錫膏印刷知識(shí)BL20150704

1、1錫膏印刷知識(shí)介紹錫膏印刷知識(shí)介紹撰寫：白浪撰寫：白浪時(shí)間：時(shí)間：2015年年7月月2日日2導(dǎo)導(dǎo) 言言 在SMT裝聯(lián)工藝技術(shù)中，印刷工藝是第一環(huán)節(jié)，也是極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。印刷質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響到SMT焊接直通率的高低，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，我們發(fā)現(xiàn)60%-70%的焊接缺陷與印刷質(zhì)量有關(guān)。因此，有必要對(duì)印刷工藝的各個(gè)方面進(jìn)行研究。在影響印刷工藝的各個(gè)方面中，網(wǎng)板的設(shè)計(jì)起著舉足輕重的作用。 表面組裝技術(shù)有兩類典型的工藝流程，一類是焊錫膏回流焊工藝，另一類是貼片膠波峰焊工藝，由此產(chǎn)生兩種用途的印刷鋼網(wǎng)印錫漿鋼網(wǎng)印錫漿鋼網(wǎng)和印膠水鋼網(wǎng)印膠水鋼網(wǎng)。根據(jù)PCB材質(zhì)的撓曲程度可分為硬質(zhì)板和柔性板（軟板或FP

2、C）；根據(jù)PCB表面處理技術(shù)的不同可分為OSP板板、噴錫板、鍍鎳板、鍍銀板、鍍金板，比較常見的有噴錫板和OSP板。不同的PCB所對(duì)應(yīng)的鋼網(wǎng)開孔也有所不同。印錫漿鋼網(wǎng)的主要功能是幫助錫膏的沉積(deposition)。目的是將準(zhǔn)確數(shù)量的材料（錫膏）通過開孔轉(zhuǎn)移到光板(bare PCB)上準(zhǔn)確的位置。在印刷周期內(nèi)，隨著刮刀在模板上走過，錫膏充滿模板的開孔。然后，在線路板/模板分開期間，錫膏釋放到PCB板的焊盤上。理想地，所有充滿開孔的錫膏從孔壁釋放，并附著于光板的焊盤上，形成完整的錫磚。 4第一部分第一部分 Stencil相關(guān)概念介紹相關(guān)概念介紹一、鋼網(wǎng)的組成一、鋼網(wǎng)的組成1、網(wǎng)框網(wǎng)框，可以分為活

3、動(dòng)網(wǎng)框和固定網(wǎng)框?；顒?dòng)網(wǎng)框直接將鋼片安裝在框上，一個(gè)網(wǎng)框可以反復(fù)使用。固定網(wǎng)框使用膠水將絲網(wǎng)布粘覆在網(wǎng)框上，后者又通過膠水與鋼片連接。固定鋼網(wǎng)能獲得更加均勻的張力。2、網(wǎng)布網(wǎng)布，用于固定鋼片和網(wǎng)框，可分為不銹鋼絲網(wǎng)和高分子聚酯網(wǎng)。不銹鋼絲網(wǎng)可以提供足夠的張力，但使用時(shí)間過長(zhǎng)后，其材質(zhì)會(huì)變形而失去張力。聚酯網(wǎng)是有機(jī)物，不宜變形可以長(zhǎng)期使用。3、薄片薄片，即用來開孔的尼龍、不銹鋼片、聚酯物等。激光模板常采用不銹鋼片，其優(yōu)異的機(jī)械性能大大提升鋼網(wǎng)的使用壽命。4、膠水膠水，用來粘貼網(wǎng)框和鋼片，在模板中作用較大。膠水可保持牢固的黏著力，并且可抵抗各種模板清洗劑的清洗。56方法方法制造技術(shù)制造技術(shù)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)

4、缺點(diǎn)缺點(diǎn)適用對(duì)象適用對(duì)象化學(xué)蝕刻價(jià)格低廉，易加工窗口形狀不佳孔壁不夠光滑模板尺寸不宜過大0.65mm以上的QFP器件激光切割尺寸精度高窗口形狀好孔壁較光滑價(jià)格較高孔壁會(huì)有毛刺，需要 電拋光加工處理。0.5mmQFP、BGA等器件電鑄成型尺寸精度高窗口形狀好孔壁光滑價(jià)格昂貴制作周期長(zhǎng)0.3mmQFP、BGA、0201以下元器件等78元件元件間距間距鋼網(wǎng)厚度鋼網(wǎng)厚度元件元件間距間距鋼網(wǎng)厚度鋼網(wǎng)厚度 QFPQFP SQIC SQICSOPSOP TSOP TSOP 1.271.270.2/.030.2/.03LCCLCC1.271.270.20.20.80.80.15/0.15/0.180.18BG

5、ABGA1.51.50.150.150.650.650.15/0.15/0.180.181.271.270.150.150.50.50.10.13 3/0.15/0.151 10.130.13/0.15/0.150.40.40.130.13/0.15/0.150.80.80.130.13/0.15/0.150.30.30.10.10.650.650.130.13/0.15/0.15PLCCPLCC1.271.270.20.20.50.50.130.1391 1、模板設(shè)計(jì)的面積比、模板設(shè)計(jì)的面積比/ /寬深比寬深比(aspect ratio)(aspect ratio) 開口寬度（W）/模板厚度

6、（T） 1.5 開口面積（W L）/孔壁面積【 2 （ W + L ） T 】各種表貼元件寬深比各種表貼元件寬深比/面積比舉例面積比舉例實(shí)例開孔設(shè)計(jì)寬深比面積比錫膏釋放1QFP間距20 105052.00.83+2QFP間距16 75051.20.61+3BGA間距50 圓形25 厚度64.21.04+4BGA間距40 圓形15 厚度53.00.75+5微型BGA間距30 圓形11 厚度52.20.55+6微型BGA間距30 圓形13 厚度52.60.65+表示錫膏釋放難度 表中的例5說明一個(gè) 11mil 的圓形開孔。寬深比是2.2。有人可能錯(cuò)誤地認(rèn)為，因?yàn)閷捝畋冗h(yuǎn)大于1.5，所以錫膏釋放不是

7、問題。可是，如果長(zhǎng)度沒有達(dá)到寬度的五倍，那么應(yīng)該用面積比(二維模式)來預(yù)測(cè)錫膏釋放 . 側(cè)壁的幾何形狀和孔壁光潔度直接與模板技術(shù)有關(guān)。經(jīng)過電解拋光的激光切割模板得到比非電解拋光的激光切割模板更光滑的內(nèi)孔壁. 網(wǎng)孔下開口應(yīng)比上開口寬0.01mm或0.02mm,即開口為倒錐形，便于焊膏有效的釋放，同時(shí)減少網(wǎng)板的清潔次數(shù)。12第二部分第二部分 有鉛鋼網(wǎng)開口規(guī)范有鉛鋼網(wǎng)開口規(guī)范1、 CHIP類類(R、C、L)0201建議與客戶溝通后設(shè)計(jì)開口，可以1：1開口，內(nèi)移或外移保證內(nèi)距0.20-0.25mm。0402 開口內(nèi)切圓/橢圓，見右圖實(shí)心為開口。0402內(nèi)移或外移保證內(nèi)距0.35-0.5mm。0603（

8、含）以上的開法： 1）內(nèi)縮內(nèi)凹法 0603先面積縮5%，再做內(nèi)縮后面積6%內(nèi)凹半圓防錫球處理。 0805先面積縮5%，再做內(nèi)縮后面積6%內(nèi)凹半圓防錫球處理。 1206及1206以上 先面積縮5%，再做內(nèi)縮后面積6%內(nèi)凹半圓防錫球處理。 2）內(nèi)切內(nèi)凹法 0603內(nèi)切保證內(nèi)距0.7-0.8mm，再做面積6%內(nèi)凹半圓防錫球處理，0805內(nèi)切保 證內(nèi)距1.0mm以上，再做面積6%內(nèi)凹半圓防錫球處理，1206內(nèi)切0.1-0.2mm， 再做面積6%內(nèi)凹半圓防錫球處理，1206以上可以采用內(nèi)縮內(nèi)凹法。（此開發(fā)比 較常用） 如果內(nèi)切的較多，可外加0.1-0.2以彌補(bǔ)錫量不足。132、 IC類和QFP長(zhǎng)度一般1

9、：1。寬度如下：PITCH PAD(W) STENCIL (W1) 0.4 一般情況下，鋼片厚度T=0.12MM，W1=0.18。外八腳焊盤寬度縮小使焊盤內(nèi)距相同S1=S。內(nèi)腳最小值W1=0.17，最大值W1=0.19.0.5 當(dāng)鋼片厚度T=0.15MM時(shí)W1=0.22，當(dāng)T=0.12MM時(shí)W1=0.225-0.23。原始焊盤比常規(guī)值小的按1：1開，但內(nèi)腳最小值W1=0.20，最大值W1=0.235，外八腳焊盤寬度縮小使焊盤內(nèi)距相同S1=S。0.635-0.66 0.33 0.31 0.356 0.32 0.381 0.32 0.406 0.33 外八腳焊盤寬度縮小使焊盤內(nèi)距相同S1=S，原始

10、焊盤比常規(guī)值小的按1：1開，但內(nèi)腳最小值W1=0.28，最大值W1=0.330.8 0.406 0.40 0.457 0.42 0.508 0.4314外八腳焊盤寬度縮小使焊盤內(nèi)距相同S1=S，原始焊盤比常規(guī)值小的按1：1開，但內(nèi)腳最小值W1=0.36，最大值W1=0.431.0 0.508 0.50 0.559 0.52 0.6096 0.54原始焊盤比常規(guī)值小的按1：1開，但最小值W1=0.4，最大值W1=0.541.27 0.508 0.508 0.6096 0.60 0.635 0.61 0.711 0.635 0.762 0.66（W1最大值=0.7MM）3、功率晶體管 ：引腳1：1

11、開口，大焊盤先外三邊縮小5%，內(nèi)邊縮小15%，內(nèi)側(cè)切角1/4，再進(jìn)行分割處理。154、三極管SOT23：1：1 開孔 SOT89：小焊盤開1：1，大焊盤開上端2/3。5、單個(gè)焊盤不能大于3*4MM，大于的應(yīng)加筋0.3-0.5MM。6、焊盤開口倒圓角尺寸原則上不要小于0.05MM，如原始文件有小于0.05MM倒角，則直接改為方形開口。注：激光束標(biāo)準(zhǔn)直徑是0.04mm，導(dǎo)角過小會(huì)產(chǎn)生波浪狀，影響脫模。16第三部分第三部分 影響印刷質(zhì)量的因數(shù)影響印刷質(zhì)量的因數(shù)一、錫膏質(zhì)量一、錫膏質(zhì)量1、錫膏黏度（單位1Pa.s-帕斯卡秒=10泊=1000厘泊）黏度太大，對(duì)焊膏的滾動(dòng)、填充、脫模都不利，印刷出來的焊膏

12、殘缺 不全。黏度太小，容易產(chǎn)生塌邊，造成相鄰錫膏圖像的粘連。適當(dāng)?shù)酿ざ饶軌颢@得較好的印刷質(zhì)量。PS:焊膏黏度影響因素焊膏金屬粉末的含量；焊錫膏中焊料粉末含量的增加明顯引起焊膏黏度的增加。焊料粉末的增加可以有效防止印刷后預(yù)熱階段的塌落，焊接后焊點(diǎn)飽滿，有助于焊接質(zhì)量的提高。例如印刷同一厚度的錫膏，金屬粉末含量的變化就會(huì)使焊點(diǎn)不飽滿，從而導(dǎo)致焊接強(qiáng)度差。一般SMT所用的錫膏金屬成分應(yīng)為88%90%。具體如下表所示：2021年12月2日星期四焊膏中合金粉末顆粒尺寸；一般合金粉末顆粒直徑約為模板最小開口寬度的1/5。高密度，窄間距的產(chǎn)品，由于模板開口尺寸小，應(yīng)該用小顆粒金屬粉末，否則會(huì)影響印刷性和脫模

13、性。 金屬含量/%厚度/mil印刷厚度熱熔后焊料厚度合金粉末顆粒直徑選擇原則：方形開口時(shí)，合金顆粒最大直徑模板最小開口寬度的1/5；圓形開口時(shí)，合金顆粒最大直徑模板最小開口直徑的1/8；模板開口厚度，合金顆粒最大直徑模板厚度的1/3；上述規(guī)則就是通常說的三球，五球定律。粉末尺寸應(yīng)當(dāng)按質(zhì)量百分比計(jì)量，而非數(shù)量，具體如下表。溫度對(duì)錫膏黏度的影響溫度對(duì)錫膏黏度的影響很大，隨著溫度的升高，黏度會(huì)明顯地下降，因此無論是測(cè)試錫膏黏度，還是印刷錫膏過程都應(yīng)該注意環(huán)境溫度。通常印刷錫膏最佳環(huán)境溫度是233。剪切速度對(duì)錫膏黏度的影響使用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)量錫膏黏度時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速的增加，測(cè)試值明顯地會(huì)降低，這意味著隨著剪

14、切速度的增加，錫膏黏度明顯下降。PS:錫膏的流變學(xué)行為，錫膏中添加了觸變劑，故錫膏有假塑性流體特征。即隨著外力的增加，焊膏的黏度迅速下降，但失去外力作用黏度又會(huì)上升。這種性質(zhì)在印刷過程中非常重要，錫膏在受刮刀的推力作用下，其黏度下降，當(dāng)?shù)竭_(dá)模板窗口時(shí)，黏度達(dá)到最低，故能順利地通過開孔沉降到PCB板上，隨著外力停止，錫膏黏度有迅速回升，這樣就不會(huì)出現(xiàn)印刷錫磚的垮塌和漫流，從而得到良好的印刷效果。流體的黏度隨外力的增加而降低，隨外力的降低而增加，這種性質(zhì)稱為觸變性。優(yōu)良的錫膏其觸變系數(shù)較高，即錫膏在高剪切下黏度低，在低剪切下黏度高。高觸變系數(shù)的錫膏具有優(yōu)良的印刷性，并且印刷圖形有高的分辨率，錫膏圖

15、形呈現(xiàn)磚塊狀。20二、鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)二、鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)1、鋼網(wǎng)厚度、開口尺寸由于模板印刷是接觸印刷，因此模板厚度、開口尺寸的大小決定了漏印的焊膏量。模板厚度與開口尺寸的基本要求如下：開口寬度（W）/模板厚度（T） 1.5開口面積（W L）/孔壁面積2 （ W + L ） T 0.662、模板開口形狀一般來說矩形開孔比方形和圓形開孔具有更好的脫模效率。喇叭口垂直或向下時(shí)錫膏釋放順利，如果喇叭口向上則不利于錫膏釋放，造成錫膏圖形不完整3、模板開口壁的光滑度開口壁光滑，焊膏容易脫模；開口壁粗糙，影響焊膏的釋放，因此在加工PITCH間距較小的模板時(shí)，可以采用電拋光技術(shù)去除激光切割時(shí)孔壁殘留的毛刺。4、模板開口方向

16、與刮刀移動(dòng)方向通常組裝板上都會(huì)有一些四邊引腳的QFP，總會(huì)遇到一些與刮刀移動(dòng)方向垂直的模板開口，刮刀移動(dòng)方向與模板開口垂直的情況下，因刮刀通過的時(shí)間短，焊膏難以被填入，經(jīng)常造成焊膏量不足。21為了使與刮刀移動(dòng)方向垂直的模板開口取得焊膏量和刮刀移動(dòng)方向平行的模板開口取得的焊膏量相等，應(yīng)加大垂直方向的模板開口尺寸或采用45角印刷方法解決。三、印刷參數(shù)三、印刷參數(shù)1、設(shè)置前后印刷極限前后印刷極限應(yīng)設(shè)置在模板圖形前后至少20mm處，以防止焊膏漫流到模板的起始和終止印刷位置處的開口中，造成該處焊膏圖形粘連等印刷缺陷。2、焊膏的投入量（滾動(dòng)直徑）印刷過程中，焊膏長(zhǎng)時(shí)間在空氣中吸收水分或溶劑揮發(fā)會(huì)影響焊接質(zhì)

17、量。因此焊膏的投入量不要過多，但焊膏的投入量過少也會(huì)影響焊膏的填充，同時(shí)頻繁添加焊膏也會(huì)影響生產(chǎn)效率。焊膏的滾動(dòng)直接 H9-15mm較合適3、印刷速度印刷速度一般設(shè)置為15-40mm/s，有窄原件和高密度圖形時(shí)，速度要慢一些，速度過快，刮刀經(jīng)過模板開口的時(shí)間太短，焊膏不能充分滲入開口中，容易造成焊膏圖形不飽滿或漏印的印刷缺陷。4、刮刀壓力刮刀壓力一般設(shè)置為2-15kg/cm 22刮刀壓力實(shí)際上是指刮刀下降的深度，壓力太小會(huì)使模板便面留有一層焊膏，容易造成圖形粘連等印刷缺陷。因此，理想的刮刀壓力因該恰好將焊膏從模板上刮干凈。在刮刀角度一定的情況下，印刷速度和刮刀壓力存在一定的關(guān)系，降低刮刀速度相

18、當(dāng)于增加刮刀壓力。5、印刷間隙印刷間隙是指模板底面與PCB表面之間的距離，如果模板厚度合適，一般都應(yīng)采用零距離印刷，有時(shí)需要增加一些焊膏量，可以適當(dāng)拉開一點(diǎn)距離，一般控制在0-0.07mm，但要注意，過大的間隙會(huì)造成模板底面污染。5、脫模速度當(dāng)刮刀完成一個(gè)印刷行程后，模板離開PCB的瞬時(shí)速度稱為脫模速度，適當(dāng)調(diào)節(jié)分離速度，使模板離開焊膏圖形時(shí)有一個(gè)微小的停留過程，讓焊膏從模板的開口中完整釋放出來，以獲得最佳的焊膏圖形，分離速度太大時(shí)，模板與PCB之間形成負(fù)壓，焊膏和焊盤的凝聚力小，使得部分焊膏粘在模板底部和開口壁上，造成少錫和粘連。分離速度變慢時(shí)，模板與PCB之間的負(fù)壓變小，焊膏的凝聚力變大，使焊膏很容易脫離模板開口壁，印刷狀態(tài)良好。模板分離速度一般設(shè)置為2mm/s以下。23引腳間距引腳間距推薦脫模速度推薦脫模速度0.3mm0.1mm0.5mm0.40.5mm0.3mm1.0mm0.50.65mm0.5mm1.0mm0.65mm0.8mm2.0mm6、環(huán)境溫度、濕度環(huán)境溫度過高會(huì)降低焊膏的黏度；濕度過大時(shí)焊膏會(huì)吸收空