畢業(yè)設(shè)計（論文）印刷質(zhì)量缺陷分析與印刷機的設(shè)備維護

1、南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文作者 學(xué)號 系部 機電學(xué)院 專業(yè) 電子組裝技術(shù)與設(shè)備（smt） 題目 印刷質(zhì)量缺陷分析與印刷機的設(shè)備維護指導(dǎo)教師 評閱教師 完成時間： 2012年 4月20日畢業(yè)設(shè)計(論文)中文摘要題目：印刷質(zhì)量缺陷分析與印刷機的設(shè)備維護摘要：隨著電子產(chǎn)品的不斷普及，對于pcb板的質(zhì)量要求也越來越高。所以印刷的缺陷會導(dǎo)致整個pcb板的不合格，提高它的質(zhì)量是至關(guān)重要的，影響缺陷產(chǎn)生的無非是印刷機和焊膏兩大類但是不排除人為的因素。就從這幾個方面開始分析質(zhì)量產(chǎn)生的原因和怎么去改進。其中設(shè)備的維護也是必不可少的部分。目前pcb板印刷主要是用絲印機來取代手工的印刷方式，焊膏的粘性和顆粒成

2、分有直接的關(guān)系，還有就是焊點的分布也是很關(guān)鍵的。缺陷無非有少錫，塌陷，連點，錯位等。本文研究了印刷質(zhì)量缺陷的原因和怎么去減少這些缺陷常見缺陷，還有如何去更好的保養(yǎng)設(shè)備讓其更好的工作。關(guān)鍵詞： 印刷缺陷 焊膏 設(shè)備維護 畢業(yè)設(shè)計(論文)外文摘要title : print quality defects analysis and maintenance of printing equipmentabstract: with the continued popularity of electronic products, quality requirements for pcb board is g

3、etting higher and higher. printing defects can cause the entire pcb board is not eligible, improve its quality is vital, is none other than the printing press of the effect defect and solder two categories but not excluding the human factor. several aspects from the start analysis of causes and how

4、to improve quality. equipment maintenance is also essential part of them. current pcb printing screen printing machine for mainly to replace the hand printing, adhesive and solder paste is directly related to particle composition, there is distribution of solder is very critical. defects are nothing

5、 more than small tin, collapse, rolling, dislocation, and so on. in this paper, the print quality defect causes defects in and how to reduce the common, also how to better maintenance of the devices allow it to work better.keywords: typographic error soldering paste corrective maintenance目 錄1 引言2 印刷

6、機2.1 印刷機的組成和結(jié)構(gòu) 2.2 印刷機的工作原理3 印刷質(zhì)量缺陷及解決辦法3.1 印刷不全3.2 塌陷3.3 焊膏太薄3.4 焊膏厚度不一致3.5 邊緣和表面有毛刺4 影響印刷質(zhì)量的因素及分析4.1 焊膏的特性4.2 模版的因素4.3 焊膏印刷過程的工藝控制5 印刷設(shè)備的維護結(jié)論致謝參考文獻1 引言隨著時代的發(fā)展，人們對生活的要求也越來越高，隨之而來的就是對消費產(chǎn)品的要求有了更進一步的提高。現(xiàn)代的電子產(chǎn)品講究高密度、高性能、小體積、低消費，所以這就要求各位商家采取措施來補救。smt的出現(xiàn)正為這個問題提供了解決方案，它在我國的發(fā)展也隨著社會要求開始了，很多公司正是看到了這個商機。作為smt

7、工藝的第一步印刷。印刷質(zhì)量的好壞將直接影響貼片機和回流焊的質(zhì)量，將直接關(guān)系到整個電子產(chǎn)品的性能。印刷機的狀態(tài)是決定印刷質(zhì)量好壞的主要因素，它將為后續(xù)動作提供一系列的鋪墊，所以印刷機的維護就是相當(dāng)重要的一部分。要正確做好印刷機的日、周、月、半年保養(yǎng)才能使印刷質(zhì)量達到最好。2 印刷機2.1 印刷機的組成和結(jié)構(gòu) 圖1日立印刷機焊膏印刷機主要由網(wǎng)板、刮刀、印刷工作臺、pcb定位系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)組成。日立印刷機如圖1所示。2.2 印刷機的工作原理網(wǎng)板和印制電路板定位后，對刮刀施加壓力，同時移動刮刀是焊膏滾動，把焊膏填充到網(wǎng)板的開口位置，進而利用焊膏的觸變性和粘附性通過網(wǎng)孔把焊膏轉(zhuǎn)印到印制電路板上 ， 下圖是印

8、刷原理示意圖 圖2 印刷原理示意圖（1）圖2 印刷原理示意圖（2）3 印刷機的缺陷及解決辦法焊膏印刷是一項十分復(fù)雜的工藝，既受材料的影響，同時又跟設(shè)備和參數(shù)有直接關(guān)系，通過對印刷過程中各個細(xì)小環(huán)節(jié)的控制，可以說是細(xì)節(jié)決定成敗，為防止在印刷中經(jīng)常出現(xiàn)的缺陷，下面簡要介紹焊膏印刷時產(chǎn)生的幾種最常見的缺陷及相應(yīng)的防止或解決辦法。3.1 印刷不完全印刷不完全是指焊盤上部分地方?jīng)]有印上焊膏，產(chǎn)生的原因可能是；（1） 開孔堵塞或部分焊膏黏在模板底部（2） 焊膏黏度太?。?） 焊膏中有較大尺寸的金屬粉末顆粒（4） 刮刀磨損圖3印刷不完全防止解決辦法：清洗開孔和模板底部，選擇黏度適合的焊膏，并使焊膏印刷能有效

9、的覆蓋整個印刷區(qū)域；選擇金屬粉末顆粒尺寸與開孔尺寸相對的焊膏；檢查更換刮刀。如圖3所示。3.2 塌陷 印刷后，焊膏往焊盤兩邊塌陷產(chǎn)生的原因：（1） 刮刀壓力太大（2） 印制板定位不牢（3） 焊膏黏度或金屬含量太低圖4焊膏塌陷防止或解決的辦法：調(diào)整壓力，重新固定印制板，選擇合適黏度的焊膏。如圖4所示。3.3 焊膏太薄產(chǎn)生的原因：（1） 模板太薄（2） 刮刀壓力太大（3） 焊膏流動性差防止或解決辦法：選擇合適厚度的模板，選擇顆粒度和黏度合適的焊膏，降低刮刀壓力。3.4 厚度不一致印刷后焊盤上的焊膏厚度不一致，產(chǎn)生的原因：（1） 模板和印制板不平行（2） 焊膏攪拌不均勻，使得顆粒度不一樣圖5印刷厚度

10、不一 防止或解決辦法：調(diào)整模板與印制板的相對位置，印前充分?jǐn)嚢韬父唷Ｈ鐖D5所示。3.5 邊緣和表面有毛刺圖6印刷有毛刺產(chǎn)生的原因可能是焊膏黏度偏低，模板開孔孔壁粗糙。防止或解決的辦法：選擇黏度略高的焊膏，印刷前檢查模板開孔的蝕刻質(zhì)量。如圖6所示。4 影響印刷質(zhì)量的因素及分析4.1 焊膏的因素 焊膏比單純的錫鉛合金復(fù)雜得多，主要成分如下：焊料合金顆粒、助焊劑、流變性調(diào)節(jié)劑、粘度控制劑、溶劑等。確實掌握相關(guān)因素，選擇不同類型的焊膏；同時還要選擇產(chǎn)品制程工藝完善、質(zhì)量穩(wěn)定的大廠。焊膏如圖7所示，通常選擇焊膏時要注意以下因素：圖7焊膏4.1.1 焊膏的黏度 (viscosity) 焊膏的黏合性是指焊膏

11、粘在一起的能力，其主要取決于焊膏中助焊系統(tǒng)的成分以及其他的添加劑（例如膠粘劑、溶劑、觸變劑等）的配比量。如果焊膏本身粘在一起的能力強，它就利于焊膏脫模，并能很好的固定其上的元件，減少元件貼裝時的飛片或掉片，并能經(jīng)受貼裝、傳送過程時的震動或顛簸。4.1.2 焊膏的粘性 (tackiness) 焊膏的粘性不夠，印刷時焊膏在模板上不會滾動，其直接后果是焊膏不能全部填滿模板開孔，造成焊膏沉積量不足。焊膏的粘性太大則會使焊膏掛在模板孔壁上而不能全部漏印在焊盤上。 焊膏的粘性選擇一般要求其自粘能力大于它與模板的粘接能力 , 而它與模板孔壁的粘接力又小于其與焊盤的粘接力。 4.1.3 焊膏顆粒的均勻性與大小

12、 膏焊料的顆粒形狀、直徑大小及其均勻性也影響其印刷性能 , 最近行業(yè)中由 01005 器件印發(fā)的對 3# 、 4# 、 5# 焊膏的印刷特性研究真是不少，筆者覺得某一類焊膏的焊料顆粒，型號范圍內(nèi)最大顆粒的直徑約為或者略小于模板開口尺寸的 1/5, 再選用適當(dāng)厚度和工藝打孔的網(wǎng)板就能達到理想的印刷效果。通常細(xì)小顆粒的焊膏會有更好的焊膏印條清晰度 , 但卻容易產(chǎn)生塌邊 , 被氧化程度和機會也高。一般是以引腳間距作為其中一個重要選擇因素 , 同時兼顧性能和價格。 表1引腳間距和顆粒直徑的關(guān)系引腳間距（mm）0.8以上0.650.50.4顆粒直徑（mm）75以上60以下50以下40以下4.1.4 焊膏

13、的金屬含量 焊膏中金屬的含量決定著焊接后焊料的厚度。隨著金屬所占百分比含量的增加 , 焊料厚度也增加。但在給定黏度下 , 隨金屬含量的增加 , 焊料的橋連傾向也相應(yīng)增大。 回流焊后要求器件管腳焊接牢固 , 焊量飽滿、光滑并在器件 ( 阻容器件 ) 端頭高度方向上有 1/3 2/3 高度的爬升。為了滿足對焊點的焊錫膏量的要求 , 通常選用 85% 92% 金屬含量的焊膏 , 焊膏制作廠商一般將金屬含量控制在 89% 或 90%, 使用效果更好。 4.1.5 工作壽命與存儲期限工作壽命是指焊膏印后到安放元件允許經(jīng)歷的時間，若焊膏中所含溶劑揮發(fā)性過大，易使焊膏干燥而不易作業(yè)，且易失去對元件的黏著力。

14、應(yīng)選擇至少有4h有效工作時間的焊膏，否則會對批次生產(chǎn)造成困擾。存儲期限是指在規(guī)定的保存下，焊膏從出廠到性能布置嚴(yán)重降低的保存期限，一般規(guī)定為3-6個月，也有一年的，由于焊膏中有化學(xué)添加物，易因溫度和時間而變化，失去原有功能，因此保存期限和使用器件需加注意。4.2 模版的因素4.2.1 網(wǎng)板的材料及刻制 通常用化學(xué)腐蝕和激光切割兩種方法 , 對于高精度的網(wǎng)板 , 應(yīng)選用激光切割制作方式 , 因為激光切割的孔壁直 , 粗糙度小 ( 小于 3 ) 且有一個錐度。有人已經(jīng)通過實驗證實針對鹽粒大小的 01005 器件，焊膏印刷有更高的精度要求，激光切割已經(jīng)不能滿足，需要采用特殊電鑄，也叫電鍍。4.2.2

15、 網(wǎng)板的各部分與焊膏印刷的關(guān)系 （1）開孔的外形尺寸網(wǎng)板上開孔的形狀與印刷板上焊盤的形狀幾何尺寸對焊膏的精密印刷是非常重要的。在貼片的時候，高端的貼片機能精確控制貼裝壓力，目的也包括盡量不去擠壓、破壞焊膏圖案，以免在回流出現(xiàn)橋連、濺錫。網(wǎng)板上的開孔主要由印刷板上相對應(yīng)的焊盤尺寸決定。一般為網(wǎng)板上開孔的尺寸應(yīng)比相對應(yīng)焊盤小 10% 。實際上不少企業(yè)在網(wǎng)板制作上采取的是開孔和焊盤比例 1 ： 1 ，小批量、多品種的生產(chǎn)還存在大量的手工焊接，筆者實驗焊接過不少 qfn 器件，用的是手工點焊膏的方法，并且嚴(yán)格控制了每個點的焊膏量，但無論怎么調(diào)節(jié)回流溫度，用 x-ray 檢測，器件底部都存在或多或少的錫

16、珠。根據(jù)實際情況不具備制作網(wǎng)板的條件，最后用器件植球的方法才達到了較好的焊接效果，但這也是滿足了特殊條件，并只能在很小批量生產(chǎn)時才能使用。qfn器件焊盤如圖8所示。 圖8 qfn器件焊盤（2）網(wǎng)板的厚度 網(wǎng)板的厚度與開孔的尺寸對焊膏的印刷以及后面的再流焊有著很大的關(guān)系 , 具體為厚度越薄開孔越大 , 越有利于焊膏釋放。經(jīng)證明 , 良好的印刷質(zhì)量必須要求開孔尺寸與網(wǎng)板厚度比值大于 1.5 。否則焊膏印刷不完全。一般情況下 , 對 ,0.3 0.4 的引線間距 , 用厚度為 0.12 0.15 網(wǎng)板 ,0.3 以下的間距 , 用厚度為 0.1 網(wǎng)板。 （3）網(wǎng)板開孔方向與尺寸 焊膏在焊盤長度方向上

17、的釋放與印刷方向一致時 , 比兩者方向垂直時的印刷效果好。4.3 焊膏印刷過程的工藝控制 焊膏印刷是一個工藝性很強的過程 , 其涉及到的工藝參數(shù)非常多 , 每個參數(shù)調(diào)整不當(dāng)都會對貼裝產(chǎn)品質(zhì)量造成非常大的影響。 4.3.1 絲印機印刷參數(shù)的設(shè)定調(diào)整 （1）刮刀壓力 刮刀壓力的改變 , 對印刷來說影響重大。太小的壓力 , 會使焊膏不能有效地到達模板開孔的底部且不能很好地沉積在焊盤上 ; 太大的壓力 , 則導(dǎo)致焊膏印得太薄 , 甚至?xí)p壞模板。理想狀態(tài)為正好把焊膏從模板表面刮干凈。另外刮刀的硬度也會影響焊膏的厚薄。太軟的刮刀會使焊膏凹陷 , 所以建議采用較硬的刮刀或金屬刮刀。（2）印刷厚度 印刷厚度

18、是由模板的厚度所決定的 , 當(dāng)然機器的設(shè)定和焊膏的特性也有一定的關(guān)系。印刷厚度的微量調(diào)整 , 經(jīng)常是通過調(diào)節(jié)刮刀速度及刮刀壓力來實現(xiàn)。適當(dāng)降低刮刀的印刷速度 , 能夠增加印刷至印制板的焊膏量。有一點很明顯 : 降低刮刀的速度等于提高刮刀的壓力 ; 相反 , 提高了刮刀的速度等于降低了刮刀的壓力。 （3）印刷速度 刮刀速度快有利于模板的回彈 , 但同時會阻礙焊膏向印制板焊盤上傳遞 , 而速度過慢會引起焊盤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關(guān)系 , 刮刀速度越慢 , 焊膏的黏稠度越大 ; 同樣 , 刮刀速度越快 , 焊膏的黏稠度越小。通常對于細(xì)間距印刷速度范圍為 12

19、 40 / 。表2為引腳間距與速度的關(guān)系。引腳間距（mm）推薦速度（mm.s -1）少于0.30.1-0.50.4-0.50.3-1.00.5-0.650.5-1.0超過0.650.8-3.0表2引腳間距與速度的關(guān)系（4）印刷方式模板的印刷方式可分為接觸式（on-contact）和非接觸式（off-congtact）,模板與印制板之間存在間隙的印刷為非接觸試印刷，在機器設(shè)置時，這個距離是可調(diào)整的，一般間隙為0-1.27mm，而模板印刷沒有印刷間隙的印刷方式稱為接觸式印刷，接觸式印刷的模版垂直抬起可使印刷質(zhì)量所受影響最小，它尤其使用細(xì)間距的焊膏印刷。（5）刮刀的參數(shù) 刮刀的參數(shù)包括刮刀的材料、厚

20、度和寬度。刮刀相對于到刀架的彈力以及刮刀對于模板的角度等，這些參數(shù)均不同程度的影響著焊膏的分配，其中刮刀相對與模板的角度為60度到65度時焊膏印刷的品質(zhì)最佳。在印刷的同時要考慮開口的尺寸和刮刀走向的關(guān)系，焊膏的傳統(tǒng)印刷方法是刮刀沿著模板的x或y方向以90度運行，這往往導(dǎo)致了器件在開口不同走向上焊膏含量的不同，經(jīng)實驗認(rèn)證，當(dāng)開孔長方向與刮刀方向平行時刮刀的焊膏厚度比倆者垂直對刮刀的焊膏厚度多了約60%，刮刀以45%的方向進行印刷時可明顯改善焊膏在不同模板開孔走向上的失衡現(xiàn)象，同時還可以減少刮刀對細(xì)間距的模板開孔的損壞。（6）脫模速度印制板與模板的脫離速度也會對印刷效果產(chǎn)生較大影響。時間過長容易在

21、模板底部殘留焊膏，時間過短不利于焊膏的直立影響清晰度。其實每個絲網(wǎng)印刷設(shè)備的制造公司在型號研制都會做大量的印刷實驗，設(shè)計細(xì)節(jié)上也都有各自的特色，當(dāng)需要購買印刷設(shè)備的時候，應(yīng)該向廠商做詳細(xì)的咨詢，多做比較把廠家針對上述幾個參數(shù)的實驗和論證過程仔細(xì)的研究。（7）模板的清洗在焊膏印刷過程中一般10塊需要對網(wǎng)板底部清洗一次，以清除附著物，通常采用無水酒精作為清洗液。4.3.2 焊膏使用的工藝控制（1）嚴(yán)格有效期內(nèi)使用焊膏，平日焊膏保存在冰箱內(nèi)在使用的時候置于室溫6小時以上，之后方可以開蓋使用，用后焊膏單獨存放再用時確定品質(zhì)是否合格。（2）生產(chǎn)前操作者要用專用設(shè)備攪拌焊膏使其均勻，最好定期用粘度測試儀或

22、定期對黏度進行抽測。（3）當(dāng)日當(dāng)班印刷首塊印制板或設(shè)備調(diào)整后，要利用焊膏厚度測試儀對焊膏厚度進行測定，測試點選在印制板測試面的上下、左右、中間等5個點，記錄數(shù)值，要求焊膏厚度范圍在模板厚度-10%15%。5 印刷設(shè)備的維護確保smt線的生產(chǎn)和品質(zhì)，印刷工序的優(yōu)劣是smt生產(chǎn)線產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。日常點檢及預(yù)防保養(yǎng)對印刷機非常重要。（1） 日常點檢表3點檢項目實施項目點檢內(nèi)容對應(yīng)措施備注周期使用前使用中1、氣壓源確認(rèn)主壓力計是否在0.49mpa以上調(diào)整壓力2、印刷合無損壞或無錫膏清掃3、鋼網(wǎng)接受部滑動部固定好確認(rèn)確已固定4、刮刀膠襯無損壞或污糟修補，交換，清掃鋼網(wǎng)接受部無污槽5、鋼網(wǎng)清潔是否有溶劑確定清潔紙的余量補充溶劑換清潔紙吸嘴無無槽6、傳動系統(tǒng)確認(rèn)傳動帶傳動是否正確如有傳到帶松動請修理具體點檢項目如表3所示。（2）印刷設(shè)備的維護1）確認(rèn)氣壓源具體的內(nèi)容如圖9和圖10所示。圖9主壓力表和減壓閥使用前：請確認(rèn)主壓力計應(yīng)顯示在約0.5mpa以上圖10確認(rèn)氣壓源2）確認(rèn)印刷臺a）單側(cè)夾緊部有沒有被損壞 。b）底板上的污糟要將其拆卸清理干凈。c）檢查有沒有焊屑跌落并凝固在里面。d）單側(cè)夾緊部是否粘有溢出的焊料。3）確認(rèn)鋼網(wǎng)接受部圖11為鋼網(wǎng)接受部示意圖。圖11鋼網(wǎng)接受部4）刮刀膠襯確認(rèn)具體確認(rèn)如圖12所示。 圖12刮刀固定部5）鋼網(wǎng)清潔確認(rèn)清潔紙部位的注意事項如圖13所示。圖13