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PCBA加工SMT生产印刷工序的工艺要求与特点

time : 2019-08-09 08:56       作者:凡亿pcb

在PCBA加工表面贴装装配的回流焊接中,锡膏用于SMT表面贴装元件的引脚或端子与焊盘之间的连接,有许多变量。如锡膏、丝印机、锡膏应用方法和印刷工艺过程。在印刷锡膏的过程中,基板放在工作台上,机械地或真空夹紧定位,用定位销或视觉来对准,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。
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,使模板底面接触到电路板顶面。当刮板走过所腐蚀的整个图形区域长度时,锡膏通过模板/丝网上的开孔印刷到焊盘上。在锡膏已经沉积之后,丝网在刮板之后马上脱开(snap off),回到原地。这个间隔或脱开距离是设备设计所定的,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。
如果没有脱开,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。非接触(off-contact)印刷用于柔性的金属丝网。
 
在锡膏丝印中有三个关键的要素, 我们叫做3S: Solder paste(锡膏)Stencils (模板),和Squeegees(丝印刮板)。三个要素的正确结合是持续的丝印品质的关键所在。
一、刮板(squeegee)
刮板作用,在印刷时,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, 在PCB焊盘上留下与模板一样厚的锡膏。
常见有两种刮板类型:橡胶或聚氨酯(polyurethane)刮板和金属刮板。
金属刮板由不锈钢或黄铜制成,具有平的刀片形状,使用的印刷角度为30~55°。使用较高的压力时,它不会从开孔中挖出锡膏,还因为是金属的,它们不象橡胶刮板那样容易磨损,因此不需要锋利。它们比橡胶刮板成本贵得多,并可能引起模板磨损。
橡胶刮板,使用70-90橡胶硬度计(durometer)硬度的刮板。当使用过高的压力时,渗入到模板底部的锡膏可能造成锡桥,要求频繁的底部抹擦。甚至可能损坏刮板和模板或丝网。过高的压力也倾向于从宽的开孔中挖出锡膏,引起焊锡圆角不够。刮板压力低造成遗漏和粗糙的边缘,
刮板的磨损、压力和硬度决定印刷质量,应该仔细监测。对可接受的印刷品质,刮板边缘应该锋利、平直和直线。
   
二、模板(stencil)类型
目前使用的模板主要有不锈钢模板,其的制作主要有三种工艺:化学腐蚀、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, 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。 
另外可以通过减少(“微调”)丝孔的长和宽10 %,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, 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5或10 次印刷清洁一次减少到每50次印刷清洁一次 。
 
三、锡膏(solder paste)
锡膏是锡粉和松香(resin)的结合物,松香的功能是在回流(reflowing)焊炉的第一阶段,除去元件引脚、焊盘和锡珠上的氧化 物,这个阶段在150? C持续大约三分钟。焊锡是铅、锡和银的合金,在回流焊炉的第二阶段,大约220? C时回流。
粘度是锡膏的一个重要特性,我们要求其在印刷行程中,其粘性越低,则流动性越好,易于流入模板孔内,印到PCB的焊盘上。在印刷过后,锡膏停留在PCB焊盘上,其粘性高,则保持其填充的形状,而不会往下塌陷。
 
锡膏的标准粘度大约在500kcps~1200kcps范围内,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,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,高出容器罐三、四英寸,让锡膏自行往下滴,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。如果锡膏不能滑落,则太稠,粘度太低。如果一直落下而没有断裂,则太稀,粘度太低。