提高锡膏印刷生产效率的工艺改进

提高锡膏印刷生产效率的工艺改进
【摘要】本文主要针对提高锡膏印刷生产效率的工艺改进展开了探讨，分别对模板设计与视觉扫描、改善印刷设备、改进清洗工序和优化印刷工艺作了详细的阐述，以期能为真正提高锡膏印刷的生产效率而提高有益的参考和借鉴。

【关键词】锡膏印刷;生产效率;工艺改进
一、前言
随着国产锡膏印刷机的性能和品质与国际一流品牌的差距日益缩小，具有明显价格优势的国产锡膏印刷机被国内电子制造行业广泛应用，相比较人工或半自动印刷，其印刷质量的稳定性和对生产效率的提升都是不争的事实。

根据行业数据统计，在SMT生产过程中，60%的品质问题都是由印刷不良导致，进而也拖累了SMT的整体生产效率提升。

如何降低印刷不良提高印刷效率，本文力图从优化设计和工艺改进角度进行探讨，相信对业内有关人士能有一定的帮助。

二、不断优化模板设计以及对准视觉扫描定位
模板印刷工艺中，如果焊膏被刮刀推入模板开孔，同时出现转移，焊膏转移到印制电路板上。

主要影响焊膏印刷的因素以下几点：首先是模板开孔尺寸的发小，这决定着焊膏印刷量的多少;其次是模板开口的纵横比大小、宽厚比大小以及面积比大小;再次是焊膏印刷精度高低;最后是开孔壁的几何形状以及其光洁度的好坏，会直接影响到焊膏脱模质量的好坏以及脱模速度的快慢。

所以，如果在待加工产品上有以下高密度多引脚封装器件的时候：BGA、CSP、FCOB、多芯片组件（MCM）等。

就需要模板制造工艺越过激光或电铸成型工艺，在最后还要采取电抛光工艺。

分析实际情况，如果还需要得话就进行镀镍、锥形开孔工艺，有利于提升高孔壁光洁度。

各种不同雷劈的处理工艺模板入图1所示。

图1 不同工艺模板示意图
模板设计中最重要的指标就是模板厚度，在厚度上，不一致的元器件所要求的厚度是不一致的。

例如：CSP要求的厚度一般在0.10mm至0.13mm之间，BGA 要求的厚度一般在0.13mm至0.15mm之间，而0603以上元件要求的厚度一般则是在0.15mm以上。

这样一来就造成了模板厚度选择困难。

除此之外，因为模板薄，在进行印刷的时候需要避免焊膏从开孔中掏出，CSP和BGA一般是以一比一的比例进行印刷的。

但是，因为CSP较小，其实际印刷需要比凸起尺寸大，一般是在0.05mm至0.076mm之间。

这样一来，就使再流焊后的器件支撑高度比原来的高，有利于他死额很难过其高热适应性。

所以，制造模板一般可以使用局部减薄或者是局部增厚的方法。

1）首先需要凭借视觉扫描系统来有效的对准漏板开孔和电路板上焊盘图形。

具备的对准系统一定要有全集成图像识别处理的功能，接下来就需要按照扫描得出的结果，通过印刷机的计算机控制系统分析，
2）按照待生产的PCB类别、刮刀以及焊膏的相关重要的技术参数进行迅速优化选择，最后选择出一系列科学合理的印刷行程、印刷间隙、刮刀速度、刮刀压力、脱模速度等重要的工艺参数。

3）通过印刷设备自身的2D激光检测系统以及3D激光检测系统可以很快的检测出锡膏印刷的质量，进一步确定先进组装是否满足基本条件，是否可以满足印刷精度的标准需要。

三、不断改善和创新印刷设备
印刷机是焊膏印刷的主体设备，发挥着非常重要的作用。

印刷机的工作效率直接影响到焊膏印刷的整体生产效率。

目前，不断改善印刷机的生产效能的主要途径有以下几种：
1.实现双路输送PCB
想要有效的提升生产的效率，避免生产设备占地面积过大。

如果还使用传统形式的单路传送PCB运行模式是不可行的。

一个新型的SMT模板印刷设备的出现，综合了传统的单路输送、印刷PCB向双路输送跟印刷PCB方向发展的需要。

与此同时，也满足了双路贴装以及焊接的实际需要。

双路输送PCB从根本上保留了印刷机主要性能，在这个前提下，把传统的输送和印刷单路结构转变为双路运行结构，实现了结构的优化。

所以，双路输送PCB能够进行双路PCB的输入、定位、印刷、检测以及校正。

进行双路PCB的生产效率相比单路结构的印刷机的生产效率提升了一半以上。

2.智能化印刷系统
在计算机的高速运算能力以及先进的视觉算法的基础上，新型印刷机得到了空前的发展和进步，可以更加方便、更加准确地对准模板和PCB，其运动加速度曲线也可以有效的提升各个轴的运动精度以及对应的重复精度。

智能化印刷系统通过四轴同时驱动，有利于提升速度控制的能力。

在智能化软件的控制前提下，可以实现多个印刷动作同时进行，有利于生产效率的有效提升。

在进行连续印刷的过程中，智能化印刷系统可以根据实际情况提供一个最优的支撑方案，可以实现Y轴以及Z轴的PCB定位夹具的独立控制。

如果实际情况需要，就可以配备自动焊膏点涂装置来辅助涂覆焊膏，通过在线SPC数据采集系统可以实现检测数据整理，之后将这些信息数据反馈到相应的智能系统中，由系统进行及时正确的调整以及修补。

与此同时，还要深入分析外在环境变化情况，按照闭环控制生产环境来实现模板印刷的高质量以及高效率。

3.封闭的工作环境
在已有的焊膏印刷过程中，就算在印刷机内腔达到了高效的环境控制的相关要求，但是，焊膏仍然长期被暴露在开放环境下。

根据相关调查显示，因为焊膏长期暴露在开放环境下，导致印刷缺陷的大量产生。

随着社会的发展，DEK和MPM公司向市场上推出了RheoPump封闭挤压式印刷头以及ProFlow封闭挤压式印刷头（如图2所示）。

这两种类型的印刷头其结构以及其操作过程都是不一致的。

但是，这两个印刷头的最终目的以及其作用的效果大致上是一致的。

也就是说，这两种印刷头可以通过封闭挤压的方法来实现保护焊膏免受污染，有效的提升焊膏的利用效率，可以有效的节约百分之五十的焊膏。

同时还可以延长焊膏的使用寿命，避免产生相应的有害焊膏废料，降低了焊膏浪费率，消除影响焊膏印刷的因素，使焊膏的转移特性得到了有效的改善。

在使用之后，还不需要清洗模板，产品转换周期加快。

可以有效的缩短添加焊膏所耗时间，有效的提升生产效率。

图2 ProFlow封闭挤压式印刷头、
RheoPump封闭挤压式印刷头示意图
四、不断更新清洗工序
清洗工序对高精度高效率印刷工艺中的清洗工序是一个非常重要的组成部分，发挥着不可或缺的重要作用。

清洗工序决定了焊膏印刷工作进行情况的好坏，一个优秀的清洗工序可以保证焊膏印刷工作无故障高质量地顺利进行。

但是，优于模板背面残余的焊膏没有办法及时的发现和处理，导致整个产品存在很大的隐患。

所以，提高清洗工序的时效性是非常重要的。

首先，通过真空吸力以及纸架跟模板底部的压力的增大，改进系统性能可以实现加快擦拭速度的最终目的;其次，清洗头的设计需要符合发展的需要，同时可以支持各种清洗，减少清洗的次数以及更换频率;再次，清洗头覆盖模板表面的有效面积的扩大，可以有效的缩短整体所需时间;最后，对清洗头增加横向的擦洗动作，加快清洗的速度，为清洗效果和节省擦拭纸提供切实的保障。

五、不断优化印刷工艺
影响其印刷生产效率的原因主要有以下几个方面：模板底部清洗时间以及其清洗频率的长短、PCB的传送时间以及等待时间、印刷速度以及行程、在印刷后2D检测时间以及3D检测时间、补充耗材的时间以及频率等[1]。

通过分析实际情况，采取相应科学有效的措施来缩短这些因素所耗时间，叠加这些因素所耗时间可以有效的提升印刷的生产效率。

在印刷的过程中，印刷工艺师需要在进行印刷工作的前期按照模板种类、间距、开孔尺寸以及焊膏的最低用量等通过SPC 程序分析出这些因素的极限值，进一步确定每次模板底部清洗之间的最大间隔时。

被确定的时间就是满意的印刷结果对应工艺能忍受的时间。

如此一来，印刷工艺师就可以将之前耗费的清洗时间转移到尽可能多的PCB上。

在进行模板清洗的同时，可以同时进行PCB的传送以及PCB印刷后的检测工作，有利于缩短一次PCB的传送以及PCB印刷后的检测耗时。

一般来说，PCB
的传送以及PCB印刷后的检测消耗时间是共同进行的，在两者耗时上，可以选择其中之一来。

这就要求印刷设备具备多轨道分段运行功能，同时也要具备相应的使用性，便于将自身最大使用价值发挥出来。

除此之外，在符合相关标准的前提下，尽可能的放大检测权限，有效的提升产品的直通率。

六、总结
综上所述，锡膏印刷工艺有着非常显著的优点，但事物是辩证统一的，也就是说锡膏印刷工艺也存在相应的缺点[2]。

所以，我们要不断创新和改进锡膏印刷工艺，借此提升印刷的生产效率。

本文分析了如何有效的提升锡膏印刷的生产效率，同时进行相关工艺的更新改进，借此对锡膏印刷工艺的改进以及进步提供相应的借鉴以及参考。

参考文献
[1]段超.SMT锡膏印刷制造过程质量影响因素分析[J].科技视界，2013（24）.
[2]金茜，钱晓耀，洪涛.DOE在SMT丝网印刷中质量改进的应用[J].电子质量，2009（09）.。