電子裝聯(lián)技術(shù)中焊膏的網(wǎng)印技術(shù)要點(diǎn)

文 | 齊 成

電子裝聯(lián)技術(shù)中焊膏的網(wǎng)印技術(shù)要點(diǎn)

文 | 齊 成

隨著現(xiàn)代電子整機(jī)逐漸向微型化、輕型化高度集成、高可靠及高智能化方向的發(fā)展，就要求所采用的電子元器件必須微型化和高度集成化。在這種情況下，傳統(tǒng)的通孔安裝技術(shù)（THT）已無法滿足生產(chǎn)要求，如采用大規(guī)模、高度集成的集成電路（IC），已無穿孔元件，要生產(chǎn)這樣的產(chǎn)品，就必須使用新一代的電子裝聯(lián)技術(shù)（即表面貼裝技術(shù)，SMT）。

如今，電子裝聯(lián)技術(shù)已從初始的長引線元器件、手工插裝焊接—軸向引線編帶元器件、半自動插裝、手工浸焊—徑向引線編帶元器件，向集成電路的自動插裝和浸焊、波峰焊方向發(fā)展，推出的第四代的電子裝聯(lián)技術(shù)已成為一種現(xiàn)代的電路板組裝主流技術(shù)。

從廣義上說，SMT是包括了表面貼裝組件（SMC）、表面貼裝器件（SMD）、表面貼裝印刷電路板（SMB）、普通混裝印刷電路板（PCB）、點(diǎn)膠、涂膏、表面貼裝設(shè)備、元器件取放系統(tǒng)、焊接及在線測試等技術(shù)內(nèi)容，是一整套完整的工藝技術(shù)過程的統(tǒng)稱。

SMT組裝密度高、產(chǎn)品體積小、重量輕，貼片元件的體積和重量只有傳統(tǒng)插裝元件的1/10左右，SMT技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電子產(chǎn)品組裝的小型化、高可靠性、高密度、低成本和生產(chǎn)自動化進(jìn)程，使電子產(chǎn)品體積縮小40～60%，重量減輕60～80%，提高生產(chǎn)效率，降低成本達(dá)30～50%。SMT技術(shù)在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)中，是直接影響電子整機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量的關(guān)鍵性生產(chǎn)技術(shù)。在先進(jìn)的電子產(chǎn)品特別是在計(jì)算機(jī)及通訊類電子產(chǎn)品組裝中，已普遍采用電子裝聯(lián)技術(shù)。SMT技術(shù)是短引線或無引線表面組裝元器件（SMC、SMDL），盤（盒）供料的自動表面貼裝和再流焊、波峰焊、汽相焊、紅外焊等自動焊接技術(shù)，它將逐漸取代傳統(tǒng)的通孔插裝技術(shù)，促進(jìn)電子產(chǎn)品的又一次革命。

1、電子裝聯(lián)技術(shù)的工藝特點(diǎn)

由于SMC、SMD減少引線分布特性影響，而且在PCB表面貼焊牢固，大大降低了寄生電容和引線間寄生電感。在很大程度上減少了電磁干擾和射頻干擾，改善了高頻特性。PCB裝聯(lián)工藝可簡單表示為：焊膏涂覆、點(diǎn)膠→貼裝元件→固化→回流焊接（如雙面PCB，則翻轉(zhuǎn)另一面后，再重復(fù)上述工藝）→清洗→檢測→成品。

其中，焊膏涂覆是應(yīng)用絲網(wǎng)印刷機(jī)（或漏印模版涂覆）將焊膏或貼片膠漏印到PCB的焊盤上，為元器件的焊接做準(zhǔn)備。它位于SMT生產(chǎn)線的最前端。

點(diǎn)膠是使用點(diǎn)膠機(jī)將膠水滴到PCB的的固定位置上，其主要作用是將元器件固定到PCB板上，位于SMT生產(chǎn)線的最前端或檢測設(shè)備的后面。

貼裝元件是應(yīng)用貼片機(jī)將表面組裝元器件準(zhǔn)確安裝到PCB的固定位置上。它位于SMT生產(chǎn)線中絲印機(jī)的后面。

固化的作用是將貼片膠融化，從而使表面組裝元器件與PCB板牢固粘接在一起。所用設(shè)備為固化爐，位于SMT生產(chǎn)線中貼片機(jī)的后面。

回流焊接是將焊膏融化，使表面組裝元器件與PCB板牢固粘接在一起。所用設(shè)備為回流焊爐，位于SMT生產(chǎn)線中貼片機(jī)的后面。

清洗是使用清洗機(jī)將組裝好的PCB板上面的對人體有害的焊接殘留物如助焊劑等除去。位置可不固定，在線或不在線。

檢測是對組裝好的PCB板進(jìn)行焊接質(zhì)量和裝配質(zhì)量的檢測，所用設(shè)備有放大鏡、顯微鏡、在線測試儀、飛針測試儀、自動光學(xué)檢測、X-RAY檢測系統(tǒng)、功能測試儀等。

在PCB裝聯(lián)工藝中，SMT主要包括三個基本環(huán)節(jié)：涂布焊膏、貼片以及焊接，而最重要的是焊膏涂覆。焊膏涂覆可用絲網(wǎng)印刷／漏印模版印刷方法。在印刷中，刮刀在加壓的情況下以一定的速度推動焊膏，使之通過漏印模版上的窗口分配到PCB焊盤上，這一過程實(shí)質(zhì)上是流體（焊膏）的動態(tài)運(yùn)動過程。

SMT中的絲網(wǎng)印刷最困難的是怎樣把適量的焊膏準(zhǔn)確地分配（網(wǎng)印）到PCB的焊盤上，難點(diǎn)就在于適量和準(zhǔn)確。適量就是漏印到PCB焊盤上的焊膏既不能多也不許少，多了在焊接時(shí)易產(chǎn)生焊錫橋接，少了則會產(chǎn)生虛焊，而多少僅在毫厘之間。適量不僅僅要靠絲網(wǎng)印刷機(jī)的印刷精度保證，而且還涉及網(wǎng)版材料、厚度；漏印模版的厚度、窗口設(shè)計(jì)形狀及窗口尺寸大??；漏印模版與 PCB工藝間距；刮刀材料、硬度、角度；印刷方向、速度、壓力；焊膏種類、粘度；工作的環(huán)境溫度、溫度等十多種工藝因素的綜合控制。

2、網(wǎng)版圖形制作

保證漏印到PCB焊盤上的焊膏的適量和準(zhǔn)確是如何控制的呢？首先是網(wǎng)版圖形制作。通常漏印焊膏的厚度在100～300μm，100μm厚度的網(wǎng)版圖形以手工刮膠的工藝顯然是難以保證的，目前市場上有膜厚為100μm及以上的直接感光制版膜片出售，例如日本愛絲樂直接曬網(wǎng)感光膜片以及英國河圖泰直接曬網(wǎng)感光膜片，其產(chǎn)品膜厚、平整度及工藝性能都非常好。但是，如果漏印焊膏厚度需200μm或300μm就需要漏印模版充當(dāng)絲網(wǎng)上的網(wǎng)版圖形了。

3、制作優(yōu)良的金屬漏印模版

金屬漏版印刷是目前焊膏印刷的主要方法，在印刷中，金屬漏印模版是印刷的基本工具，用于限制焊膏在印刷電路板表面焊盤上的分配位置。它是影響印刷質(zhì)量的一個關(guān)鍵因素，金屬漏版制作的好壞將直接影響印刷質(zhì)量。因此，設(shè)計(jì)制作一個好的漏模版很重要。

漏模版材料對印刷質(zhì)量的影響主要是刮刀施加壓力時(shí)材料易發(fā)生變形，從而使焊膏的分配發(fā)生偏差。因此，制造漏模版時(shí)盡量選用變形小的材料，如不銹鋼板或黃銅板等，不銹鋼漏版的硬度、應(yīng)力承受、蝕刻質(zhì)量、印刷效果與使用壽命都優(yōu)于黃銅版。