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SMT关键工序的工艺控制--印刷篇

Release time: 2022-5-10 frequency :

SMT加工关键工序为锡膏印刷、设备贴片和回流焊接,据资料统计,在PCB设计正确、元器件和印制板质量有保证的前提下,PCBA 组装中存在的质量问题约有70%与印刷工艺控制相关。

一、了解印刷原理,提高印刷质量
锡膏&红胶是具有一定粘度的触变流体,当刮刀以一定的角度和速度向前移动时,对其产生压力推动锡膏在刮板前滚动,使锡膏注入网孔或漏孔所需的压力,锡膏的粘性摩擦力使刮板与网板交接处产生切变,切变力使锡膏的粘性下降而顺利地注入网孔或漏孔到PCB上焊盘上。

二、影响印刷质量的主要因素--钢网质量
钢网(也称模板)是接触印刷,其厚度、开口尺寸&形状及其开口壁光滑度确定了锡膏90%的印刷质量(其他尚有刮刀速度、脱模等参数设置),锡膏过多会产生桥接、短路等,过少又会产生焊锡不足或虚焊等。
1. 通常情况下,钢网厚度的选择以PCB上满足最细间距的QFP/QFN/BGA为前提(各类封装均有时优先满足BGA),并兼顾最小的CHIP元件;如特殊焊接要求的元器件无法兼顾时,则可以考虑阶梯钢网等。

2. 钢网的开口及形状常规,以开口壁光滑、喇叭口向下或垂直时锡膏释放顺利,确保印刷质量良好。常规的开口设计如下:

3. 常规的印刷质量不良缺陷示意图如下:

空焊盘是否上锡,包含但不限于下列类别:
a.不贴片的焊盘是否需要上锡:□ 默认均需上锡(以防止氧化);□ 若不能上锡,请列出位号及图示
b.螺丝孔、散热线路所属焊盘是否上锡:□ 默认均不上锡;□ 若需上锡,请列出位号及图示
c.测试点是否上锡:□ 默认均需上锡(以防止氧化);□ 若不能上锡,请列出位号及图示
d.屏蔽框或盖是否上锡:□默认均需上锡(以防止氧化);□若不能上锡,请列出位号及图示
空焊盘是否上锡特殊指令要求(重要)

三、影响印刷质量的主要因素--锡膏质量
1. 涉及锡膏的粘度、印刷性(滚动性、转移性)、触变性及常温下的使用寿命等都会影响印刷质量。
2. 依产品本身的价值&用途、元器件的封装及在PCBA上密集度、板面清洁度及免洗等要求选择锡膏有粉末规格。

3. 兴杰电子当前使用的锡膏品牌及型号如下列几款,均能够较好地覆盖各行各业客户的焊接需求。
4. PCBA上如有热敏元件时,请客户特别提出且提供元器件适应的温度参数以选择专用的、含铋的低温锡膏和设定制程顺次,最大化地保护温敏材料的稳定性和可靠性。
5. 锡膏是由焊锡粉、各品牌特有配方的助焊剂以及其它的表面活性剂、触变剂等加以混合形成的膏状混合物,为保证其质量有效性和稳定性,一般要求储存在2~50C的冰箱,有效寿命为生产后6个月;每次使用需提前取出在常温条件且密闭状态下自然解冻4H到常温,再经搅拌后方可开启瓶盖,一经开盖原则要在24H内用完,且用完时点不得超过解冻开始时点72H。

四、影响印刷质量的主要因素--印刷工艺参数
1.印刷工艺参数涉及刮刀速度、角度、压力以及锡膏粘度之间存在一定的制约关系,只有有效地设置及监控这些参数,方可保证锡膏的印刷质量。
2.印刷工艺控制主要经下列各项管控:
a. 钢网开口与PCB焊盘有效对准
通过全自动印刷机的定位及调校系统,借助钢网及PCB上的Mark点使两者完全重合
b. 刮刀与钢网的角度

角度对锡膏在滚动过程中的锡膏量及其可能对钢网底面潜在的污染,一般设定角度在45~600,当前全自动印刷机常规设置在600。
c. 锡膏的投入量及频率
在刮刀滚动过程中的锡膏滚动直径常规在Ф9~15mm较为适当,首次投入时须均匀地投放在钢网有效印刷面所在区域,常规在15~30分钟内对扩散到边缘的锡膏进行收拢,每隔60~120分钟内视实际进行添加补充使其滚动直径恢复到Ф9~15mm内即可。
d.刮刀压力
主要以刮刀下沉的深度适度,以有效地将钢网表面锡膏收尽无残留,且焊盘上的锡膏成型良好。

五、影响印刷质量的主要因素--设备精度方面
1. 在印刷高密度窄间距元器件对应PCBA时,印刷机的精度、重复精度也会起到稳定一致性作用。其主要技术指标如下:
a. 最大有效印刷面积:据最大PCB尺寸确定,一般需要钢网有效印刷区域向四面至少外延50mm
b. 印刷精度:据PCBA上组装元器件封装、引脚间距或球距尺寸之最小的器件及其板面密集度,一般要求±0.025mm
c. 重复精度:一般要求达成±0.010mm
d. 印刷速度:保证印刷质量的前提下,合理利用设备必要的产能要求,常规全自动印刷机的印刷产能在60~150 panl/H。
e. 脱模速度:钢网与PCB分离速度涉及脱模时对锡膏的粘着力、凝聚力及大气压力等,对于有窄间距、高密度器件时,脱模速度需要慢点--常规在2mm/sec以内。
2. 全自动印刷机需要视PCBA上元器件的封装和分布、板面尺寸及结合锡膏特性适当设置下列参数:
3. 兴杰电子可以高精度全自动印刷的PCB尺寸为:MIN--长50mm*宽50mm*厚度0.4mm,MAX--长900mm*宽600mm*厚度6.0mm,即当前各行业常规PCBA均可以有效覆盖。

六、影响印刷质量的主要因素--环境温度、湿度及卫生
生产环境温度过高会降低锡膏粘度,湿度过大会加快锡膏吸收空气水分影响后续的回流焊接,湿度过小会加速锡膏中助焊剂挥发增加粘度不利印刷质量,环境中灰尘颗粒潜入锡膏中会使焊接点产生针孔降低焊点稳定及可靠性。
SMT常规使用无尘、洁净和防静电车间,并保持控制温度在25±30C,湿度55±15%RH。小铭打样均采用洁净无尘静电车间,并使用全自动空调进行自动控制和日常点检温湿度以满足SMT制程需求,为制程稳定和优质产品奠定基础环境。
兴杰电子配置自有的激光切割机快速响应订单需求,全自动印刷机及制程相关检测设备&仪器和一线品牌锡膏等辅料,为各行各业注册客户各类难易程度的PCBA贴装奠定了良好的硬件及配套设施,经一支极富创新精神的专业团队运营,助力客户研发成果的快速转化为商品。

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