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日期:2018-05-27 / 人气: / 来源:www.sanyang-golf.com

PCBA加工工艺中的SMT环节是最为重要,与此同时也是容易产生缺陷的环节,尤其是回流焊中可能出现的焊接缺陷,而焊接缺陷产生的原因与焊膏印刷有着密不可分的关系,那么PCBA加工中焊膏印刷缺陷有哪些现象,造成这些缺陷的主要原因又是什么呢?

PCBA加工印刷缺陷产生的原因

焊膏的因素

焊膏的成分比单纯的锡铅合金复杂得多,主要包括焊料合金颗粒、助焊剂、流变性调节剂/黏度控制剂、溶剂等。不同类型的焊膏,其成分都不尽相同,适用范围也不同,因此在选择焊膏时要格外小心,确实掌握相关因素,以确保良好的印刷品质。通常选择焊膏时要注意以下一些因素。

焊膏印刷机原理

1. 焊膏的黏度(Viscosity)

焊膏的黏度是影响印刷性能的重要因素。黏度太大,焊膏不易穿过钢网的开孔,印出的线条也会残缺不全;黏度太小,容易流淌和塌边,会影响印刷的分辨率和线条的平整性。

焊膏黏度可用精确黏度仪进行测量,但在实际工作中可采用以下方法:用刮刀搅拌焊膏3~5min,然后用刮刀挑起少许焊膏,让焊膏自然落下,若焊膏慢慢逐段落下,说明黏度适中;若焊膏根本不滑落,则说明黏度太大;如果焊膏不停地以较快速度滑下,则说明焊膏太稀薄,黏度太小。

2. 焊膏的黏性(Tackiness)

焊膏的黏性不够,印刷时焊膏在钢网上不会滚动,其直接后果是焊膏不能全部填满钢网开孔,造成焊膏沉积量不足。焊膏的黏性太大则会使焊膏挂在钢网孔壁上而不能全部漏印在焊盘上。

焊膏的黏性选择一般要求其自黏能力大于它与钢网的黏结能力,而它与钢网孔壁的黏结能力又小于其与焊盘的黏结能力。

3. 焊膏颗粒的均匀性与大小

焊膏焊料的颗粒形状、直径大小及其均匀性也影响其印刷性能。一般焊料颗粒直径约为钢网开口尺寸的1/5,对细间距0.5mm的焊盘来说,其钢网开口尺寸为0.25mm,其焊料颗粒的最大直径不超过0.05mm,否则易造成印刷时的堵塞。通常细小颗粒的焊膏会有更好的焊膏印条清晰度,但却容易产生塌边,与此同时被氧化程度的机会也高。一般是以引脚间距作为其中一个重要选择因素,与此同时兼顾性能和价格。

焊膏颗粒的均匀性与大小

引脚间距(mm) >0.8 0.65 0.5 0.4
颗粒直径(μm) >75 <60 <50 <40

4. 焊膏的金属含量(质量分数)

焊膏中金属的含量决定着焊接后焊料的厚度。随着金属所占百分含量的增加,焊料厚度也增加。但在给定的黏度下,随着金属含量的增加,焊料的桥连的倾向也相应增大。

焊膏的金属含量(质量分数)与厚度关系表

金属含量(质量百分百) 厚度(inch)
湿润的焊膏 回流焊
90 0.009 0.0045
85 0.0035
80 0.0025
75 0.0020

再流焊后要求器件管脚焊接牢固,焊量饱满、光滑,并在器件(阻容器件)端头高度方向上有1/3~2/3高度的爬升。从表5可以看出随着金属含量的减少,再流焊后焊料的厚度减少,秒速赛车为了满足对焊点的焊锡膏量的要求,通常选用85%~92%金属含量的焊膏,焊膏制作厂商一般将金属含量控制在89%或90%,使用效果较好。

SMT钢网的因素

1. 钢网的材料及刻制

钢网通常用化学蚀刻和激光切割两种方法制作。对于高精度的SMT钢网,应选用激光切割制作方式,因为激光切割的孔壁直,粗糙度小(小于3μm),且有一个锥度。

2. 钢网的各部分与焊膏印刷的关系

  • 开孔的外形尺寸
  • 钢网上开孔的形状与印刷板上的焊盘的形状及尺寸对焊膏的精密印刷是非常重要的。钢网上的开孔主要由印刷板上相对应的焊盘的尺寸决定的。一般地,钢网上开孔的尺寸应比相对应焊盘小10%。
  • 钢网的厚度
  • 钢网的厚度与开孔的尺寸对焊膏的印刷以及后面的再流焊有着很大的关系。厚度越薄开孔越大,越有利于焊膏释放。经证明,良好的印刷质量必须要求开孔尺寸与钢网厚度比值大于5,否则焊膏印刷不完全。一般情况下,对0.5mm的引线间距,秒速赛车用厚度为0.12~0.15mm钢网;对0.3~0.4mm的引线间距,秒速赛车用厚度为0.1mm钢网。
  • 钢网开孔方向与尺寸
  • 焊膏在焊盘长度方向上的释放与印刷方向一致时,比两者方向垂直时的印刷效果好。

钢网开孔方向与尺寸表(mm)

元件类型 引脚间距 焊盘宽度 焊盘长度 开口宽度 开口长度 模板厚度
PLCC 1.27 0.65 2.00 0.60 1.95 0.15~0.25
QFP 0.635 0.35 1.50 0.32 1.45 0.15~0.18
0.5 0.254 1.25 0.22 1.20 0.12~0.15
0.4 0.25 0.20 0.10~0.12
0.3 0.20 1.0 0.15 0.95 0.07~0.12
0402 - 0.50 0.65 0.45 0.60 0.12~0.15
0201 - 0.25 0.40 0.23 0.35 0.07~0.12
BGA 1.27 0.80 0.75 0.15~0.20
1.00 0.63 0.56 0.10~0.12
0.50 0.30 0.28 0.07~0.12
Flip Chip 0.25 0.12 0.08~0.10
0.20 0.10 0.05~0.10
0.15 0.08 0.03~0.08

工艺因素

焊膏印刷是一个工艺性很强的过程,涉及的工艺参数非常多,每个参数调整不当都会对贴装产品质量造成非常大的影响。下面将从几个方面来讨论影响焊膏印刷质量的工艺控制因素。

1. 印刷参数的设定调整

  • 刮刀压力
  • 刮刀压力的改变,对印刷来说影响重大。太小的压力,会使焊膏不能有效地到达钢网开孔的底部且不能很好地沉积在焊盘上;太大的压力,则导致焊膏印得太薄,甚至会损坏钢网。理想状态为正好把焊膏从钢网表面刮干净。另外,刮刀的硬度也会影响焊膏的厚薄。太软的刮刀会使焊膏凹陷,所以建议采用较硬的刮刀或金属刮刀。
  • 印刷厚度
  • 印刷厚度是由钢网的厚度所决定的,当然也与机器的设定和焊膏的特性有一定的关系。印刷厚度的微量调整,经常是通过调节刮刀速度及刮刀压力来实现。适当降低刮刀的印刷速度,能够增加印刷至印制板的焊膏量。有一点很明显,降低刮刀的速度等于提高刮刀的压力,相反,提高了刮刀的速度等于降低了刮刀的压力。
  • 刮刀速度
  • 刮刀速度快有利于钢网的回弹,但与此同时会阻碍焊膏向印制板焊盘上传递,而速度过慢会引起焊盘上所印焊膏的分辨率不良。另一方面,刮刀的速度与焊膏的黏度有很大的关系。刮刀速度越慢,焊膏的黏度越大;刮刀速度越快,焊膏的黏度越小。通常细间距印刷速度范围为12~40mm/s。
  • 印刷方式
  • 钢网的印刷方式可分为接触式(Oncontact)和非接触式(Offcontact)印刷。钢网与印制板之间存在间隙的印刷称为非接触式印刷。在机器设置时,这个距离是可调整的,一般为0~27mm。而钢网与印制板之间没有印刷间隙(即零间隙)的印刷方式称为接触式印刷。接触式印刷的钢网垂直抬起可使印刷质量所受影响最小,尤其适用细间距的焊膏印刷。
  • 刮刀的参数
  • 刮刀的参数包括刮刀的材料、厚度和宽度,刮刀相对于刀架的弹力以及刮刀相对于钢网的角度等,这些参数均不同程度地影响着焊膏的分配。其中,刮刀相对于钢网的角度θ为60°~65°时,焊膏印刷的品质最佳。在印刷的与此同时要考虑到开口尺寸和刮刀走向的关系。焊膏的传统印刷方法是刮刀沿着钢网的X或Y方向以90°角运行,这往往导致了元器件在开孔不同走向上焊膏量不同。实验证明,当开孔长方向与刮刀方向平行时刮出的焊膏厚度比两者垂直时刮出的焊膏厚度多了约60%。刮刀以45°的方向进行印刷,可明显改善焊膏在不同钢网开孔走向上的失衡现象,与此同时还可以减少刮刀对细间距的钢网开孔的损坏。
    在焊膏印刷过程中一般每隔10块板需对钢网底部清洗一次,以消除其底部的附着物,通常采用无水酒精作为清洗液。
  • 脱模速度
  • 印制板与钢网的脱离速度会对印刷效果产生较大影响。时间过长,易在钢网底部残留焊膏;时间过短,不利于焊膏的直立,影响其清晰度。

推荐脱模速度

引脚间距(mm) 推荐速度(mm/s)
<0.3 0.1~0.5
0.4~0.5 0.3~1.0
0.5~0.65 0.5~1.0
>0.65 0.8~2.0

2. 焊膏使用时的工艺控制

  • 严格在有效期内使用焊膏。平时焊膏保存在冰箱中,使用前要求置于室温6h以上,之后方可开盖使用。用后的焊膏单独存放,再用时要确定品质是否合格。
  • 生产前操作者使用专用不锈钢棒搅拌焊膏使其均匀,并定时用黏度测试仪对焊膏黏度进行抽测。
  • 当日印刷首块印制板或设备调整后,要利用焊膏厚度测试仪对焊膏印刷厚度进行测定,测试点选在印制板测试面的上、下、左、右及中间等5点,记录数值,要求焊膏厚度范围在钢网厚度的-10%~+15%。
  • 生产过程中,对焊膏印刷质量进行100%检验,主要检验内容为焊膏图形是否完整、厚度是否均匀、是否有焊膏拉尖现象。
  • 当班工作完成后按工艺要求清洗钢网。
  • 在印刷实验或印刷失败后,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,以防止再次使用时由于板上残留焊膏引起再流焊后出现焊球。

常见PCBA加工印刷缺陷及解决办法

焊膏印刷是一项十分复杂的工艺,既受材料的影响,与此同时又跟设备和参数有直接关系,通过对印刷过程中各个细小环节的控制,可以防止经常在印刷中出现的缺陷。下面简要介绍焊膏印刷时产生的几种最常见的缺陷及相应的防止或解决办法。

  1. 印刷不完全
    • 印刷不完全是指焊盘上部分地方没印上焊膏。
    • 产生原因可能是开孔阻塞或部分焊膏黏在钢网底部;焊膏黏度太小;焊膏中有较大尺寸的金属粉末颗粒;刮刀磨损。
    • 防止或解决办法是清洗开孔和钢网底部;选择黏度合适的焊膏,并使焊膏印刷能有效地覆盖整个印刷区域;选择金属粉末颗粒尺寸与开孔尺寸相对应的焊膏;检查更换刮刀。
  2. 拉尖
    • 拉尖是印刷后焊盘上的焊膏呈小山峰状。
    • 产生的原因可能是刮刀间隙或焊膏黏度太大。
    • 防止或解决办法是适当调小刮刀间隙或选择合适黏度的焊膏。
  3. 塌陷
    • 塌陷是指印刷后焊膏往焊盘两边塌陷。
    • 产生原因可能是刮刀压力太大、印制板定位不牢、焊膏黏度或金属含量太低。
    • 防止或解决办法是调整压力、重新固定印制板、选择合适黏度或金属含量的焊膏。
  4. 焊膏太薄
    • 产生的原因可能是钢网太薄、刮刀压力太大、焊膏流动性差。
    • 防止或解决办法是选择合适厚度的钢网、降低刮刀压力、选择颗粒度和黏度合适的焊膏。
  5. 厚度不一致
    • 印刷后,焊盘上焊膏厚度不一致。
    • 产生原因可能是钢网与印制板不平行或焊膏搅拌不均匀使得黏度不一致。
    • 防止或解决办法是调整钢网与印制板的相对位置,印前应充分搅拌焊膏。
  6. 边缘和表面有毛刺
    • 产生的原因可能是焊膏黏度偏低,钢网开孔孔壁粗糙。
    • 防止或解决办法是选择黏度略高的焊膏、印刷前检查钢网开孔的蚀刻质量。
    • 只有制定出合适的参数,并掌握它们之间的规律,才能得到优质的焊膏印刷质量。

PCBA加工工艺中焊膏印刷缺陷会导致哪些问题,出现焊膏印刷缺陷的主要原因是什么?出现这些PCBA加工焊膏印刷缺陷有哪些可行的解决办法:http://www.sanyang-golf.com/news/jszc/155.html</p>

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作者:PCBA加工


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