。一般是以引脚间隔作为其间一个重要挑选要素,一起兼顾功能和价格。具体的引脚间隔与焊料颗粒的联系如表1所示。
现在许多单位都在对01005元件的焊盘设计标准作考虑,但首要就是结合对应设计的网板开口和选用的焊膏颗粒对印刷质量的影响作评估。
表1 引脚间隔和焊料颗粒的联系
引脚间隔(mm) | 0.8以上 | 0.65 | 0.5 | 0.4 |
颗粒直径(um) | 75以上 | 60以下 | 50以下 | 40以下 |
图上-为0.4mmBGA焊盘布局
1.4 焊膏的金属含量
焊膏中金属的含量决议着焊接后焊料的厚度。跟着金属所占百分比含量的添加,焊料厚度也添加。但在给定黏度下,随金属含量的添加,焊料的桥连倾向也相应增大。
回流焊后要求器材管脚焊接牢固,焊量丰满、润滑并在器材(阻容器材)端头高度方向上有1/3~2/3高度的爬升。为了满意对焊点的焊锡膏量的要求,一般选用85%~92%金属含量的焊膏,焊膏制作厂商一般将金属含量操控在89%或90%,运用作用更好。
2 模板的要素
2.1 网板的材料及刻制
一般用化学腐蚀和激光切开两种办法,关于高精度的网板,应选用激光切开制作办法,因为激光切开的孔壁直,粗糙度小(小于3μm)且有一个锥度。有人现现已过试验证实针对盐粒巨细的01005器材,焊膏印刷有更高的精度要求,激光切开现已不能满意,需求选用特别电铸,也叫电镀。
2.2 网板的各部分与焊膏印刷的联系
(1)开孔的外形尺度
网板上开孔的形状与印刷板上焊盘的形状几许尺度对焊膏的精细印刷是非常重要的。在贴片的时候,高端的贴片机能准确操控贴装压力,意图也包含尽量不去揉捏、破坏焊膏图案,以免在回流呈现桥连、溅锡。网板上的开孔首要由印刷板上相对应的焊盘尺度决议。一般为网板上开孔的尺度应比相对应焊盘小10%。实际上不少企业在网板制作上采取的是开孔和焊盘比例1:1,小批量、多种类的出产还存在许多的手艺焊接,笔者试验焊接过不少QFN器材,用的是手艺点焊膏的办法,而且严厉操控了每个点的焊膏量,但无论怎样调节回流温度,用X-RAY检测,器材底部都存在或多或少的锡珠。根据实际状况不具备制作网板的条件,最后用器材植球的办法才达到了较好的焊接作用,但这也是满意了特别条件,并只能在很小批量出产时才干运用。
这里供给几幅图片,供大家参考。
(2)网板的厚度
网板的厚度与开孔的尺度对焊膏的印刷以及后面的再流焊有着很大的联系,具体为厚度越薄开孔越大,越有利于焊膏开释。经证明,杰出的印刷质量有必要要求开孔尺度与网板厚度比值大于1.5。不然焊膏印刷不完全。一般状况下,对,0.3~0.4mm的引线间隔,用厚度为0.12~0.15mm网板,0.3以下的间隔,用厚度为0.1mm网板。
(3)网板开孔方向与尺度
焊膏在焊盘长度方向上的开释与印刷方向一致时,比两者方向笔直时的印刷作用好。具体的网板设计工艺可依据表2来施行。
跟着SMT工艺的开展,SMT钢网(SMT模板)还被广泛的运用于胶剂工艺。
关于锡膏钢网和红胶钢网,是有很大区别的!
首要,开孔工艺的不同,锡膏钢网,钢网开孔直接按贴片焊盘位置1:1开孔,这样便利锡膏直接漏在PCB焊盘上面,便于焊接!而红胶钢网,特别一点,它的作用是刷胶水,张贴器材便利焊接,所以开孔是开在器材焊盘之间的位置。所以,钢网用途开错,就无法返工,只能报废了。
其次,锡膏钢网和红胶钢网,是针对不同的PCB器材贴片加工工艺来决议的!一般PCB同一面,贴片器材比较少,而插件器材比较多的状况,运用红胶钢网工艺会添加。
1 焊膏印刷进程的工艺操控
焊膏印刷是一个工艺性很强的进程,其涉及到的工艺参数非常多,每个参数调整不妥都会对贴装产质量量形成非常大的影响。
1.1 丝印机印刷参数的设定调整
(1)刮刀压力
刮刀压力的改动,对印刷来说影响重大。太小的压力,会使焊膏不能有用地到达模板开孔的底部且不能很好地沉积在焊盘上;太大的压力,则导致焊膏印得太薄,甚至会损坏模板。抱负状况为正好把焊膏从模板外表刮洁净。别的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,所以主张选用较硬的刮刀或金属刮刀。
(2)印刷厚度
印刷厚度是由模板的厚度所决议的,当然机器的设定和焊膏的特性也有必定的联系。印刷厚度的微量调整,经常是经过调节刮刀速度及刮刀压力来完成。恰当下降刮刀的印刷速度,能够添加印刷至印制板的焊膏量。有一点很显着:下降刮刀的速度等于进步刮刀的压力;相反,进步了刮刀的速度等于下降了刮刀的压力。
(3)印刷速度
刮刀速度快有利于模板的回弹,但一起会阻止焊膏向印制板焊盘上传递,而速度过慢会引起焊盘上所印焊膏的分辨力不良。另一方面刮刀的速度和焊膏的黏稠度有很大的联系,刮刀速度越慢,焊膏的黏稠度越大;相同,刮刀速度越快,焊膏的黏稠度越小。一般关于细间隔印刷速度规模为12~40mm/s。
(4)印刷办法
模板的印刷办法可分为触摸式(on-contact)和非触摸式(off-contact)。模板与印制板之间存在空隙的印刷称为非触摸式印刷。在机器设置时,这个间隔是可调整的,一般空隙为0~1.27mm;而模板印刷没有印刷空隙(即零空隙)的印刷办法称为触摸式印刷。触摸式印刷的模板笔直抬起可使印刷质量所受影响最小,它尤适用细间隔的焊膏印刷。
(5)刮刀的参数
刮刀的参数包含刮刀的材料、厚度和宽度、刮刀相关于到刀架的弹力以及刮刀关于模板的视点等,这些参数均不同程度地影响着焊膏的分配。其间刮刀相关于模板的视点θ为60°~65°时,焊膏印刷的质量最佳。
在印刷的一起要考虑到开口尺度和刮刀走向的联系。焊膏的传统印刷办法是刮刀沿着模板的x或y方向以90o角运行,这往往导致了器材在开孔不同走向)上焊膏量不同,经试验认证,当开孔长方向与刮刀方向平行时刮出的焊膏厚度比两者笔直时刮出的焊膏厚度多了约60%。刮刀以45°的方向进行印刷,可显着改善焊膏在不同模板开孔走向上的失衡现象,一起还能够减少刮刀对细间隔的模板开孔的损坏。
(6)脱模速度
印制板与模板的脱离速度也会对印刷作用发生较大影响。时刻过长,易在模板底部残留焊膏,时刻过短,不利于焊膏的直立,影响其明晰度。
其实每个丝网印刷设备的制作公司,在类型研发的时候都会做许多的印刷试验,设计细节上也都有个各自的特色。当需求购买丝网印刷设备的时候,应该向厂家做具体的咨询,多做比较,把厂家针对上述几个参数的试验和论证进程细心研究。
(7)模板清洗
在焊膏印刷进程中一般每隔10块板需对模板底部清洗一次,以消除其底部的附着物,一般选用无水酒精作为清洗液。
1.1 焊膏运用时的工艺操控
(1)严厉在有用期内运用焊膏,素日焊膏保存在冰箱中,运用前要求置于室温6h以上,之后方可开盖运用,用后的焊膏独自存放,再用时要确定质量是否合格;
(2)出产前操作者运用专用设备拌和焊膏使其均匀,最好定时用黏度测验仪或定性对焊膏黏度进行抽测;
(3)当日当班印刷首块印刷板或设备调整后,要使用焊膏厚度测验仪对焊膏印刷厚度进行测定,测验点选在印制板测验面的上下、左右及中间等5点,记录数值,要求焊膏厚度规模在模板厚度的-10%~+15%;
(4)出产进程中,对焊膏印刷质量进行100%查验,首要内容为焊膏图形是否完整、厚度是否均匀、是否有焊膏拉尖现象;
(5)当班作业完成后按工艺要求清洗模板;
(6)在印刷试验或印刷失利后,印制板上的焊膏要求用超声波清洗设备进行完全清洗并晒干,以避免再次运用时由于板上残留焊膏引起的回流焊后呈现焊球。
1.2 常见印刷缺点及解决办法
焊膏印刷是一项十分复杂的工艺,既受材料的影响,一起又跟设备和参数有直接联系,经过对印刷进程中各个细微环节的操控,能够说是细节决议胜败,为避免在印刷中经常呈现的缺点,下面简要介绍焊膏印刷时发生的几种最常见的缺点及相应的避免或解决办法。
1.2.1 印刷不完全
印刷不完全是指焊盘上部分当地没印上焊膏。发生原因可能是:
(1)开孔阻塞或部分焊膏黏在模板底部;
(2)焊膏黏度太小;
(3)焊膏中有较大尺度的金属粉末颗粒;
(4)刮刀磨损。
避免解决办法:清洗开孔和模板底部,挑选黏度适宜的焊膏,并使焊膏印刷能有用地覆盖整个印刷区域;挑选金属粉末颗粒尺度与开孔尺度相对应的焊膏;查看更换刮刀。
1.2.2 拉尖
拉尖是印刷后焊盘上的焊膏呈小山峰状,发生的原因可能是刮刀空隙或焊膏黏度太大。避免或解决办法:恰当调小刮刀空隙或挑选适宜黏度的焊膏。
1.2.3 陷落
印刷后,焊膏往焊盘两头陷落。发生原因:
(1)刮刀压力太大;
(2)印制板定位不牢;
(3)焊膏黏度或金属含量太低。
避免或解决办法:调整压力;从头固定印制板;挑选适宜黏度的焊膏。
1.2.4 焊膏太薄
发生的原因:
(1)模板太薄;
(2)刮刀压力太大;
(3)焊膏流动性差。
避免或解决办法:挑选适宜厚度的模板;挑选颗粒度和黏度适宜的焊膏;下降刮刀压力。
1.2.5 厚度不一致
印刷后,焊盘上焊膏厚度不一致,发生原因:
(1)模板与印制板不平行;
(2)焊膏拌和不均匀,使得粒度不一致。
避免或解决办法:调整模板与印制板的相对位置;印前充沛拌和焊膏。
1.2.6 边缘和外表有毛刺
发生的原因可能是焊膏黏度偏低,模板开孔孔壁粗糙。
避免或解决办法:挑选黏度略高的焊膏;印刷前查看模板开孔的蚀刻质量。
2 结束语
为确保外表贴装产质量量,有必要对出产各个环节中的关键要素进行剖析研究,拟定出有用的操控办法。作为关键工序的焊膏印刷更是重中之重,只有拟定出适宜的参数,并把握它们之间的规则,才干得到优质的焊膏印刷质量 ; 操作人员的熟练程度和操作技能对锡膏印刷质量也有很大的影响,首要包含支撑顶针的布置、锡膏的添加和收回、钢网刮刀的装置、查看和收回等。如顶针布置不平坦或不均匀,会形成印刷的锡膏厚度不均匀;如钢网刮刀装置不到位或装置不平坦,会形成锡膏印刷不洁净,锡膏成型不良等缺点;如操作不妥还会损坏钢网和刮刀,因而,需求对操作人员进行必要的上岗培训和加强职工质量认识的进步。
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