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SMT焊膏印刷工藝

來(lái)源:本站     時(shí)間:2020/03/19

 


 

介紹 

表面貼裝組裝工藝最重要的部分之一是將錫膏應(yīng)用于印刷電路板(PCB)。 這個(gè)過程的目的是準(zhǔn)確地將正確的量存放到每個(gè)要焊接的焊盤上。 這通過絲網(wǎng)或箔片絲網(wǎng)印刷焊膏來(lái)實(shí)現(xiàn),但也可以通過噴印來(lái)實(shí)現(xiàn)。 人們普遍認(rèn)為,如果控制不當(dāng),這部分過程會(huì)占據(jù)大部分裝配缺陷。 

使用模板印刷機(jī)將錫膏應(yīng)用于印刷電路板的最常見方法是刮刀印刷 - 請(qǐng)參閱下圖。 刮刀是用于施加將焊膏移動(dòng)到模板上和PCB上所需的必要力的工具。 它們通常由金屬制成,但也可以由聚氨酯制成。 


注意事項(xiàng) 

有效的錫膏印刷工藝的關(guān)鍵參數(shù)如下: -

1. 刮膠速度

2. 刮刀壓力

4. 鋼網(wǎng)分離速度

6. 鋼網(wǎng)清洗

8. 模板和刮刀條件

10. PCB支持

12. 打印描邊

14. 類型,存儲(chǔ)和處理

16. 檢查(2D / 3D)

18. 

 

刮膠速度

· 刮板的移動(dòng)速度決定了焊膏有多少時(shí)間可以“滾動(dòng)”到模板的孔中和PCB的焊盤上。 通常使用每秒25毫米的設(shè)置,但這取決于模板中的孔徑和使用的焊膏的大小。

· 刮刀壓力

· 在打印周期內(nèi),重要的是在刮刀片的整個(gè)長(zhǎng)度上施加足夠的壓力,以確保模版的清潔擦拭。 太小的壓力會(huì)導(dǎo)致模板上的糊劑“模糊”,沉積不良以及不完全轉(zhuǎn)印到PCB上。 過大的壓力會(huì)導(dǎo)致糊劑從較大的孔中“舀出”,鋼網(wǎng)和刮刀上的磨損過大,并且可能導(dǎo)致模板和PCB之間的糊劑“滲漏”。 刮刀壓力的典型設(shè)置是每25mm刮刀刀片0.5Kg的壓力。

· 鋼網(wǎng)分離速度

· 這是印刷后PCB從模板上分離的速度。 應(yīng)使用高達(dá)每秒3毫米的速度設(shè)置,并受模板內(nèi)孔徑的大小控制。 如果這太快,則會(huì)導(dǎo)致焊膏不能完全從孔中釋放,并且在沉積物周圍形成高邊緣,也就是所謂的“狗耳朵”,這可以在下面看到。 

 

示例圖像顯示了被稱為“狗耳朵”的焊膏沉積物中的高點(diǎn)

· 

鋼網(wǎng)清洗

· 

模板必須在使用過程中定期清潔,可以手動(dòng)或自動(dòng)完成。 許多自動(dòng)印刷機(jī)都有一套系統(tǒng),可以在使用無(wú)絨布材料涂上清潔化學(xué)品(如IPA)的固定打印數(shù)量后清潔模板。 該系統(tǒng)執(zhí)行兩項(xiàng)功能,第一個(gè)功能是清潔鋼網(wǎng)底面以防止弄臟,第二是使用真空清潔孔口以阻止堵塞。 

 

焊膏在模板下面“流血”

 

 

鋼網(wǎng)阻塞光圈

· 

模板和刮刀條件

· 

模板和橡皮刮板都需要仔細(xì)儲(chǔ)存和維護(hù),因?yàn)槿魏螜C(jī)械損壞都可能導(dǎo)致不希望的結(jié)果。 兩者在使用前應(yīng)檢查并在使用后徹底清潔,理想情況下使用自動(dòng)清潔系統(tǒng),以去除任何錫膏殘留物。 如果注意到刮刀或模板有任何損壞,應(yīng)更換它們以確??煽亢涂芍貜?fù)的過程。

· 

PCB支持

· 

這是確保PCB在印刷過程中與模板保持平坦的重要因素。 如果PCB沒有完全支撐,則會(huì)導(dǎo)致印刷缺陷,例如不良的糊劑沉積和污跡。 印刷電路板支架通常配有印刷機(jī)器,印刷機(jī)具有固定的高度,并具有可編程的位置以確保一致的工藝。 也有可適應(yīng)性強(qiáng)的PCB支架,可提供不同的設(shè)計(jì) , 可將其自身模制到PCB上,并可用于雙面組裝。 

 

使用中適應(yīng)性PCB支持的示例

· 

打印描邊

· 

這是橡皮掃帚穿過模板的距離,推薦距離最遠(yuǎn)的孔至少20mm。 經(jīng)過最遠(yuǎn)孔的距離對(duì)于允許錫膏在回程中滾動(dòng)有足夠的空間是重要的,因?yàn)殄a膏卷的滾動(dòng)會(huì)產(chǎn)生向下的力,從而將錫膏推入孔中。

· 

類型,存儲(chǔ)和處理

· 

焊膏基本上是粉狀焊料懸浮在稱為焊劑的厚介質(zhì)中。 助焊劑用作臨時(shí)粘合劑,將組件固定到位,直到焊接過程熔化焊料并形成電氣/機(jī)械連接。 

應(yīng)根據(jù)模板內(nèi)孔的大小選擇正確的焊膏類型。 從模板孔隙的釋放受所選焊膏內(nèi)的顆粒大小的影響。 以下是可用的粒度: - 

以微米為單位的粒度粒子類型 

75-45 2 
45-25 3 
38-20 4 
25-15 5 
15-5 6 


有一個(gè)'5球規(guī)則',理想情況下最少5個(gè)焊料粒子應(yīng)該跨越最小孔徑的寬度。 

錫鉛和無(wú)鉛錫膏在儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)冷藏以保持其保質(zhì)期,但在使用前必須至少保持室溫八小時(shí)以保持質(zhì)量。 

在使用之前應(yīng)該將錫膏混合,以確保任何分離的材料均勻地分布在整個(gè)錫膏中。 混合可以手動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)行1到3分鐘的時(shí)間。 

一般來(lái)說,已經(jīng)使用超過8小時(shí)的焊膏應(yīng)該被丟棄。 已使用長(zhǎng)達(dá)4小時(shí)的焊膏在重新使用前可以在密封容器中在室溫下儲(chǔ)存長(zhǎng)達(dá)24小時(shí)。 工作環(huán)境(環(huán)境溫度和相對(duì)濕度)會(huì)影響性能,因此要確保焊膏的狀態(tài)可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的聚結(jié)測(cè)試。 

· 

檢查(2D / 3D)

· 

為了驗(yàn)證該過程,可以使用自動(dòng)檢查來(lái)精確檢查焊膏沉積物。 有兩種類型的焊膏檢測(cè)可用,它們是2D檢查,其檢查焊膏沉積物的面積和檢查焊膏沉積體積的3D檢查。 

2D檢查發(fā)現(xiàn)故障的例子

3D檢查結(jié)果的例子


  以下 焊膏印刷檢查,下圖顯示了可能的結(jié)果示例: - 


  

這是目標(biāo)狀態(tài)。 
 
通常在溫度高于推薦水平的過程中發(fā)生“貧化印跡”。 
 
如果刮刀壓力設(shè)置得太高并且出現(xiàn)“挖出”,則可以看到“清掃打印”結(jié)果。 
 
“橋接”可能是由于電路板支撐不良或模板條件/清潔度造成的。
 
當(dāng)模板分離速度設(shè)置得太高時(shí),通常會(huì)發(fā)現(xiàn)“峰值”。 

結(jié)論 

裝配過程的印刷階段非常重要。 如果在這個(gè)階段出現(xiàn)錯(cuò)誤,那么在整個(gè)過程中將會(huì)出現(xiàn)“磕磕絆絆”的效果。這里可以看到一個(gè)因果圖,涉及焊膏轉(zhuǎn)印效率。 為了開發(fā)最佳的錫膏印刷工藝,必須考慮上述詳細(xì)過程的所有方面。

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