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SMT鋼網印刷技術-如何做好錫膏的印刷（一）
2013-12-05 13:47:14 988 0

摘要：焊膏印刷是 smt 生產中的關鍵工序，影響 PCB 組裝板的焊接質量。本文介紹焊膏印刷工藝中影響印刷質量的諸多因素，對其形成原因和機理作出分析，并針對這些要素提供了解決方案。<o:p></o:p>

隨著元件封裝的飛速發展，越來越多的 PBGA 、 CBGA 、 CCGA 、 QFN 、 0201 、 01005 阻容元件等得到廣泛運用，表面貼裝技術亦隨之快速發展，在其生產過程中，焊膏印刷對于整個生產過程的影響和作用越來越受到工程師們的重視。在行業中企業也都廣泛認同要獲得的好的焊接，質量上長期可靠的產品，首先要重視的就是焊膏的印刷。生產中不但要掌握和運用焊膏印刷技術，并且要求能分析其中產生問題的原因，并將改進措施運用回生產實踐中。<o:p></o:p>

1 焊膏的因素<o:p></o:p>

焊膏比單純的錫鉛合金復雜得多，主要成分如下：焊料合金顆粒、助焊劑、流變性調節劑、粘度控制劑、溶劑等。確實掌握相關因素，選擇不同類型的焊膏;同時還要選擇產品制程工藝完善、質量穩定的大廠。通常選擇焊膏時要注意以下因素：<o:p></o:p>

1.1 焊膏的黏度 (Viscosity)<o:p></o:p>

焊膏的黏度是影響印刷性能的最重要因素，黏度太大，焊膏不易穿過模板的開孔，印出的線條殘缺不全，黏度太低，容易流淌和塌邊<o:p></o:p>

( 1 )從 0 ℃ 回復到室溫的過程，密封和時間一定要保證 ;<o:p></o:p>

( 2 )攪拌最好使用專用的攪拌器;<o:p></o:p>

( 3 )生產量小，焊膏存在反復使用的情況，需要制定嚴格的規范，規范外的焊膏一定要嚴格停止使用。<o:p></o:p>

1.2 焊膏的粘性 (Tackiness)<o:p></o:p>

焊膏的粘性不夠 , 印刷時焊膏在模板上不會滾動 , 其直接后果是焊膏不能全部填滿模板開孔 , 造成焊膏沉積量不足。焊膏的粘性太大則會使焊膏掛在模板孔壁上而不能全部漏印在焊盤上。<o:p></o:p>

焊膏的粘性選擇一般要求其自粘能力大于它與模板的粘接能力 , 而它與模板孔壁的粘接力又小于其與焊盤的粘接力。<o:p></o:p>

1.3 焊膏顆粒的均勻性與大小<o:p></o:p>

膏焊料的顆粒形狀、直徑大小及其均勻性也影響其印刷性能 , 最近行業中由 01005 器件印發的對 3# 、 4# 、 5# 焊膏的印刷特性研究真是不少，筆者覺得某一類焊膏的焊料顆粒，型號范圍內最大顆粒的直徑約為或者略小于模板開口尺寸的 1/5, 再選用適當厚度和工藝打孔的鋼網就能達到理想的印刷效果。通常細小顆粒的焊膏會有更好的焊膏印條清晰度 , 但卻容易產生塌邊 , 被氧化程度和機會也高。一般是以引腳間距作為其中一個重要選擇因素 , 同時兼顧性能和價格。具體的引腳間距與焊料顆粒的關系如表 1 所示。<o:p></o:p>

現在很多單位都在對 01005 元件的焊盤設計規范作考慮，但首要就是結合對應設計的網板開口和選用的焊膏顆粒對印刷質量的影響作評估。<o:p></o:p>

<o:p></o:p>

1.4 焊膏的金屬含量<o:p></o:p>

焊膏中金屬的含量決定著焊接后焊料的厚度。隨著金屬所占百分比含量的增加 , 焊料厚度也增加。但在給定黏度下 , 隨金屬含量的增加 , 焊料的橋連傾向也相應增大。<o:p></o:p>

回流焊后要求器件管腳焊接牢固 , 焊量飽滿、光滑并在器件 ( 阻容器件 ) 端頭高度方向上有 1/3 ～ 2/3 高度的爬升。為了滿足對焊點的焊錫膏量的要求 , 通常選用 85% ～ 92% 金屬含量的焊膏 , 焊膏制作廠商一般將金屬含量控制在 89% 或 90%, 使用效果更好。<o:p></o:p>

2 模板的因素<o:p></o:p>

2.1 鋼網的材料及刻制<o:p></o:p>

通常用化學腐蝕和激光切割兩種方法 , 對于高精度的網板 , 應選用激光切割制作方式 , 因為激光切割的孔壁直 , 粗糙度小 ( 小于 3μ m ) 且有一個錐度。有人已經通過實驗證實針對鹽粒大小的 01005 器件，焊膏印刷有更高的精度要求，激光切割已經不能滿足，需要采用特殊電鑄，也叫電鍍。<o:p></o:p>

2.2 網板的各部分與焊膏印刷的關系<o:p></o:p>

( 1 )開孔的外形尺寸<o:p></o:p>

網板上開孔的形狀與印刷板上焊盤的形狀幾何尺寸對焊膏的精密印刷是非常重要的。在貼片的時候，高端的貼片機能精確控制貼裝壓力，目的也包括盡量不去擠壓、破壞焊膏圖案，以免在回流出現橋連、濺錫。網板上的開孔主要由印刷板上相對應的焊盤尺寸決定。一般為網板上開孔的尺寸應比相對應焊盤小 10% 。實際上不少企業在網板制作上采取的是開孔和焊盤比例 1 ： 1 ，小批量、多品種的生產還存在大量的手工焊接，筆者實驗焊接過不少 QFN 器件，用的是手工點焊膏的方法，并且嚴格控制了每個點的焊膏量，但無論怎么調節回流溫度，用 X-RAY 檢測，器件底部都存在或多或少的錫珠。根據實際情況不具備制作網板的條件，最后用器件植球的方法才達到了較好的焊接效果，但這也是滿足了特殊條件，并只能在很小批量生產時才能使用。<o:p></o:p>

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