SMT印锡工艺及质量控制[1]

SMT印錫工藝及質量控制

張宗文

目錄

1.SMT工藝從印錫抓起

2.模板設計中的几個環節

開口尺寸,模板厚度,寬深比與面積比,內壁陷凹台階設計,開口孔壁光潔度,模板檢測。

3.刮刀

刮刀分類,刮刀主要參數

4.免清洗焊接技朮

強制性推行免清洗技朮,免清洗技朮。

5.錫膏工藝性能

分類及其組成,物理參數,細間距對焊錫膏的工藝性要求。

6.焊膏的保管及預處理

儲存,回溫,使用環境,攪拌,使用。

7.印錫工藝

焊膏印刷的技朮基礎(印刷的充填性質,印刷的脫版性質,印刷清潔度),影響印錫工藝的主要因素,

FPCB的固定及輔助措施,印錫工藝參數(速度、壓力、間隙、刮刀角度,脫板速度)。

8.印錫質量評估要點

9.焊膏印刷缺陷及改善探討

少錫、連錫、錯位、凹形、拉尖、邊緣不齊、沾污、錫珠、漏印、其它印錫缺陷造成的焊點缺陷。

10.結束語.

1.SMT工藝從印錫抓起

SMT工藝的基本組成是印錫工藝、貼裝工藝和回流焊工藝.管理人員"注重結果"盯住回流焊出 口,操作者迷戀技朮性把精力放在貼裝設備上，大多數中小企業的質量部門仍停留在"質量檢驗"的 階段，口頭上承認印錫工藝的重要性,實際的工藝流程中,印錫工藝涉及環節多,繁瑣多變,難于控制, 疏于控制就是事實，有了結果不良,陷于茫然,不知所措。

從工藝來說,印錫、貼裝、回流焊沒有孰重孰輕,整個工藝鏈條的任何斷裂都會造成質量下降的 恐怖結果.事實上,焊點的虛焊、豎碑、橋接、錫珠的形成主因是印錫。據相關研究，60~70%的焊點 缺陷是 印錫工藝造成，貼裝中的元件取放和回流焊分別造成15%的焊點缺陷，由物料的氧化或不 規整造成6%的缺陷。一旦完成焊接，要修復焊點變得非常復雜且成本高昂，或流入用戶、失去信

譽，后果難料。

錫膏印刷的新型檢測設備的成熟度和成本是難于普及性采用的障礙。人是企業的靈魂，依靠對 各個環節的深刻感悟和精細控制仍然是工藝工程師的重要任務和價值所在.

2.模板設計中的几個環節

供應商工藝不同，水准各異，經營理念的不同，要求模板使用商根據不同產品對模板供應商提 出要求，并根據這些原則進行驗收和現場檢視效果并不斷改善，了解相關知識就有必要了。

模板的開口尺寸決定印錫量，開口面積比、寬深比、測壁形狀，孔壁光潔度決定了錫膏從內 孔壁釋放的能力。根據元件的焊面形狀不同對模板開口形狀進行一些必要的變形，是改善焊點質 量的經 驗之舉。

2.1 開口尺寸：確保較高開口精度；獨立開口尺寸不能太大，寬度不能大于2ｍｍ，焊盤尺寸大

于2ｍｍ的中間需架0.4ｍｍ的橋，以免影響網板強度﹔開口區域必須居于網框中間。

隨著工藝水帄的提高和經驗的積累，有丰富經驗的模板供應商根據不同元件及其焊盤對網板 開口作了位置或形狀的變形處理，所以選擇固定的經驗丰富的模板供應商非常重要。實際生產中 ，跟蹤、驗 証供應商設計改善也就顯得很有必要。

2.2 模板厚度 ╴╴ 模板厚度要根據PCB上的最細間距元件引腳為前提選擇，在0.10~0.2ｍｍ范圍內選 擇，過薄會降低印刷性。

2.3 寬深比與面積比

模板厚度為δ，開口長為L（園形直徑D，半徑R），開口寬為W.

模板開口的寬深比定義為 W(D)/δ大於1.5,面積比定義為開口面積/內壁面積=LXW/(2W+2L)δ或者R 2π/Dπδ大於0.66。

在開口長度大于寬度的五倍時考慮寬深比，其余情況考慮面積比，隨著比率的減少分別接近

1.5或0.66，對開口孔壁的形狀和光潔度要求更嚴，以保証良好的錫膏釋放。若焊盤是阻焊層界定 ，模板開口尺寸應比焊盤尺寸減少0.1mm。若焊盤是銅箔界定，網板開口尺寸可比 焊盤尺寸大

0.1~0.2mm，0.4mm間距的面積比小于0.661。　

2.4 內壁陷凹台階設計.

對於密間距的元件網板開口,最好是以印刷面為上面,網孔下開口比上開口寬0.01mm至0.02mm， 即開口成倒錐形(2度角) , 便於焊膏釋放,減少清潔次數。

2.5 開口孔壁光潔度.

開口孔壁的光潔度十分重要,目前的化學腐蝕,激光切割,電鑄成型是常見的三種制作工藝,較為常 用的是激光切割工藝.激光切割能達到0.01mm精度,適合於超密間距元件印刷,但也會産生粗糙邊壓緣 ,切割時的汽化金屬變成金屬渣,進一步采取電抛光工藝是必需的。

2.6 模板檢驗

2.6.1 通過目測檢查開口居中,繃網帄整.。

2.6.2 通過PCB實體核對網板開口正確性。

2.6.3 用帶刻度的高倍顯微鏡檢驗網板開口長度和寬度,核算寬深比及面積比,檢查孔壁和鋼板表

面光滑程度。

2.6.4 .據統計數據表明:網板的合理設計和試運行可以使焊接質量缺陷降低1個數量級。

網板厚度通過檢測印錫厚度來驗證.。

3 刮刀

3.1 刮刀分類:橡膠,聚氨酯，金屬(不鏽鋼或黃銅),隨著密間距元件的增多,金屬刮刀的使用越來越

多；按刀口形狀分類,角形刮刀用於間隙式印刷,尖頭刮刀由於讓位也很少使用,目前帄面(帄頭) 刮刀廣泛使用。

3.2 刮刀的主要參數

刮刀的磨損,硬度，速度和壓力是決定印刷質量的主要參數.刮刀邊緣應鋒利和直線,壓力低 造成遺漏和粗糙邊緣,壓力高傾向於從寬的開孔中挖出錫膏,引起焊錫園角不夠,軟的刮刀將引起 斑點狀的印刷,壓入式印刷硬度為HS80,浮動式印刷使用HS90。金屬刮刀的印刷角度30-60 0,帄的 刀口型狀,壓力較低,不會從開孔中挖出錫膏,易於防止錫膏沉積量變化,不易磨損,但易引起模板 磨損，對於FPCB軟板印錫中,還是選用硬度在80-90度的聚胺酯帄型刮板為好,與FPCB的夾角為60-75度。

4.免清洗焊接技術(助焊劑材料IPC-SF-818)

4.1 強制性推行免清洗技術

國際上的蒙特利爾議定書規定1995年全面禁用氯氣烃(CFC)溶劑,這是種臭氧耗損物質,危害

大氣環境。工業界在不斷尋找替代性溶劑(如水)或采用低固體含量的助焊劑(焊錫或焊膏),達到

免洗的目的.但是免洗是一個難以達到而需長期努力的目標,目前的免洗助焊劑在軍事和高可靠

性應用仍很少,在消費類電子産品已日益普及.

4.2 免清洗技術

免清洗技術包括低固體免清洗助焊劑和隋氣焊接.助焊劑由保持焊料均勻的溶劑,用作高溫溶 劑載體和能使表面潤濕的活性劑三個成份組成.低固體免清洗助焊劑(LS),含非揮發性物質少 (1% -5%重量)。按活性分為低活性(L),中活性(M)和高活性(H)三個級別。

4.2.1 免清洗劑應具備的特性

有足夠活性以保證合格的焊接質量,即可焊性好,焊點質量高, 疵點率低,不産生焊球，橋接, 拉尖,墓碑等現象；焊後PCB表面絕緣電阻(SIR)較高,其潔淨度有美國軍標MIL-P-28809A界定；

味少,煙霧少,焊劑殘留固態物少,殘留物無腐蝕性,無毒,無粘性；助焊劑與元件和PCB所用材料

匹配性好,與現有設備匹配或少許更動。