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SMT工艺中影响锡膏印刷质量的主要原因和机器性能

SMT工艺中影响锡膏印刷质量的主要原因和机器性能

2017-12-11 00:00

SMT工艺中影响锡膏印刷质量的主要原因

深圳环城自动化

      表面贴装技术(SMT)主要包括:锡膏印刷、精确贴片、回流焊接。其中锡膏印刷质量对表面贴装产品的质量影响很大,据业内评测分析约有60%的返修电路板是因锡膏印刷不良引起的。在锡膏印刷中,有三个重要部分:焊膏、钢网模板和印刷设备,如果正确选择,可以获得良好的印刷效果,浅谈如下:

 

一、焊膏

 

     锡膏是将焊料粉末与具有助焊功能的糊状助焊剂(松香、稀释剂、稳定剂等)混合而成的一种浆料。锡膏具有粘性,在印刷时,受到刮刀的推力作用,其粘度下降,当到达网板开口孔时,粘度达到最低,故能顺利通过模板孔沉降到PCB的焊盘上。随着外力的停止,锡膏的粘度又迅速回升,这样就不会出现印刷成型的塌落和漫流,得到良好的印刷效果。

      粘度是锡膏的一个重要特征。动态方面,在印刷行程中,其粘性越低对流动性越好,易于流入钢网孔内;静态方面,印刷后,锡膏停留在钢网孔内,其粘度高,则保持其填充的形状,而不会往下塌陷。

影响锡膏粘度的因素:

1.  锡膏合金粉末含量对粘度的影响——锡膏中合金粉末的增加引起粘度的增加;

2.  锡膏合金粉末颗粒大小对粘度的影响——颗粒度增大时粘度会降低;

Ø  细小颗粒的锡膏印刷性比较好,特别对高密度、窄间距的产品,由于钢网开口尺寸小,必须采取小颗粒合金粉末,否则会影响印刷脱模。

Ø  小颗粒合金粉末的优点:印刷性好,印刷图形的清晰度高。

Ø  小颗粒合金粉末的缺点:易塌边、表面面积大的易被氧化。

SMT元器件引脚间距和焊料颗粒的关系

引脚间距(mm

0.8以上

0.65

0.5

0.4

颗粒直径(um

75以下

60以下

50以下

40以下

3.  温度对锡膏粘度的影响:温度升高,粘度下降,印刷的最佳环境温度为23±3℃

4.  剪切速率对锡膏粘度的影响:剪切速率增加粘度下降。

锡膏的有效期限及保存与使用环境:

Ø  一般锡膏在未开盖状态下,0-10℃条件下可以保存6个月,开封后要尽快使用完;

Ø  锡膏的使用环境是:要求SMT室的温度为20-26℃,湿度为40-60%

Ø  未开盖锡膏,在环境温度湿度条件下保存时间≤48小时;

Ø  开盖后锡膏,在环境温度湿度条件下的放置时间≤18小时;

Ø  在钢网上的使用时间≤12小时;

Ø  印刷后锡膏在线上停留时间≤2小时;

Ø  开罐后至回流焊前的时间≤18小时。

锡膏造成的缺陷:

1.    未浸焊

Ø  助焊剂活性不好;

Ø  金属颗粒被氧化得很厉害;

2.    印刷中没有滚动

Ø  流动不合适,例如:粘度、触变性指数不适宜;

Ø  黏性不合适;

3.    桥接

Ø  焊膏塌陷;

4.    焊锡不足

Ø  由于合金粉末颗粒较大,不正确的形状或不可印刷性,焊膏堵塞模板孔;

5.    锡球

Ø  焊膏塌陷;

Ø  在回流焊中溶剂溅出;

Ø  金属颗粒氧化。

 

二、钢网模板

     钢网的主要功能是将锡膏准确涂敷在PCB上所需要涂锡膏的焊盘。在焊膏印刷工艺中钢网模板的加工质量直接影响焊膏的印刷质量,模板厚度与开口尺寸决定了焊膏的印刷量,而不锈钢激光模板均需要通过外协加工制作。因此,在外协加工前必须做好模板厚度和设计开口尺寸等参数的确认,以确保焊膏的印刷质量。

     通常在一块PCB上既有1.27mm以上间距的元器件,也有窄间距元器件,1.27mm以上间距的元器件需要不锈钢板0.2mm厚,窄间距的元器件需要不锈钢板0.15-0.10mm厚,这时可根据PCB上多数元器件的情况决定不锈钢钢板厚度,然后通过对个别元器件焊盘开口尺寸的扩大或缩小进行调整焊膏的漏印量。

     如果在同一块PCB上元器件要求焊膏量悬殊比较大时,可以对窄间距元器件处的模板进行局部减薄处理,但减薄工艺的加工成本高一些。因此,可以采用折中的方法,不锈钢板厚度可取中间值,例如:同一块PCB上有的元器件要求0.20mm厚,另一些元器件要求0.15-0.12mm厚,此时不锈钢板厚可选择0.18mm。开口尺寸对一般元器件可以按1:1,对要求焊膏量多的大Chip元件以及PLCC的开口面积应扩大10%。对于引脚间距为0.5mm 0.65mmQFP等器件,其开口面积应缩小10%

     适当的开口形状可以改善贴装效果,例如:当Chip元件尺寸小于10050603时,由于两个焊盘之间的距离很小,贴片时两端焊盘上的锡膏在元件底部很容易粘连,回流焊后很容易产生元器件底部的桥接和焊珠。因此,加工模板时可将一对矩形焊盘(图1)开口的内侧修改成尖角形或弓形(如图2Chip元件开口形状),减少元件底部的焊膏量,这样可以改善贴片时元件底部的焊膏粘连。

 

、印刷设备

 

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