锡膏印刷工艺

电源研发精英圈 2023-12-22 20:04



表面贴装技术(SMT)主要包括:锡膏印刷,精确贴片,回流焊接. 

其中锡膏印刷质量对表面贴装产品的质量影响很大,据业内评测分析约有60%的返修板子是因锡膏印刷不良引起的,在锡膏印刷中,有三个重要部分,焊膏、钢网模板、和印刷设备,如能正确选择,可以获得良好的印刷效果。


锡膏的应用涂布工艺,可分为两种方式:

1、一种是使用钢网作为印刷版把锡膏印刷到PCB上,适合大批量生产应用,是目前最常用的涂布方式;

2、另一种是注射涂布,即锡膏喷印技术,与钢网印刷技术最明显的不同就是喷印技术是一种无钢网技术,独特的喷射器在PCB上方以极高的速度喷射锡膏,类似于喷墨打印机。


SMT锡膏的成份:

  1. 锡膏是将焊料粉末与具有助焊功能的糊状助焊剂(松香、稀释剂、稳定剂等)混合而成的一种浆料。

  2. 就重量而言,80~90%是金属合金

  3. 就体积而言,50%金属 /50%焊剂

以往,焊料的金属粉末主要是锡铅(Sn/Pb)合金粉末,伴随着无铅化及ROHS绿色生产的推进,有铅锡膏已渐渐淡出了SMT制程,对环境及人体无害的ROHS对应的无铅锡膏已经被业界所接受。

 目前,ROHS无铅焊料粉末成份,是由多种金属粉末组成,目前的几种无铅焊料配比共晶有,锡Sn-银Ag-铜Cu、锡Sn-银Ag-铜Cu-铋Bi、锡Sn-锌Zn,其中锡Sn-银Ag-铜Cu配比的使用最为广泛。

  1. 锡Sn-银Ag-铜Cu:具有良好的耐热疲劳性和蠕变性,熔化温度区域狭窄;不足的是冷却速度较慢,焊锡表面易出现不平整的现象。

  2. 锡Sn-银Ag-铜Cu-铋Bi:熔点较Sn-Ag-Cu合金低,润湿性较Sn-Ag-Cu合金良好,拉伸强度大;缺点熔化温度区域大。

  3. 锡Sn-锌Zn:低熔点,较接近有铅锡膏的熔点温度,成本低;缺点是润湿性差,容易被氧化且因时间加长而发生劣化。


助焊剂的主要作用:

   1.使金属颗粒成为膏状,以适应印刷工艺;

   2.控制锡膏的流动性;

   3.清除焊接面和锡膏的氧化物,提高焊接性能;

   4.减缓锡膏在室温下的化学反应;

   5.提供稳固的SMT贴片时所需要的粘着力;

  

SMT锡膏的物理特性粘性:

锡膏具有粘性,常用的粘度符号为:µ;单位为:kcp.s

锡膏在印刷时,受到刮刀的推力作用,其粘度下降,当到达网板开口孔时,粘度达到最低,故能顺利通过网板孔沉降到PCB的焊盘上,随着外力的停止,锡膏的粘度又迅速的回升,这样就不会出现印刷成型的塌落和漫流,得到良好的印刷效果。


粘度是锡膏的一个重要特性,从动态方面,在印刷行程中,其粘性越低对流动性越好,易于流入钢网孔内;从静态方面考虑,印刷后,锡膏停留在钢网孔内,其粘度高,则保持其填充的形状,而不会往下塌陷。

影响锡膏粘度的因素:

  1. 锡膏合金粉末含量对粘度的影响,锡膏中合金粉末的增加引起粘度的增加。

  2. 锡膏合金粉末颗粒大小对粘度的影响,颗粒度增大时粘度会降低。

  3. 温度对锡膏粘度的影响,温度升高粘度下降,印刷的最佳环境温度为23 ±3 ℃。

  4. 剪切速率对锡膏粘度的影响,剪切速率增加粘度下降。


锡膏的有效期限及保存及使用环境

  1. 一般锡膏在密封状态下,0~10℃条件下可以保存6个月,开封后要尽快使用完;

  2. 锡膏的使用环境是要求SMT车间的温度为:22~26℃,湿度为:40~60%


锡膏造成的缺陷

未浸润

* 助焊剂活性不强

* 金属颗粒被氧化的很厉害

印刷中没有滚动

* 流变不合适性,例 如:粘度、触变性指数

* 黏性不合适

桥接

* 焊膏塌陷

焊锡不足

   * 由于微粒尺寸大,不正确的形状,或不可印刷性,焊膏堵塞模板孔

锡球

* 焊膏塌陷

* 在回流焊中溶剂溅出

* 金属颗粒氧化


钢网的概述及特点:

钢网的主要功能是将锡膏准确的涂敷在PCB上所需要涂锡膏的焊盘上。

钢网在印刷工艺中必不可少,它的好坏直接影响印刷工作的质量。

目前钢网主要有三种制作方法:化学腐蚀、激光切割、电铸成型。


1.化学腐蚀:

通常用于0.65mm以上间距

比其他钢网费用低

2.激光切割:

费用较高而且内壁粗糙

可以用电解抛光法得到光滑内壁

梯形开孔有利于脱模

可以用Gerber文件加工

误差更小,精度更高

3、电铸成型

在厚度方面没有限制

在硬度和强度方面更胜于不锈钢

更好的耐磨性

孔壁光滑且可以收缩

最好的脱模特性 >95%.

成本造价昂贵、工艺复杂、技术含量高


钢网设计

本文整理自百度文库《锡膏印刷工艺介绍》作者:冠捷科技魏松

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