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SMT锡膏印刷机钢网开孔怎么设计

SMT锡膏印刷机钢网开孔怎么设计

2017-12-26 00:00

关于电子组装行业来说,SMT锡膏印刷机的钢网工艺和组装是一项相当老练的工艺技术,但老练并不意味着不会存在缺点问题。相反,跟着电子元件封装的进一步微型化,制程问题就显得愈加难以操控。依据权威性数据计算,SMT制程中最重要最要害的工序应该是锡膏印刷工艺,简直70%的焊接缺点是因为锡膏印刷不良引起的。

那么怎么设计一张优秀的钢网?
钢网设计基本准则是什么,怎么解读?
怎么优化钢网开孔以避免全自动锡膏印刷机印刷的锡珠、短路、少锡问题?


印刷工艺事关SMT拼装质量胜败,其中钢网的设计和制作又是锡膏印刷质量好坏的一个要害因子,
设计恰当能够得到杰出的锡膏印刷成果,不然就会导致制程质量不稳定,缺点问题难以操控。本文将
罗列一些常见的钢网开孔优化设计供我们参阅。

钢网开孔设计准则:
面积比(Area Ratio)

SMT印刷机钢网开孔面积与孔壁旁边面积的比值,这个比值一般主张大于0.66 (IPC7525)。
宽厚比钢网开孔宽度和钢网厚度的比值,一般主张大于1.5。
一般状况下,依据钢网开孔形状来界说,当孔的长度和宽度比值大于5时,主张选用宽厚比;而其比值小于5时,则主张选用面积比来衡量网孔的设计是否有利于锡膏的开释。

宽厚比对锡膏的开释影响如上图所示,宽厚比越小,孔壁对锡膏的粘附才能越强,锡膏与孔壁之间的冲突力越大,越不利于锡膏开释。如上左图,大部分锡膏可能残留在孔内而导致焊盘焊膏堆积缺乏。这两张图其实也很好地解说了面积比对锡膏开释的影响。


从锡膏开释时的受力状况来看,印刷后脱模时锡膏首要遭到三个力的作用:焊盘对锡膏粘附力;锡膏自身遭到的重力;钢网孔壁对锡膏的冲突力。焊盘粘附力及锡膏遭到的重力欲将锡膏坚持在焊盘上,但冲突力却是向上拉动锡膏,这三个力的综合作用直接影响锡膏的脱模作用。增大开孔面积比或宽厚比,其实就是为了添加焊盘对锡膏的粘附作用,下降孔壁对锡膏的冲突影响。

前面简略介绍钢网的开孔设计准则,下面再来看看常见的一些网孔优化设计

 

钢网开孔设计

钢网开孔首先要优先考虑面积比和宽厚比,但开孔一般不会彻底依照焊盘形状或巨细来设计有时为了削减焊接缺点,不得不对开孔形状和尺度进行优化。防锡珠开孔出产过程中,常常会发现片式元件旁边面有锡珠问题。

锡珠问题发作的原因许多,比方锡膏管控,回流温度曲线等,但首要的原因仍是在全自动印刷机的钢网开孔方面。关于一些新手来说,在钢网开孔设计时,不做任何的优化而直接依照焊盘全份额开孔。这样的全开孔锡膏印刷,在元件贴装时,会将锡膏揉捏出焊盘。因为元件本体和PCB表面的阻焊膜与锡膏不兼容,不能发生潮湿,锡膏熔化后,在元件本体重量揉捏作用下,锡膏不能彻底依托其表面张力靠拢回到焊盘上,部分残留在元件底部,锡膏冷却固化时,元件下沉将这部分残留熔锡揉捏出来,在元件旁边面中心方位构成锡珠。如果锡珠没有违背最小电气空隙要求,并且被固定不会移动,按IPC-610规范是可接受的,能够不作处理。可是,没有人能确保这些锡珠在产品的运用过程中不会脱离残留助焊剂的捆绑而成为自在导电粒子。如果这些能够自在移动的金属粒子卡在元件的引脚或相邻元件之间,就会导致电气问题,乃至呈现产品功用失效问题。因为产品的运用环境不行猜测,并且产品运用过程中的发热都可能导致捆绑锡珠的助焊剂残留耗费而呈现锡珠移动。所以,一般客户都不答应锡珠留存在PCBA上。已然说锡珠的发生是因为元件底部的锡溢出焊盘而构成,所以我们在钢网开孔设计时就需求考虑避免这种状况,在元件底部削减锡膏量,然后削减锡膏溢出焊盘的几率。常见的有以下一些开孔设计

 

以上几种都是比较常用的办法,但需求留意一点就是要安全问题。不要在开孔方位保留一些尖利的边际,如右边的第二种开孔方法,可能在开孔边际留下尖利的形状,这种形状在手艺清洗或机器擦拭钢网底部时
简单呈现变形而导致锡膏印刷不良,存在安全隐患。防少锡开孔电子产品元件封装的精密微型化开展,给锡膏印刷带来更大的应战。跟着细距离CSP元件的广泛应用,对焊
盘上锡膏堆积量要求愈加严厉,既要避免短路又要避免少锡问题。关于0.4mm及以下距离的CSP元件,一般需求确保网孔之间要有满足的空隙,以避免印刷锡膏短路,但如果锡膏量过少,焊点体积减小,随同而来的就是牢靠性问题。所以,关于此类封装的元件,一般都会考虑选用下面的方形开孔。

 

 

黄色部分为PCB焊盘形状巨细,绿色部分为钢网的开孔形状。尽管这两种形状的面积比一样,但方形开孔相对来说面积更大,堆积到焊盘上的锡膏体积天然也大。这样就能确保在不呈现短路的状况下,回流后的焊点愈加丰满。丰满的焊点可更有用地吸收并开释机械或热应力,牢靠性较好。
开孔的四角一般会进行倒圆角处理,圆角半径首要是依据运用锡膏粉粒巨细来确定,一般为0.05mm左右,也是我们所熟知的三号粉,如果颗粒尺度小,如四号粉、五号粉,其实这个圆角还能够更小,也就是圆角直径最少需求大于锡粉直径,避免印刷过程中锡粉卡在角上构成堵孔而导致少锡问题。
阶梯钢网
为了确保PCB板上精密微型元件满足的锡膏量(如0201、01005或0.4mm CSP等),一般会选用较薄的钢网以添加面积比而取得较好的锡膏印刷。但关于板上的大型元件如连接器,卡座等,薄的钢网可能导致焊盘上的锡膏量缺乏而呈现少锡不良。阶梯钢网就是一种能够统筹这两种状况的办法之一,也就是在大尺度元件焊盘方位坚持较大的厚度而在小焊盘方位坚持较小的厚度。有时一张钢网乃至呈现三种厚度尺度。关于这类钢网需求考虑的就是不同厚度的过渡区域与方针焊盘之间要有满足的缓冲,不然可能得不到期望的作用。依照IPC7525规范,这个过渡区域应该大于阶梯高度的36倍,如下图示。K1尺度应大于36倍K2和K1之间的厚度差。

 


防短路开孔
关于细距离的长条形焊盘(如0.4mm QFP,连接器等)来说,SMT拼装过程中比较简单发作短路问题。其首要原因是锡膏印刷后可能会呈现部分形状欠好,如拉尖,高度值大等问题,在元件贴装时,元件引脚揉捏锡膏,形状不良的锡膏会发作面积扩张而呈现相邻焊盘的锡膏短路,回流后就会呈现焊接短路不良。这种状况,一般能够选用下列几种方法开孔,以避免贴装时呈现锡膏短路。一和二是一般常见的两种缩孔方法,一般依照焊盘面积的80%进行缩孔处理。第三和第四种开孔方法较少见,但也可有用下降短路风险。这几种开孔方法能够削减锡膏在焊盘上的掩盖宽度,特别是焊盘中心区域方位的锡膏掩盖率,可有用削减元件贴装时锡膏的扩张,避免锡膏短路。

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