淺談SMT印刷工藝畢業(yè)論文

1、作者學(xué)號系部專業(yè)題目淺談SMT印刷工藝指導(dǎo)教師評閱教師完成時間：畢業(yè)設(shè)計(論文)中文摘要（題目）：淺談SMT印刷工藝摘要：印刷主要目的是將焊膏（錫鉛膏狀物）涂敷于PCB板上，使貼片工序貼裝的元器件能夠黏在PCB焊盤上。當(dāng)前，用于焊膏印刷的印刷機品種很多，以自動化程度來分類，可以分為手動印刷機、半自動印刷機、全自動印刷機三類。印刷設(shè)備對于SMT 生產(chǎn)的效率和品質(zhì)有著至關(guān)重要的影響，印刷設(shè)備的選擇以及程序的優(yōu)化很大程度上決定了SMT生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量，如影響印刷質(zhì)量和效率的印刷參數(shù)有刮刀壓力、分離速度、分離間隙等，此外，通過對印刷結(jié)果產(chǎn)生的不良分析可以通過優(yōu)化編輯的程序來提高印刷質(zhì)量等一系列問題。本

2、文探討了SMT印刷設(shè)備的流程以及印刷過程中的質(zhì)量控制等，另外還介紹了印刷設(shè)備的結(jié)構(gòu)和印刷設(shè)備在印刷過程中常見故障的分析和解決方法。關(guān)鍵詞：SMT 印刷機 工藝畢業(yè)設(shè)計(論文)外文摘要Title :Discussion on SMT Printing ProcessAbstract:The main objective is to solder paste printing ( tin paste. ) coating on the PCB board, the patch process mount components can be stuck to the PCB pad. Current

3、, used for solder paste printing machine for many varieties, the degree of automation to the classification, can be divided into manual printing machine, printing machine, automatic printing machine three class. Printing equipment for SMT production efficiency and quality is having crucial effect, p

4、rinting equipment choice and the optimization procedure is largely determined by SMT production yield and quality, such as the impact of quality and efficiency of printing printing parameters with squeegee pressure, speed of separation, separation and so on, in addition, the printing results adverse

5、 analysis can be achieved by optimizing editing procedures to improve the quality of the printing and a series of problems.This paper discusses the SMT printing equipment structure design and the main working procedure and quality control in the printing process, the paper also introduces the struct

6、ure of printing equipment and printing equipment in the printing process of the common fault analysis and solutions.Keywords:SMT,Printing Machine,Technology目錄1 引言2 印刷機的組成及設(shè)備簡介印刷機的組成印刷設(shè)備簡介3 錫膏簡介錫膏的成分影響錫膏粘度的因素錫膏的有效期限及保存及使用環(huán)境4 印刷機印刷流程及作用5 印刷工藝參數(shù)設(shè)置6 影響印刷質(zhì)量的因素7 印刷缺陷分析及預(yù)防對策結(jié)論致謝參考文獻(xiàn)結(jié)論致謝參考文獻(xiàn)1 引言進入21世紀(jì)以來，中國電

7、子信息產(chǎn)品制造業(yè)加快了發(fā)展步伐，每年都以20%的速度高度增長，成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，整體規(guī)模連續(xù)3年居全球第2位。隨著電子制造業(yè)的高速發(fā)展，中國的SMT技術(shù)以及產(chǎn)業(yè)也同樣迅猛發(fā)展，整體規(guī)模也居世界前列。電子產(chǎn)品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已無法縮小。印刷主要目的是將焊膏（錫鉛膏狀物）涂敷于PCB板上，使貼片工序貼裝的元器件能夠黏在PCB焊盤上。當(dāng)前，用于焊膏印刷的印刷機品種很多，以自動化程度來分類，可以分為手動印刷機、半自動印刷機、全自動印刷機三類。印刷設(shè)備對于SMT 生產(chǎn)的效率和品質(zhì)有著至關(guān)重要的影響，印刷設(shè)備的選擇以及程序的優(yōu)化很大程度上決定了SMT生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量，如影響印刷質(zhì)量

8、和效率的印刷參數(shù)有刮刀壓力、分離速度、分離間隙等，此外，通過對印刷結(jié)果產(chǎn)生的不良分析可以通過優(yōu)化編輯的程序來提高印刷質(zhì)量等一系列問題。2 印刷機的組成及設(shè)備簡介印刷機的組成印刷機是把一定的錫膏量按要求印刷分布到PCB（印制線路板）上的過程。它為回焊階段的焊接過程提供焊料，是整個SMT電子裝聯(lián)工序中的第一道工序，也是影響整個工序直通率的關(guān)鍵因素之一。無論哪種印刷機，都是由機架、印刷工作臺、模板固定機構(gòu)、印刷頭系統(tǒng)以及其他保證印刷精度而配備的選件，如定位系統(tǒng)，擦板系統(tǒng)、測量系統(tǒng)等組成的。印刷設(shè)備簡介當(dāng)前，用于焊膏印刷的印刷機品種很多，以自動化程度來分類，可以分為手動印刷機、半自動印刷機、全自動印刷

9、機三類。手動印刷機(如圖2.1所示)的各種參數(shù)和動作均需要人工調(diào)節(jié)與控制，通常僅用于小批量或者難度不高的產(chǎn)品。半自動印刷機（如圖2.2所示）除了PCB裝夾過程是人工放置以外，其余動作均由機器連續(xù)完成，但第一塊PCB與模版的窗口位置是通過人工來對準(zhǔn)的。通常PCB是通過印刷機臺面上的定位銷來實現(xiàn)定位對準(zhǔn)的，因此PCB版面上應(yīng)沒有高精度的定位孔，以供裝夾用。圖2.1手動印刷機圖2.2半自動印刷機全自動印刷機（如圖2.3所示）通過帶有光學(xué)對中系統(tǒng)，通過對PCB和模板上的對中標(biāo)志（Fiducial Mark）的識別，可以實現(xiàn)模板開口與PCB焊盤的自動對中。印刷機一般的重復(fù)精度可達(dá)到±，在配有P

10、CB裝夾系統(tǒng)后，能實現(xiàn)全自動運行。但印刷機的多種工藝參數(shù)，如刮刀速度、刮刀壓力、模板與PCB之間的間隙仍然需要人工來設(shè)定。圖2.3全自動印刷機印刷機中，PCB放進和取出的方式有兩種，一種是將整個刮刀機構(gòu)連同模板抬起，將PCB放進和放出，PCB定位精度取決于轉(zhuǎn)動軸的精度，一般不太高，這種方式多見于手動印刷機和半自動印刷機；另一種是刮刀機構(gòu)和模板不動，PCB平進與平出，模板與PCB垂直分離，這種方式定位精度高，多見于全自動印刷機。3 錫膏簡介錫膏的成分錫膏是將焊料粉末（如圖3.1所示）與具有助焊功能的糊狀助焊劑（松香、稀釋劑、穩(wěn)劑等）混合而成的一種漿料。就重量而言，8090%是金屬合金就體積而言，

11、50%金屬50%焊劑圖3.1錫膏顆粒金屬合金以往，焊料的金屬粉末主要是錫鉛（Sn/Pb）合金粉末，伴隨著無鉛化及ROHS綠色生產(chǎn)的推進，有鉛錫膏已漸漸淡出了SMT制程，對環(huán)境及人體無害的ROHS對應(yīng)的無鉛錫膏已經(jīng)被業(yè)界所接受。 目前，ROHS無鉛焊料粉末成份，是由多種金屬粉末組成，目前的幾種無鉛焊料配比共晶有，錫Sn-銀Ag-銅Cu、錫Sn-銀Ag-銅Cu-鉍Bi、錫Sn-鋅Zn，其中錫Sn-銀Ag-銅Cu配比的使用最為廣泛。錫Sn-銀Ag-銅Cu：具有良好的耐熱疲勞性和蠕變性，熔化溫度區(qū)域狹窄；不足的是冷卻速度較慢，焊錫表面易出現(xiàn)不平整的現(xiàn)象。錫Sn-銀Ag-銅Cu-鉍Bi：熔點較Sn-Ag

12、-Cu合金低，潤濕性較Sn-Ag-Cu合金良好，拉伸強度大；缺點熔化溫度區(qū)域大。錫Sn-鋅Zn：低熔點，較接近有鉛錫膏的熔點溫度，成本低；缺點是潤濕性差，容易被氧化且因時間加長而發(fā)生劣化。如表3.1所示就是不同合金焊料的熔點溫度比較。焊料合金成分熔點溫度及其范圍227225217217210216SnBi5Ag1203211表3.1不同合金焊料的熔點溫度比較.2助焊劑主要作用使金屬顆粒成為膏狀，以適應(yīng)印刷工藝；控制錫膏的流動性；清除焊接面和錫膏的氧化物，提高焊接性能；減緩錫膏在室溫下的化學(xué)反應(yīng)；提供穩(wěn)固的SMT貼片時所需要的粘著力。影響錫膏粘度的因素錫膏合金粉末含量對粘度的影響，錫膏中合金粉末

13、的增加引起粘度的增加。錫膏合金粉末顆粒大小對粘度的影響，顆粒度增大時粘度會降低。溫度對錫膏粘度的影響，溫度升高粘度下降，印刷的最佳環(huán)境溫度為23 ±3 。剪切速率對錫膏粘度的影響，剪切速率增加粘度下降。如圖3.2所示就是不同因素對焊膏粘度的影響。圖3.2不同因素對焊膏粘度的影響一般錫膏在密封狀態(tài)下，010條件下可以保存6個月，開封后要盡快使用完；錫膏的使用環(huán)境是要求SMT車間的溫度為：2226，濕度為：4060。未開罐冷藏保存時間制造日期后4個月未開罐環(huán)境溫濕度下保存時間48小時回溫時間使用前應(yīng)回溫4小時以上（根據(jù)各錫膏廠商的規(guī)定攪拌時間回溫OK的錫膏在開罐首次使用前須攪拌機攪拌5分

14、鐘開罐后一次未全部用完旋緊罐蓋在環(huán)境溫濕度下的放置時間18小時在絲網(wǎng)上的使用時間12小時印刷后錫膏在線上停留時間2小時開罐后至回流前的時間18小時回溫時間+開罐后至回流前的時間48小時錫膏有效期及保存使用環(huán)境4 印刷機印刷流程及作用來板檢測進板對中印刷出板檢測流入下道工序圖4.1印刷機印刷流程印刷機的作用主要是將焊膏（錫鉛膏狀物）涂敷于PCB板上，使貼片工序貼裝的元器件能夠黏在PCB焊盤上。印刷機印刷流程大致可分為來板檢測、進板、對中印刷、出板、檢測流入下道工序等（如圖）。一般對于SMT行業(yè)行業(yè)來說來料的好壞直接影響到生產(chǎn)出來的產(chǎn)品的質(zhì)量的好壞，所以工廠對于來料的檢測是必不可少的一個環(huán)節(jié)，在這

15、里本文就側(cè)重講一下印刷機的來料檢測也就是對電路板（PCB板）的檢測，印制電路板是一個產(chǎn)品能夠正常運行的基礎(chǔ)所以保證一塊電路板的良好也是保證生產(chǎn)出來的產(chǎn)品正常的一個前提，檢測一塊電路板的好壞只要觀察電路板板面的電路是否完整如果有斷線的情況是堅決不能用的，還有板面是否干凈等。下一個過程就是進板，一般工廠里都是自動化的流水線印制電路板一般都是由光學(xué)傳感器通過軌道傳送到機器里的。緊接著就是對中印刷了，對于手動和半自動的印刷機來說對中就是人工對中，但對于全自動印刷機來說只要就是通過光學(xué)對中，對中前電路板和絲網(wǎng)上都有Mark點當(dāng)板子進入到機器的時候光學(xué)攝像頭就會到板子和絲網(wǎng)之間如果兩個Mark點和電腦里事

16、先儲存的影響重合那么就能夠?qū)χ型瓿扇缓筮M行焊膏的印刷。出板就是和進板的過程一樣的在此就不多說的。最后就是檢測進入下道工序，有的公司會在印刷機后面加一臺AOT（自動光學(xué)檢測儀）機器進行印刷檢測這樣就能保證印刷這道工序不會向下道工序傳送不良印刷的電路板。5印刷工藝參數(shù)設(shè)置在表面組裝細(xì)間距等要求下，印刷過程涉及的工藝參數(shù)非常多，每個參數(shù)調(diào)整不當(dāng)都會對組裝質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。只要參數(shù)有刮刀壓力、刮刀速度、刮刀選擇、分離速度、印刷間隙、印刷行程、清洗模式及頻率等。印刷行程。為避免焊膏造成浪費及浪費印刷時間，印刷前一般需要設(shè)置前、后印刷極限，即確定印刷行程。前極限一般在模板圖形前20mm處，后極限一般在模

17、板圖形后20mm處。印刷速度。印刷速度一般設(shè)置為15mms100mms。有細(xì)間距、高密度圖形時，速度要慢一些。刮刀壓力。刮刀壓力一般設(shè)置在26kgc，具體刮刀壓力要根據(jù)實際生產(chǎn)產(chǎn)品的要求而定。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，降低印刷速度相當(dāng)于增加壓力，適當(dāng)降低壓力可起到提到印刷速度的效果。印刷間隙。印刷間隙是指模板裝夾后模板地面與PCB表面之間的距離（刮刀與模板未接觸前）。分離速度。當(dāng)刮刀完成一個印刷行程后，模板離開PCB的瞬時速度稱為分離速度。適當(dāng)調(diào)節(jié)分離速度，使模板離開焊膏圖形時有一個微小停留過程，讓焊膏從模板的開口中完整釋放出來（脫膜），以獲最佳的焊膏圖形，有細(xì)

18、間距、高密度圖形時，分離速度要慢一些。刮刀角度。刮刀角度一般為45°60°，此時，焊膏具有良好的滾動性。清洗模式和清洗頻率。經(jīng)常清洗模板地面也是保證印刷質(zhì)量的因素。在印刷過程中對模板底部進行清洗，消除其底部的附著物，以防止對PCB的污染。清洗通常采用無水乙醇作為清洗液。模板清洗方式有濕干、濕真干等。6 影響印刷質(zhì)量的因素影響焊膏印刷質(zhì)量的因素有很多，概括起來可包括8個因素，分別為人、環(huán)境、印刷電路板、印刷電路板、印刷機、模板、滾筒（刀）、焊膏材料和印刷參數(shù)。模板對焊膏印刷質(zhì)量的影響?；鶞?zhǔn)點設(shè)置；模板開口的外形尺寸及開口形狀；模板厚度；焊膏對焊膏印刷質(zhì)量的影響。焊膏的密度；焊

19、膏的粘性；焊膏顆粒的均勻性與大??；焊膏的金屬含量；印刷工藝對焊膏的影響有刮刀壓力、印刷速度、印刷行程、刮刀的參數(shù)、分離速度等。其他對焊膏印刷質(zhì)量的影響。在印刷高密度細(xì)間距產(chǎn)品時，印刷機的印刷精度和重復(fù)印刷精度也會起到一定的作用。7 印刷缺陷分析及預(yù)防對策焊膏橋連(如圖7.1所示)圖7.1橋連原因分析：刮刀硬度過小，反面支撐不足。刮刀硬度偏低將導(dǎo)致焊膏不易成形，脫膜時不能保持焊膏印刷形狀，外觀模糊；焊膏粘度過低；印刷焊膏厚度過高；模板不清潔。解決措施:選用較硬刮刀，提高支撐力度；可以通過改變攪拌速度、增加焊膏中的金屬含量比例、降低合金粉末的粒度、降低工作環(huán)境的溫度等來調(diào)節(jié)；可以通過調(diào)整印刷間隙、

20、選用較薄的模板、減少施加的印刷壓力等改變清洗模式、增加清洗頻率使模板背面保持清潔。焊膏印刷拉尖（如圖7.2所示）圖7.2焊膏拉尖原因分析：離網(wǎng)不良，易造成焊膏不易從模板窗口分離，污染模板，形成拉尖；印刷平面不平行，影響印刷厚度；網(wǎng)板開口面有凹凸不平，焊膏不易分離，造成拉尖；印刷間隙不良；焊膏黏度太大。解決措施：改善印刷機的分離速度；調(diào)整印刷機的水平度；提高網(wǎng)板窗口四壁的精度、降低其粗糙度；改善印刷間隙；選用合適黏度的焊膏。焊膏印刷厚度太薄原因分析：網(wǎng)板太??；焊膏流動性差，不易在模板上滾動，從而導(dǎo)致焊膏印刷太??；印刷間隙太小。解決措施可以適當(dāng)調(diào)整增加模板厚度，或局部增加模板厚度；更換焊膏，選擇流

21、動性好的焊膏；適當(dāng)增加印刷間隙，提高印刷機的準(zhǔn)確度。焊膏印刷偏移（如圖7.3所示）圖7.3焊膏印刷偏移原因分析：網(wǎng)板位置偏離或制造尺寸誤差；PCB制造尺寸誤差；印刷壓力過大；浮動機構(gòu)調(diào)節(jié)不平衡。解決措施：選用制造精度高的PCB；降低印刷壓力；調(diào)好浮動機構(gòu)的平衡。漏印、印刷不完全（如圖7.4所示）圖7.4漏印、印刷不完全原因分析：模板漏孔堵塞；分離速度過慢。焊膏在常溫下具有一定的黏度，分離速度過慢將導(dǎo)致焊膏不能良好的脫網(wǎng)，不僅使焊盤得不到足夠的焊膏，印刷不完全；模板開口偏小或位置不對；焊膏滾動性不好。解決措施:更換模板清洗模式及頻率，擦拭模板底部；提高分離速度；改變模板開口尺寸與形狀；刮刀印刷速度可以改變焊膏的滾動性，減慢印刷速度，適當(dāng)增加刮刀延時，使刮刀上的焊膏充分流到模板上，可改善其滾動性。焊膏黏著力不足原因分析：焊料粉末粒度太大；操作環(huán)境溫度和濕度偏高，風(fēng)速大；攪拌不均勻。解決措施：選擇合適粒度的焊膏；生產(chǎn)車間的環(huán)境一般為23±2，相對濕度在60%RH一下，放靜電，防塵，盡量做到無風(fēng)，減少焊劑的揮發(fā)；焊膏攪拌時間過長，造成黏度下降；攪拌時間過短，攪拌不均勻，部分焊膏不能完全浸潤。PCB表面沾污原因分析：PCB表面有較多的殘余焊膏粒