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SMT基础知识之锡膏印刷

在表面贴装装配的回流焊接中火狐电竞 - 火狐电竞官网,锡膏用于表面贴装元件的引脚或端子与焊盘之间的连接火狐电竞 - 火狐电竞官网,有许多变量火狐电竞 - 火狐电竞官网。如锡膏火狐电竞 - 火狐电竞官网、丝印机火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网、锡膏应用方法和印刷工艺过程火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网。在印刷锡膏的过程中火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,基板放在工作台上,机械地或真空夹紧定位火狐电竞 - 火狐电竞官网,用定位销或视觉来对准火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,用模板(stencil)进行锡膏印刷。

 

在模板锡膏印刷过程中,印刷机是达到所希望的印刷品质的关键火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

在印刷过程中,锡膏是自动分配的,印刷刮板向下压在模板上火狐电竞 - 火狐电竞官网,使模板底面接触到电路板顶面火狐电竞 - 火狐电竞官网。当刮板走过所腐蚀的整个图形区域长度时火狐电竞 - 火狐电竞官网,锡膏通过模板/丝网上的开孔印刷到焊盘上火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网。在锡膏已经沉积之后火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,丝网在刮板之后马上脱开(snapoff)火狐电竞 - 火狐电竞官网,回到原地火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网。这个间隔或脱开距离是设备设计所定的火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,大约0.020"~0.040"。

 

脱开距离与刮板压力是两个达到良好印刷品质的与设备有关的重要变量火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

如果没有脱开火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,这个过程叫接触(on-contact)印刷。当使用全金属模板和刮刀时,使用接触印刷火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网。非接触(off-contact)印刷用于柔性的金属丝网火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

在锡膏印刷中有三个关键的要素火狐电竞 - 火狐电竞官网, 我们叫做3SSolder paste(锡膏)火狐电竞 - 火狐电竞官网,Stencils(模板),和Squeegees(刮板)火狐电竞 - 火狐电竞官网。三个要素的正确结合是持续的印刷品质的关键所在火狐电竞 - 火狐电竞官网。 

 

刮刀(Squeegee

 

刮刀在印刷时火狐电竞 - 火狐电竞官网,使刮板将锡膏在前面滚动,使其流入模板孔内, 然后刮去多余锡膏, PCB焊盘上留下与模板一样厚的锡膏火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

常见有两种刮刀类型:橡胶或聚氨酯(polyurethane)刮刀和金属刮刀火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

金属刮刀由不锈钢或黄铜制成火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,具有平的刀片形状火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,使用的印刷角度为30~55°。使用较高的压力时火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,它不会从开孔中挖出锡膏火狐电竞 - 火狐电竞官网,还因为是金属的火狐电竞 - 火狐电竞官网,它们不象橡胶刮刀那样容易磨损火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,因此不需要锋利火狐电竞 - 火狐电竞官网。它们比橡胶刮刀成本贵得多,并可能引起模板磨损火狐电竞 - 火狐电竞官网。橡胶刮刀火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,使用70-90橡胶硬度计(durometer)硬度的刮刀。

 

当使用过高的压力时火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,渗入到模板底部的锡膏可能造成锡桥火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,要求频繁的底部抹擦火狐电竞 - 火狐电竞官网。甚至可能损坏刮刀刀片和模板或丝网火狐电竞 - 火狐电竞官网。过高的压力也倾向于从宽的开孔中挖出锡膏火狐电竞 - 火狐电竞官网,引起焊锡圆角不够。刮刀压力低造成遗漏和粗糙的边缘火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,刮刀刀片的磨损火狐电竞 - 火狐电竞官网、压力和硬度决定印刷质量火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,应该仔细监测火狐电竞 - 火狐电竞官网。对可接受的印刷品质火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,刮刀刀片边缘应该锋利火狐电竞 - 火狐电竞官网、平直。

 

模板(Stencil)类型

 

目前使用的模板主要有不锈钢模板火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,其的制作主要有三种工艺:化学腐蚀火狐电竞 - 火狐电竞官网、激光切割和电铸成型。

 

由于金属模板和金属刮板印出的锡膏较饱满火狐电竞 - 火狐电竞官网, 有时会得到厚度太厚的印刷, 这可以通过减少模板的厚度的方法来纠正火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

另外可以通过减少(“微调”)丝孔的长和宽10 %火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,以减少焊盘上锡膏的面积。 从而可改善因焊盘的定位不准而引起的模板与焊盘之间的框架的密封情况火狐电竞 - 火狐电竞官网,减少了锡膏在模板底和PCB 之间的炸 开 。 可使印刷模板底面的清洁次数由每510 次印刷清洁一次减少到每50次印刷清洁一次火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

锡膏(Solder paste

 

锡膏是锡粉和松香(resin)的结合物火狐电竞 - 火狐电竞官网,松香的功能是在回流(reflowing)焊炉的第一阶段火狐电竞 - 火狐电竞官网,除去元件引脚、焊盘和锡珠上的氧化 物火狐电竞 - 火狐电竞官网,这个阶段在150℃持续大约三分钟火狐电竞 - 火狐电竞官网。焊锡是铅火狐电竞 - 火狐电竞官网、锡和银的合金火狐电竞 - 火狐电竞官网,在回流焊炉的第二阶段火狐电竞 - 火狐电竞官网,大约220℃时回流火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

粘度是锡膏的一个重要特性火狐电竞 - 火狐电竞官网,我们要求其在印刷行程中,其粘性越低火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,则流动性越好,易于流入模板孔内火狐电竞 - 火狐电竞官网,印到PCB的焊盘上火狐电竞 - 火狐电竞官网。在印刷过后火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,锡膏停留在PCB焊盘上火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,其粘性高火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,则保持其填充的形状,而不会往下塌陷火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

锡膏的标准粘度大约在500kcps~1200kcps范围内火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,较为典型的800kcps用于模板丝印是理想的。

 

判断锡膏是否具有正确的粘度,有一种实际和经济的方法火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,如下:用刮勺在容器罐内搅拌锡膏大约30秒钟,然后挑起一些锡膏火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,高出容器罐三火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网、四英寸火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,让锡膏自行往下滴火狐电竞 - 火狐电竞官网,开始时应该象稠的糖浆一样滑落而下,然后分段断裂落下到容器罐内火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网。如果锡膏不能滑落火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,则太稠火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,粘度太低。如果一直落下而没有断裂,则太稀火狐电竞 - 火狐电竞官网,粘度太低火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

1)工艺参数设置

 

模板与PCB的分离速度与分离距离(Snap-off)丝印完后,PCB与丝印模板分开火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,将锡膏留在PCB 上而不是丝印孔内 火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

对于最细密丝印孔来说火狐电竞 - 火狐电竞官网,锡膏可能会更容易粘附在孔壁上而不是焊盘上火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,模板的厚度很重要火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网, 有两个因素是有利的:

 

第一火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网, 焊盘是一个连续的面积火狐电竞 - 火狐电竞官网, 而丝孔内壁大多数情况分为四面,有助于释放锡膏火狐电竞 - 火狐电竞官网; 

 

第二火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,重力和与焊盘的粘附力一起, 在丝印和分离所花的 2~6 秒时间内火狐电竞 - 火狐电竞官网,将锡膏拉出丝孔粘着于PCB上火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

为最大发挥这种有利的作用火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,可将分离延时火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,开始时PCB分开较慢火狐电竞 - 火狐电竞官网。 很多机器允许丝印后的延时,工作台下落的头2~3 mm 行程速度可调慢火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

2)印刷速度

 

印刷期间火狐电竞 - 火狐电竞官网,刮刀在印刷模板上的行进速度是很重要的火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网, 因为锡膏需要时间来滚动和流入??啄诨鸷缇?- 火狐电竞官网。

 

如果时间不够火狐电竞 - 火狐电竞官网,那么在刮刀的行进方向火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,锡膏在焊盘上将不平。当速度高于每秒20 mm 时火狐电竞 - 火狐电竞官网, 刮刀可能在少于几十毫秒的时间内刮过小的幕鸷缇?- 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网?谆鸷缇?- 火狐电竞官网。

 

3)印刷压力

 

印刷压力须与刮刀硬度协调,如果压力太小,刮刀将刮不干净模板上的锡膏火狐电竞 - 火狐电竞官网,如果压力太大火狐电竞 - 火狐电竞官网,或刮刀刀片太软火狐电竞 - 火狐电竞官网,那么刮刀刀片将沉入模板上较大的孔内将锡膏挖出火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

4)压力经验公式

 

在金属网板上使用刮刀火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网, 为了得到正确的压力火狐电竞 - 火狐电竞官网, 开始时在每50 mm的刮刀长度上施加1 kg 压力火狐电竞 - 火狐电竞官网,例如300 mm 的刮刀施加6 kg 的压力, 逐步减少压力直到锡膏开始留在网板上刮不干净火狐电竞 - 火狐电竞官网,然后再增加1 kg 压力火狐电竞 - 火狐电竞官网。 在锡膏刮不干净开始到刮刀刀片沉入丝孔内挖出锡膏之间火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,应该有1~2 kg的可接受范围都可以到达好的丝印效果火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

为了达到良好的印刷结果火狐电竞 - 火狐电竞官网,必须有正确的锡膏材料(黏度火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网、金属含量火狐电竞 - 火狐电竞官网、最大粉末尺寸和尽可能最低的助焊剂活性)火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网、正确的工具(印刷机火狐电竞 - 火狐电竞官网、模板和刮刀)和正确的工艺过程(良好的定位火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网、清洁拭擦)的结合。根据不同的产品,在印刷程序中设置相应的印刷工艺参数火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,如工作温度、工作压力火狐电竞 - 火狐电竞官网、刮刀速度、模板自动清洁周期等,同时要制定严格的工艺管理制定及工艺制程。

 

① 严格按照指定品牌在有效期内使用焊膏,平日焊膏保存在冰箱中火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,使用前要求置于室温6小时以上,之后方可开盖使用火狐电竞 - 火狐电竞官网,用后的焊膏单独存放火狐电竞 - 火狐电竞官网,再用时要确定品质是否合格火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

② 生产前操作者使用专用不锈钢棒搅拌焊膏使其均匀火狐电竞 - 火狐电竞官网,并定时用黏度测试仪对焊膏黏度进行抽测火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

③ 当日当班印刷首块印刷板或设备调整后,要利用焊膏厚度测试仪对焊膏印刷厚度进行测定火狐电竞 - 火狐电竞官网,测试点选在印刷板测试面的上下火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,左右及中间等5点火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,记录数值火狐电竞 - 火狐电竞官网,要求焊膏厚度范围在模板厚度-10%-模板厚度+15%之间火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

④ 生产过程中,对焊膏印刷质量进行100%检验火狐电竞 - 火狐电竞官网,主要内容为焊膏图形是否完整火狐电竞 - 火狐电竞官网、厚度是否均匀火狐电竞 - 火狐电竞官网、是否有焊膏拉尖现象火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

⑤ 当班工作完成后按工艺要求清洗模板火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

⑥ 在印刷实验或印刷失败后火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网,印制板上的焊膏要求用超声波清洗设备进行彻底清洗并晾干火狐电竞 - 火狐电竞官网,或用酒精及用高压气清洗火狐电竞 - 火狐电竞官网,以防止再次使用时由于板上残留焊膏引起的回流焊后出现焊球等现象火狐电竞 - 火狐电竞官网火狐电竞 - 火狐电竞官网。

 

 


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