锡膏丝印技术

板面清洁： － 尘埃。 － 残留锡膏。 － 人体油渍。
22
锡膏印刷的基板要求
solder land
Coating
solder resist
Cu land PCB
PCB
阻焊层避免高于焊盘。 足够的阻焊油印刷距离。
选择平坦的焊盘保护层：
OSP SILVER / GOLD / NICKEL TIN / LEAD HASL
橡胶刮刀 金属刮刀
60~ 90 durometer
90~120 durometer
120~180 durometer
刮刀硬度直接影响和限制工艺调制能力 ！
37
刮刀的硬度
低硬度：
需较高的刮刀压力设置。 印刷时刀锋可能会变形。
60 - 80 durometer
较易产生‘挖掘’的不良现象 。 较能跟随模板表面起伏情况。
42
新的刮刀技术
Piston
Solder Paste
PCB
Paste cassette
Transfer head
Conditioning chamber
Stencil
43
- 良好钢网的要求。 - 钢网的性能参数。 - 钢网材料和制造工艺的选择。 - 开孔设计考虑。 - 如何制定完整的钢网制作指标 ？
－ 长度 － 平面度 － 刮动速度
锡膏： － 流动性 － 黏性 － 颗粒大小 － 颗粒形状 － 新鲜度 － 挥发性
－ 手艺 － 保养工作 － 操作态度
…… 一个复杂的系统 ！
11
模板锡膏印刷的技术整合
操作知识技术
丝印机性能
正 确 的 锡 膏
位置、外形、量
锡膏性能
漏印板技术
12
模板锡膏印刷技术
锡膏必须滚动
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常用钢网材料的比较
Stainless steel
Performance
Brass
Molybdenum
Alloy 42
Nickel
Cost
Etchability Chemical resistance Mechanical strength Fine-pitch capability Note A Note A
25
防止缺锡现象
L T W H
采用良好的锡 膏和管理方法
X
Y
G
良好的模板开孔设计、 材料和制作工艺。
优化的焊盘设计
正确的工艺调制。 管制间隔时间。 适当的模板清洗。
26
锡膏量不稳定的因素
刮刀的压力不正确 （太高或太低都会）
锡膏没有滚动
不良的释放工艺调制
设备性能 和状况。 不良的模板设计 不良的基板定位系统
44
丝印钢网性能考虑
正确的锡膏量
良好的释放后外形 良好的基板界面 容易定位和印刷
可靠的焊点
可靠的硬件接触和稳定 没有焊球、短路等问题 减少清洗频率 良好的工艺管制能力
设计必须照顾到同一板上不同元件的需求 ！
45
影响钢网设计的因素
L
W
元件封装种类
X
T Y
H
G
丝印机性能 锡膏特性
焊盘的设计 元件种类的混合范围
注射方法 Dispensing
03
锡膏印刷工艺
定位
刮刀 丝网或模板 锡膏 焊盘
刮平
基板
填锡
释放
04
丝网印刷工艺
Screen Printing
一种旧技术。
SQUEEGEE SOLDER PASTE SCREEN
除了特殊用途外已被模板印刷 代替。
适合大批量生产应用。
PCB
SOLDER LAND
金属丝网较受欢迎。
一般为无接触式印刷。 金属丝以45度角为最适合。
PRINCIPLE
05
丝网印刷工艺
Screen Printing
丝网结构
印刷结果
06
锡膏量的估计
丝网厚度
D
乳 胶
丝线
丝网厚度 = ( 2 X 丝线直径 ) + D
锡膏量 = ( 2 X 丝线直径 X 开孔面积％比 ) + D
07
丝网应用的弱点
较小的有效开孔（需要更大的开孔面积）。 较昂贵的制作工艺。
·锡膏印刷和注射简介 ·印刷工艺和基板要求 ·造成工艺不稳定的因素 ·刮刀技术
01
·钢网材料和制造工艺 ·钢网开孔设计 ·丝印机的分类 ·丝印机的主要功能参数
锡膏应用工艺
常用 SMT 组装工艺中的 第一个，也可能是最难 控制的一个工艺程序。
02
锡膏应用工艺
两种常用的涂布方法
印刷方法 Printing
厚度必须配合焊盘设计和元件外形 ！
50
开孔尺寸和印刷效果
APERTURE TOO SMALL IRREGULAR SHAPE
太小
APERTURE JUST RIGHT CUBIC SHAPE
太大
太小
适当
APERTURE TOO SMALL
APERTURE TOO LARGE
PYRAMID SHAPE
DWELL TIME VS PRINT SPEED
=
20
锡膏印刷的基板要求
尺寸准确、稳定。
基板焊盘和设计和质量
设计配合模板。 和模板能有良好的接触面。 适合稳固的在丝印机上定位。
足够硬度和平坦
阻焊层和油印不影响焊盘。
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锡膏印刷的基板要求
双面板底面元件考虑： － 密度（支撑考虑） － 元件高度
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接触式和无接触式印刷
SQUEEGEE SOLDER PASTE STENCIL
接触式印刷
良好的效果但需要手艺经验。 能较好的处理微间距。 更应注意释放工艺。 对模板较少张力。
PCB
SOLDER LAND
无接触式印刷 对较不平的基板有利。 实用于释放控制较差的丝 印机。 适用于黏性较低的锡膏。 效果较差但速度较快。
如用热风整平应采用水平整平 工艺。
23
模板阻塞现象
5 分钟 2 分钟 15 分钟
24
缺锡现象
AVE. PASTE VOLUME
因素：
－ 锡膏特性。 － 锡膏状况。 － 环境条件。 － 间隔时间。 － 模板设计。 － 工艺设置。
PRINT NUMBER Printed solder volume behavior after pauses in print cycle.
SINGLE SQUEEGEE
DIRTY PROCESS
DOUBLE SQUEEGEE
CLEANER PROCESS
40
单刮刀和双刮刀
对锡膏粉粒的影响（变形）
SINGLE SQUEEGEE PUNCHING
DOUBLE SQUEEGEE PUSHING
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新的刮刀技术
密封式对锡膏有利。 内部压力增加锡膏填充效果。 工艺调制较简单。 印刷速度较快。 价格非常昂贵。 只改善部分的丝印问题。
较耐用和储存要求较松。 保养和清洗较易。 生产工艺调制较简单。
10
模板锡膏印刷是个工艺系统…...
基板： － 基板材料 － 焊盘设计 － 工艺能力 漏印板： － 材料和工艺 － 开孔设计 － 布局 － 大小和厚度 丝印机： － 可控性 － 精度 － 重复和稳定性 － 保养 刮刀和设置： － 材料和硬度 － 外形 － 设置角度 － 高度和压力 工艺操作： － 工艺知识 － 材料管理 － 监控管理
金属刮刀
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丝印的流变现象
PSQ FLIFT FNET FNET = PSQ + FLIFT
FLIFT = V x n x
where, FLIFT = V = n = V =
V x f(
)
锡膏对刮刀的浮力 锡膏在刮刀下的量 锡膏的粘性 (Viscosity) 刮刀刮动速度
= 刮刀推动的角度（对模板）
15
52
开孔尺寸
1.5 - 2 mm pad 1.5 - 2 mm pad
Typical clearance: For For 0.4 mm pad 0.4 mm pad 0.05 mm - 0.1 mm 0.015 mm - 0.03 mm
28
－丝印刮刀的种类。 －刮刀的发展。 －刮刀和流变学。 －刮刀的主要参数。 －新的刮刀技术和优缺点。
29
刮刀的种类
四边或菱形
五边、D－CUT 或单锋形
30
刮刀的种类
长条切面 聚氨基甲酸酯橡胶
金属片
31
刮刀的发展
聚氨基甲酸酯橡胶
初形
－ 较广的控制范围 － 允许较快的速度 － 处理较粘的锡膏 － 磨损较大
SCOOPED SHAPE
51
开孔考虑
长和宽的比例限制
L W
L(max.) = W + Where :
0.3 W 2 D
Min. W = 5 X solder powder size
L = Aperture length (mm) W = Aperture width (mm)
D = Stencil thickness (mm)
x n x
V
x f ( )
FLIFT FNET
在正确的刮刀高度的设置下，刮刀压力PSQ必须高于印刷时 所产生的浮力FLIFT。可以刚刚刮清钢板上的锡膏为观察准则。
18
刮刀压力的影响
压 力太 小 ‘淹盖’现 象
压力太大 ‘挖掘’现 象
19
锡膏填充和停顿时间
f ( g ) X Ppaste
dwell time ( sec )
高硬度：
稳定和较易控制。 模板的磨损较大。
120 durometer
较能防止‘挖掘’的不良现 象 。 不能跟随模板表面起伏情况。
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刮刀刀锋要求
STRAIGHTNESS
刀面平坦程度
FLATNESS
锋刃平直程度
SHARPNESS
锋利程度
< 1 powder size preferred
39
单刮刀和双刮刀
MOLYBDENUM
不锈钢
钼
49
钢网厚度
- 200 m (8 mil) 最常用。
( passive chips, large pitch ICs, BGA etc. )
- 120 / 150 (5~6 mil) m 供微细间距 。 - 常见的标准厚度有 120m, 150m, 180m, 200m, 250m. - 100 m (4 mil) 已开始被微细间距和FC应用上采用。
－ 变化的推进角度 － 较好的效果 － 对压力较敏感 控制难度较高
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刮刀的发展
金属刮刀： 聚氨基甲酸酯橡胶
解决了橡胶刮刀的‘挖掘’问题 。 简化工艺调制。 性能较稳定。 对PCB和漏印模板界面要求较高。 不适用于Step-stencil的场合。 寿命较橡胶类的长，但价格较高。 容易损坏，须小心处理。 非常通用。
适用在正常工艺范围内的现象！
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刮刀推动角度
45 o
60 o
55 o
55 o
刮刀角度（静态）不同于刮刀推动角度（动态）！
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可变刮刀推动角度
刮刀
SQUEEGEE ATTACK ANGLE
推动角度
STENCIL
漏印模板
决定因素：刮刀硬度、静态角度、压力调制、速度调制。
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刮刀的硬度
Durometer - 硬度计标度，常用于标定刮刀的硬度。
需要黏性较低的锡膏，印刷效果较差。
印刷后锡膏较易坍塌。 开孔较易阻塞。 不适合用于较微间距。
08
模板锡膏印刷
Stencil Printing
漏印模板
模板开孔
印刷Hale Waihona Puke Baidu果
09
模板锡膏印刷的好处
较好的锡膏释放。 锡膏量较易计算和控制。 能处理较微间距应用。
免去印刷中的预先填补‘Flood’的工序 。 较低的刮刀损耗。
Process window
Flooding
Paste Amount (mg/mm2)
0.8 0.7 0.6 0.5
0.4
0.3 0 2 0 4 0 6 0 8 0 100 120
Squeegee Speed (mm/s)
其他因素： 锡膏、模板厚度、开孔设计
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刮刀压力的影响
PSQ
FLIFT
= V
0.2 0.18 0.16

2 mm
d X
= 填充速度
0.14
0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 mm 0.5 mm
f (g) = Ppaste = d =
开孔外形系数 锡膏压力 模板厚度 锡膏黏性
squeegee speed ( mm/s )
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模板锡膏印刷的流体力学
PSQ FLIFT FNET FNET = PSQ + FLIFT FLIFT = V x n x
V
x f ( )
F L I F T = 锡膏的反压力。 V = 刮刀下的锡膏量。 n = 锡膏黏性。 V = 刮刀速度. = 刮刀角度.
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刮刀速度的影响
Scooping
Note A : Need electropolishing.
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钼的特性
- 自润滑特性。 - 比不锈钢密度还高。 - 耐用性能好：
- 较高的伸缩性、抗拉强度和硬度。
- 抗腐蚀力较强。 - 优良的外形或尺寸稳定性。 - 价格较不锈钢高出30 % 至 50% 左右。
48
钼和不锈钢钢网的比较
STAINLESS STEEL
锡 膏 滚动
良好的填充
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模板锡膏印刷技术
刮刀角度 刮刀速度 锡膏特性
刮刀角度 刮刀压力 锡膏特性
锡膏总受力
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模板锡膏印刷的流体力学
(sin )2
Ph V X n X
Ph = 锡膏的流体压力
V =
n = = =
刮刀下的锡膏量
锡膏粘性 Viscosity 锡膏刮动速度 刮刀角度