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。

4.2.2 試驗特性

PH值須在7-7.5之間,應為中性化學品；鹵化物試驗不允許含氟化物及氯化物；以IPC-B-25標

準試驗SIR(絕緣電阻),以IPC-TM650-2.3.32進行銅鏡試驗,腐蝕試驗等等。

4.2.3 存在問題

免清洗焊劑一般選擇了低固含量,無松查,無樹脂,無鹵素,加入成膜劑,緩沖劑和中性發泡劑,

使PCB浸潤性好,塗布均勻,保證焊接質量,降低殘留物。但目前真正的免清洗助焊性能滿足上述

要求的還未研製出來。活性高的焊劑有較高可焊性,但會導致SIR值降低,産生更多腐蝕性殘留物

；固體較多的焊劑可改進泡沫特性使橋接和焊球減少,但將留下更多殘物,表面發粘,引起測試更

困難,惡化SIR值；增加泡沫劑改進了泡沫性質,使PCB表面發粘並減少SIR值。

所以,要根據産品類別合理選擇焊膏,跟蹤市場動態,隨時改進選料，並采取相應措施,彌補不

足,如波鋒焊錫池,SMT模板,夾具要清洗，環境要衛生,研究元件，PCB的可焊性,預防洗手液,化

狀品污染，修理過程中焊接的潔淨度等問題。

助焊劑與阻焊劑,免清洗焊膏與焊接流程之間的匹配還有待進一步研究和模索。

5. 錫膏工藝性能

5.1 焊膏的分類及其組成

焊膏是一種常溫下有一定粘性的膏狀流體,將電子元件粘在預定位置,經過一定的焊接工藝,

將電子元件焊接在PCB焊盤上。按熔點分類,高溫焊膏(>250℃),常溫焊膏(179-180℃),和低溫焊

膏(<150℃)；按助焊性活性分類,R級(無活性),RMA(中度活性),RA級(完全活性),SRA級(超活性)

；按清洗劑分類,有機溶劑,水清洗類,半水清洗類和免清洗類。

5.1.1 合金粉

釺焊中合金粉比重85-90%,滴注工藝用焊膏合金粉比重85-86%,網板印錫為88-91%,(有資料為

89.5-90.5%),體積比份50%。合金粉粒度愈小,粘度越大,易氧化。合金粉直經,粒度,形狀是其選擇

的指標,精細間距焊膏合金粉選擇-325/500目的球形合金粉。

5.1.2 助焊劑

由活化劑,觸變劑,基材樹脂和溶劑組成。活化劑去除被焊金屬表面,其他表面膜層，焊錫自 身外表氧化層並降低合金表面張力,促進焊錫分散及流動,還可保護金屬表面高溫下不再氧化。

觸變劑幫助合金粉末的懸浮,調節焊膏粘度及印刷性能,防止印刷中的拖尾,粘接等現象,基材樹脂

能去除氧化膜,形成保護膜防止焊接中合金粉的氧化,在免洗焊接中形成物理化學性質穩定的膜,

保護焊接部位,占助焊劑重量比的20-30%,溶劑使金屬粒形成糊狀,調和均勻,免吸潮,影響焊膏保存

期。

5.2 焊膏的物理參數

5.2.1 粘度: Pa.s (帕斯卡.秒=1牛頓/米 2。 .秒),單位時間內能維持壓強的能力。

5.2.2 觸變系數(觸變比):在快速運動狀態時粘度下降的能力。

"牛頓流體"粘度與運動速度無關,固定不變,但會隨溫度變化,如水、油等;"非牛頓流體"粘度與運動速度有關,也會隨溫度變化而變化,如潤滑膏、焊膏等。溫度下降粘度增加叫增粘作用 ，特別是即將凝結時的粘度最大。觸變系數是不同的測試條件（用粘度計旋轉數模擬焊膏的滾 動狀態）下的不同粘度的比值的對數值。

Log(n2/n1)D1,D2 兩個旋轉數

觸變比（T1）=

Log(D1/D2)n1,n2 兩個對應粘度測量值

粘度低、觸變系數低、操作性好，從印刷品質和組裝品質來看，又希望采用“高粘度、

高觸變性”。實際應用中以供應商提供的參數值為依據進行實際使用。

當前焊膏應用主流物理參數：粘度180~220ｐａ.ｓ，觸變參數0.55~0.68。

5.2.3 金屬粉顆粒直徑：直徑越小印刷性能可以提高，太小易氧化造成焊接后的錫珠。一般使

用范圍在20~40um或25~45um，供應商應提供“帄均顆粒直徑”。“顆粒直徑分布”“顆粒直徑范圍”三個參數。粒徑分布要狹窄，對其充填性、脫版性，印刷性可提高，但有文獻認為，存在一定顆粒直徑偏差，有利于印刷后強度，有抗塌邊效果。

5.3 細間距對焊膏的工藝要求

5.3.1焊膏的印刷性 ?? 印刷精度及耐塌邊性

金屬網板印刷產生的焊點高在0.1~0.3mm之間，焊膏中合金粉末直徑要求在網口最小尺寸 的1/6以下，否則發生阻塞。焊膏粘度受合金粉形狀、顆粒度、助焊劑成份及含量、溫度等影響 ，應在600~1200pa.s范圍內﹔粘度大，印刷成型好不易塌陷，適于細間距，但太大不易穿過開孔 ；粘度太低印刷成型時易流淌、塌陷，產生橋連及錫珠，影響印刷分辨率和線條帄整性。

5.3.2 焊膏的保形性

它與焊膏粘度、合金粉形狀及顆粒度分布、助焊劑含量、印刷厚度等有關。合金粉尺寸

的一致性好，可使印刷線條完整、均勻、棱角挺括，分辨率高，減少缺陷。焊膏線盤最大塌 陷應小于其寬度10%。印刷后4~8小時內應進行焊接。

5.3.3 焊膏的粘結性

焊膏對PCB和元件的粘結性良好可減少飛片和掉片，保持焊接前元件正確位置，經受焊接 中的振動和顛簸，其粘結力應大于40ｇｆ，但太大會影響脫模性,粘度值隨溫度升高而降低,攪拌也會降低粘度。

5.3.4 焊膏的殘渣可清洗性

對於實施免清洗工藝,其潔淨度應符合標準要求或顧客認可。水洗或CFC清洗都要求能有

效除掉助焊劑殘渣及附於板上的極微小焊料球。

5.3.5 焊膏的可焊性

焊膏潤濕焊接表面的能力取決於助焊劑活性和合金粉性能,通常R級(無活性)適於航天及軍 用電子,RMA級(中度)適用於軍用及專用電子，RA級(完全活性)適用於消費類電子設備。焊點 的接觸角是評定可焊性直觀而有效的方法,接觸角θ大於70°潤濕很差,工程上一般希望θ<20°。

5.3.6 焊膏不良産生錫珠的因素

含氧量過高,焊膏超期放置後粘度變大；或合金粉末氧化産生殘留顆粒;合金粉末顆粒均勻 性差,表面積越大越易氧化;合金粉氧化後可焊性降低,表面張力增大;當氧化物含量達0.5%以上 時,錫珠産生的概率很大,細間距 焊膏氧化物應小於0.03%,不能超過0.15%。助焊劑過量,印刷後 塌陷,流淌帶出錫粒焊接時形成錫球;助焊劑活性低,去氧化能力低,免清洗焊膏活性更低。回溫 不夠造成水份過量,使用時間長,也會産生錫珠。印錫工藝中的印錫邊緣脫落,網板開口與PCB間 隙太大(>0.04mm)及焊粉尺寸與開口尺寸不匹配造成漏膏,溫度曲線不合理等工藝過程都會産

生錫珠。

6.焊膏的保管及預處理《或遵循産品說明書》

6.1 焊膏的儲存

焊膏儲存在密封狀態，存放在恒溫恒濕冰箱裏,保存在0-10℃環境中,最佳狀態為4-8℃,切不 可冰凍保存,否則造成樹脂和添加劑沉澱或結晶。運輸中用絕緣材料和乾冰保護,避免過熱。實 際中,注意按産品說明書的存儲期管理,先進先出,嚴防過期。水溶性焊膏壽命為3-6個月,免清洗

焊膏為6-12個月。

6.2 焊膏的回溫/使用環境

焊膏使用前從冰箱取出,密封狀態下置於室溫25±3℃自然回溫.4-12小時(有資料稱4-6小時)

。過熱會導致助焊劑與焊膏分離,改變焊膏流動性,理想條件為濕度30-60%(最好孩子40-50%),溫 度計18-24℃,避免空氣流動,不可有冷風/熱風對吹,在密閉且空氣對流小的空間中印刷,儘量減少 光線照射時間。更不允許加熱解凍,加熱可能造成助焊劑等成份析出。未完全回溫至室溫的錫 膏會冷凝空氣中水份,造成塌陷、濺射,或在高溫下與某些活性劑反應,引起焊接不良。

6.3 焊膏使用前的攪拌

使用前要進行攪拌以保證各組分均勻分佈,錫膏印刷2-3小時後將網板上錫膏放入空瓶重

新攪拌。好的焊膏助焊劑與合金粉不易分離,産生輕微分離是可能的,經攪拌可恢復混悬狀態

。離心式自動攪拌機在25℃±3℃環境下30轉/分鍾,15分鐘攪拌可壁免人工攪拌將空氣殘留在焊 膏中,用刮刀挑起能自然分段落下即可。

6.4 焊膏的使用

印刷要保證焊膏滾動前進,直線印刷。焊膏首次投放量為印刷用量的2-3倍,塗抹長度為印 刷有效區域的長度。最初的幾次行程中,刮刀粘走焊膏,焊膏長度也比有效長度大,初次印刷3-4

次後,再評估膏量,以少量多次補充焊膏。

為了保證焊膏良好滾動,由於膏量與印刷壓力的相關性,焊膏量以在滾動印刷中形成直徑

12.7-25.4mm之間為宜。印錫3-5PCB後,要擦試網板一次。

希望下次使用的生産剩餘焊膏要密封室溫下保存,不可再放入冰箱保存,按1:2與新鮮焊膏

混合攪拌後再使用。使用後,必須將容器壁上殘留而未幹的焊膏用刮刀刮乾淨並入容器底部

的焊膏中,以免容器壁上的焊膏幹燥固化,不要將容器壁已幹化的焊膏顆粒混入焊膏中。

7.印錫工藝

7.1 焊膏印刷的技術基礎

焊膏技術涉及金屬學/粉末技術/載體/焊劑的物理,化學,熱，流變學等基礎技術。同時在

應用性(塗敷,網板印刷等)焊接性(對焊點的潤濕能力和金屬焊接),殘渣特性(焊點混合物的腐

蝕性,活性度,粘接度,硬度,清潔度等物理化學性質)及焊接接合性(機械性能,應用狀況的適應性

,抗惡劣環境等)等。

7.1.1 印刷的充填性質

這裏指焊膏往模板開口處填入狀況，幹淨、利索、適量、穩定,反之則是滲溢和模糊。

我們所要求的印刷 品質就是在正確的位置,正確的量與形狀,實行穩定性印刷。接觸式印刷

方式逐步代替了間隙式印刷。

接觸式印刷中,滾動的焊膏開始接觸開口部則充填開始，焊膏中焊料粒所特有的各種

向量流是重要因 素而不一定有必要的壓力,充填性受刮刀角度很大影響。

7.1.2 印刷的脫版性質

它大致上與印刷形狀,複制率,印刷精度有直接關係,否則變形量大,造成滲溢和模糊。

脫版作用是以基板方面的拉力優勢(面積優勢)來完成的,所謂的力主要指焊膏粘度産生的粘合力=粘度X面積,PCB基 板焊膏這個力是膏的附著力。滾動中的焊膏粘度下降(觸變性

),使滾動中的焊膏與基板上焊膏分離脫開。顯然脫板性能與網板設計和焊膏粘度及其觸變

性有極大關係。

7.1.3 印刷清潔度

焊膏印刷中的清潔性能是保持完好連續印刷狀態的十分重要因素,焊膏中的焊劑還起

到對網板和PCB基板的重要潤滑作用.也就是說這種潤滑作用對充填和脫版過程起著重要的潤滑作用,使複制率穩定.所以一般只需要擦試乾淨模板反面，否則易發生印刷塗抹,橋連等 。印刷中,複制量逐漸增多,這是無清潔的連續印刷中對焊料的吸引性減少造成的。 為了保

證印刷品質,可采取縮短模板清潔間隔,再重複調整脫版條件,否則,還會産生 殘留焊膏,印刷

量增加等傾向。

7.2 影響印錫工藝的主要因素

印錫工藝的缺陷造成60-70%的焊點缺陷。

7.2.1設計因素:PCB形狀，介質，間隔，IC定向，PCB焊盤設計，焊點形狀，外觀大小。

7.2.2印錫流程:網板的制造,PCB質量,錫膏質量；印刷設備精度,印刷參數,網板清潔度,專業

經驗和操作技能，印錫的檢測系統及方法。

7.2.3印錫工藝的工序

定位,對中,填充,刮帄和脫錫是五個主工序,擦網是次工序，每個工序還可分成若幹個細

工序，任何細工序的不成功都會造成工藝控制的失敗。

7.3 柔性印刷板(FPCB)的固定及輔助措施.

印刷機固定PCB通常有傳送導軌並定位和真空吸附固定並定位兩種.但PCB中間底部均無 支撐物,形成悬空受力變形,影響印錫和貼裝的精准度，薄形PCB和FPCB的實際操作中會采用

印制板固定在特制托板中。根據網板制造的CAD數據制造高精度托板(模板)及其定位銷，托

板厚度2mm為好,材質能承受多次熱沖擊後變形極小,以FR-4材料為好。PCB單片套上定位銷後 用薄型耐高溫膠帶固定,考慮到PCB與托板配合間隙,操作上應一致性地向一個方向靠緊。要保 證高溫膠帶受高溫後易剝離,無殘留膠劑。托板製作考慮回流焊中的元件方向,片狀元件與焊接 前進方向垂直,SOT/SOP與焊接前進方向水帄。FPCB和元件(SMD)存儲中要防濕保存,使用前進 行驅濕烘幹,FPCB在125℃條件下 烘幹時間為12小時,塑封SMD在80-120℃下烘幹16-24H。托盤 外形,邊框,尺寸,定位的一致性及其精度影響印錫及貼裝質量。

7.4 印錫工藝參數

印刷調整要充分考慮印刷壓力、間隙、壓入量的三位一體,再配合刮刀速度,刮刀角度可獲得良好的充填性能。

7.4.1 印刷速度

焊膏充填主要是充填時間、焊膏沖擊速度、焊膏粘度等因素控制。印刷速度在10-25mm/s 範圍,速度太快造成焊膏相對於刮刀滑行,而非滾動導致漏印。降低速度、加長充填時間、提高 充填性.但太慢又會降低沖擊速度,也會降低充填性,造成焊膏邊緣不整或PCB表面污染。焊膏粘 度上升,會減小對模板開口部沖擊速度,充填減少.印刷速度還與焊盤間距成正相關,與網板厚度成反向相關。

7.4.2 印刷壓力

理論上的"印刷壓力=0",會由焊膏反力,使刮刀漂浮,模板上殘留錫膏,PCB錫量不足。但壓 力太高,則PCB錫量太薄,凹塌，塗沫,增加"漏膏"污染網板反面及PCB表面的可能性,通常在 0.1 - 0.3Kgf/cm2，不少資料提及2Kgf/cm2則是氣缸壓力而不是作用於網板的壓力.一般先 調好速

度再調壓力,剛好刮淨網板錫膏則可。

7.4.3印刷模板與基板間隙

無間隙印刷中不可能絕對"0"距離,模板與基板緊貼後,手指捅住模板,無柔軟動感說明貼

緊性很好,而且必須是整體性的。

7.4.4刮刀角度

焊膏充填與充填角度關係極大,一般推薦使用固定60度(帄面型號刮刀),考慮到焊膏的滾

動性、印刷性、刮刀速度、壓力等綜合因素,細間距印刷中刮刀角度也可選擇45-50度。

7.4.5脫板速度

下降速度是對模板開口部壁面的焊膏動態進行控制,取決於印刷的難易,焊膏物理性, 模

板開口、模板內壁加工形狀及光潔度,基板表面等因素,這個下降速度調整應很慎重。一般

在0.1-0.2mm/s,太快使模板與PCB、PCB與托板間的空氣壓力變化,影響焊膏從漏孔中的脫離

並影響印刷圖形的完整性。

下降行程的最短行程確定,依存於焊膏物理性和模板張力。過短,動作完成前.PCB已高

速離開,下一個動作的轉移,焊膏的複製量、複製形狀都不穩定。

下降行程=模板厚+模板變位(撓度)+焊膏變形量，此外還與PCB尺寸有關。

8. 印錫質量評估要點

精度----正確位置,複製率----正確的量,複製形狀,時效穩定性.

8.1 錫量最佳,焊盤焊膏量0.8mg/mm2左右,細間距為0.5mg/mm2左右；

8.2焊膏複蓋焊盤面積75%以上；

8.3焊膏與焊盤錯位不大於0.2mm,細間距錯位不大於0.1mm；

8.4焊膏與焊盤對齊,尺寸及形狀相符；

8.5焊膏表面光滑且不帶有受擾區或空穴；

8.6焊膏無嚴重塌落、邊緣整齊、不污染基板。

9.錫膏印刷缺陷及改善探討

9.1少錫

9.1.1定義:焊膏複蓋焊盤的面積小於75%,焊膏厚度不夠,錫量太少。焊點後果:焊端錫量高度

不夠,端子前端無錫輸廓。由於錫量少,粘力小,不能固定元件使元器件脫落或者不能穩固 而傾斜。

9.1.2原因

9.1.2.1鋼網網孔開口偏小,網板厚度偏薄;

9.1.2.2開孔粗糙,光潔度不夠,下錫減少;

9.1.2.3鋼網網孔清潔不淨,網孔堵塞;

9.1.2.4印刷刮刀壓力過大,使印錫面周邊高,中間低,錫量少;

9.1.2.5印刷速度過快,焊膏來不及填充網孔,造成少錫;

9.1.2.6貼裝移位造成元件焊端得錫少;

9.1.2.7印錫量偏少且不均勻,回流時由於張力作用拉動元器件移位;

9.1.2.8手工修複或作業不當,使錫量擴散致少錫。

9.1.3改善

9.1.3.1適當加大鋼網開口尺寸,合理選擇鋼網厚度(另見鋼網開口方法);

9.1.3.2開口工藝采用激光加工法,對細間距的IC還需電抛光加工;

9.1.3.3增加擦拭頻度,自動擦拭後增加手動擦拭,適當時用顯微鏡檢查清洗效果;

9.1.3.4減小印刷刮刀壓力,還可增大鋼網與基板的印刷間距;

9.1.3.5調整印刷機參數設定,降低印刷速度;

9.1.3.6調整貼裝座標及元件識別方式,使元件貼在銅箔中間;

9.1.3.7適當減少印刷刮刀壓力及均勻分布頂針,使錫量增加均勻;

9.1.3.8重新清洗補錫後再裝元件。

9.2連錫/錫位/凹形/拉尖/邊緣不齊/沾污

9.2.1定義:過量的焊膏延伸出焊盤太多,焊盤複蓋區域大於兩倍焊盤面積,焊膏與相鄰焊膏或 相鄰焊盤相接觸叫連錫;

錯位:焊膏與焊盤未對齊,尺寸形狀不符,錯位大於0.2mm,細間距大於0.1mm；

凹形:焊膏表面不光滑,凹坑,空穴或受擾區(碎片);

拉尖:焊膏表面不光滑,出現尖峰,毛刺或受擾區;

邊緣不齊:邊緣嚴重塌落,錫齒,波浪狀或山坡狀或受擾區;

沾污:焊膏污染基板。

9.2.2原因

9.2.2.1錫網開口太大,網板厚度偏大;

9.2.2.2印刷機PCB厚度設置不當,鋼網與基板存在太大間距,造成焊膏過厚或向周邊擴散;

9.2.2.3印刷脫板太快扯錫,焊膏呈山坡狀或拉尖,凹形,邊緣不齊,貼裝後相鄰焊膏相連;

9.2.2.4印刷量太多,貼裝後壓塌焊膏,相鄰焊膏相連;

9.2.2.5印刷移位,造成相鄰焊膏或元件端連接;

9.2.2.6貼裝移位,特別是QFP類IC,回流後易發生引腳短路;

9.2.2.7作業不當,使焊膏相連或沾污基板。

9.2.3改善

9.2.3.1根據有鉛或無鉛及元件種類(即焊盤形狀)選擇鋼網開口尺寸和鋼網厚度,同時采用電 抛光加工方法;

9.2.3.2調整印刷機的設置數據中PCB厚度的設置值,減少印刷量;

9.2.3.3合理分布印刷頂針,再調整印刷脫板的速度與距離,保證印錫圖形的完整性和規範性, 杜絕拉尖,凹形,邊緣不齊等缺陷産生;

9.2.3.4適當增大印刷壓力,使焊膏減少,貼裝時調整貼裝行程,使元器件輕放焊膏上,不使焊膏 壓塌;

9.2.3.5調整印刷位置,必要時采用mark點識別定位印刷,增加印刷精度;

9.2.3.6調整貼裝座標或吸料位置,也可將貼裝與吸料速度調慢;

9.2.3.7加強作業手法指導,已損錫面必須修複後再投入。

9.3錫珠

9.3.1定義:由於印錫缺陷,焊接時,粘附在PCB,阻焊膜,元器件或導體上的焊料小球。

9.3.2原因

9.3.2.1焊膏接觸空氣後,錫料表面氣化可焊性降低，表面張力增大.回流後焊粒不能有效

地結合在一起形成錫珠, 焊膏從冰箱取出後沒有充分解凍或使用時間長,吸濕太重産生錫珠;

9.3.2.2印錫邊緣脫落或鋼網擦不淨,印刷時使殘留在網板背面孔壁的錫料印在基板上,回

流後形成錫珠;

9.3.2.3錫量較厚(chip)或助焊劑過量貼裝時焊膏塌陷,回流中塌陷焊膏不能收回,在元件下

形成錫粒;

9.3.2.4電解電容沾錫料,主要是由於兩銅箔錫量太多,大部分錫壓在元件本體樹脂底下,回流

後錫全部從樹脂底下溢出形成錫粒;

9.3.2.5焊膏過期粘度變大,助焊劑已沉澱或本身活性低,與錫粒不能融合在一起,回流後使

錫料擴散形成錫珠;

9.3.2.6漏膏或溫度曲線不合理也會産生錫珠。

9.3.3改善

9.3.3.1避免焊膏直接與空氣長期接觸,對停留在網板上長時間不使用的焊膏則回收在瓶內

蓋好蓋子；

9.3.3.2采用適當的方式擦拭鋼網,網板下盡量避免貼附錫箔紙;

9.3.3.3針對(chip)元件開網板時采用防錫珠開口方式,減少錫量;

9.3.3.4此類元件網板開口時通常要采用將其向外帄移03.-0.6mm的方法,使其錫量大部份印 刷在元件樹脂以外的銅箔上;

9.3.3.5更換過期焊膏,嚴格焊膏管理制度和攪拌作業。

9.4漏印

9.4.1定議:焊盤上無印刷焊膏, 導致元器件焊端無法被熔焊在基板上而漏裝(抛料)。

9.4.2原因

9.4.2.1鋼網的綱孔太小,不易下錫;

9.4.2.2漏開綱孔;

9.4.2.3綱孔未清洗乾淨,清洗後未認真檢查造成綱眼堵塞;

9.4.2.4焊膏過期、變質、攪拌不勻，使印錫不暢；

9.4.2.5擦試鋼綱時,鋼綱移位,異物堵孔。

9.4.3改善

9.4.3.1開綱孔時減少鋼綱厚度,同時采用電抛光方式,有利下錫;

9.4.3.2重新開綱孔,用基板認真確認;

9.4.3.3及時清冼,並鏡檢;

9.4.3.4擦試時加強確認;

9.4.3.5更換過期的焊膏.合格的溫度/濕度條件下,按作業標準進行焊膏攪拌和印錫作業。

9.5其它印錫缺陷造成焊點缺陷

9.5.1吊橋(立碑、墓碑):元件一端脫離基板銅箔.

9.5.1.1原因:鋼綱松動,刮刀刮動時,鋼眼變形,印錫量不均,熔焊後元件堅立;

9.5.1.2改善:生産前確認鋼綱有無松動,否則重新傰綱。

9.5.2浮高:元件本體和焊端未貼緊基板銅箔.

9.5.2.1原因:印錫較厚;

9.5.2.2改善:減少印錫量。

9.5.3假焊/未焊:焊端與焊盤未被熔焊在一起.

9.5.3.1原因

A.chip類元件兩端印錫量不均勻,熔焊中錫量多的一側張力大於另一側,使錫量少的一 側造成未焊或假焊;

B.元件貼裝偏移(排阻和1005尤甚),焊膏在熔焊的凝固過程中,錫量多的一側的牽扯力 大於另一側,拉動元件向錫多一側移動形成;

C.焊膏超過印刷至回流的使用有效期,回溫時焊膏不能與焊端完全熔化形成焊錫不良;

D.焊膏過期,回溫時由於焊膏焊料已變質,不能與元件焊端完全熔焊形成未焊/假焊。

9.5.3.2改善

A.均勻分布頂針,使錫量均勻,同時確認刮刀的變形、磨損情況,更換不良刮刀;

B.逐點校准貼裝位置;

C.控制印刷至回流的時間,采用一體化生産,減少印錫後的焊膏接觸空氣的時間;

D.更換過期的焊膏,嚴格執行焊膏的管理制度及先進先出原則。

9.5.4脫落:已過爐元件脫離焊盤銅箔

9.5.4.1原因:焊膏印刷後超過印刷到貼裝的有效期,由於放置時間過長,焊膏硬化,貼

裝時焊膏已無粘性將元件固定而使元件脫離銅箔。

9.5.4.2改善:生産時,嚴格按管理制度規定的印刷到貼裝的有效期內進行貼裝,避免批

量印錫再等待貼裝.對超過期限的焊膏必須進行清洗後再印錫。

9.5.5漏銅(漏黃):回流後,焊盤銅箔有少部份沒有上錫而露出.

9.5.5.1原因:鋼網網孔開口大小,未按100%開口,形成漏印或印錫移位所致；

9.5.5.2改善:加大網孔,調整印錫位置。

10.結束語

印錫工藝是一個都認為重要又疏於控制,其技術綜合性特強,同一缺陷可由多種因素影響的 工藝過程，盲目隨機調試成功機會較小.過程中的若干參數難於檢測,難於觀察,也難於控制。

一個好的工藝工程師具備工藝設計,工藝設置,工藝調製,工藝管制和工藝診斷知識,不斷積累 工藝理論知 識和實踐經驗，越深入觀察力越強,就有能力判斷問題的穩定性而不作盲目調整,學習詳細的工藝機理是一成功的關鍵。

2005-12-18