淺議印刷工藝對(duì)SMT產(chǎn)品質(zhì)量的影響

摘要：表面貼裝技術(shù)(Surface Mounted Technology，SMT)是一門新興的、綜合性的工程科學(xué)技術(shù)，涉及到機(jī)械、電子、材料、光學(xué)、化工、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)控制等學(xué)科的知識(shí)。印刷工藝對(duì)電子產(chǎn)品有重要的決定性。探討印刷工藝對(duì)SMT產(chǎn)品質(zhì)量的影響，并提出相應(yīng)解決方案。

關(guān)鍵詞：SMT 印刷工藝 錫膏 模版

從20世紀(jì)60年代問(wèn)世以來(lái)，歷經(jīng)五十余年的發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入嶄新的成熟階段，不僅成為現(xiàn)代電子組裝技術(shù)的主流，而且將繼續(xù)向高精度高密度的技術(shù)發(fā)展。隨著電子產(chǎn)品制造技術(shù)的進(jìn)步，微小型的片式單元代替了原有的晶體類電子元器件。由于SMT組裝的電子產(chǎn)品在體積、性能、功能以及價(jià)位等方面具有綜合優(yōu)勢(shì)，故作為新興的電子組裝技術(shù)，SMT已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到電子產(chǎn)品組裝的各個(gè)領(lǐng)域。

印刷機(jī)是用來(lái)印刷焊膏或貼片膠的。印刷機(jī)將在PCB的焊盤上施加適量的焊膏，這樣就能夠使貼片元器件與PCB相對(duì)應(yīng)的焊盤達(dá)到良好的電氣連接，而且機(jī)械強(qiáng)度也會(huì)達(dá)到要求的相應(yīng)值。印刷在保證SMT質(zhì)量方面起著非常重要的作用。根據(jù)相關(guān)資料我們得知，如果PCB設(shè)計(jì)、印刷板與元器件質(zhì)量都沒(méi)有問(wèn)題，那么在表面組裝問(wèn)題中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題70%都是在印刷工藝方面。

1 影響印刷質(zhì)量的主要因素

首先是模板質(zhì)量。因?yàn)槟０逵∷⑹墙佑|印刷，所以我們根據(jù)模板厚度與焊盤開口尺寸就可以來(lái)判斷焊膏的印刷質(zhì)量。當(dāng)焊膏超量時(shí)就會(huì)發(fā)生橋接，焊膏量不夠的話就會(huì)發(fā)生焊錫不足或虛焊的情況。而且脫模質(zhì)量還會(huì)受到模板上焊盤的開口形狀以及開口內(nèi)壁光滑程度的影響。

其次是焊膏質(zhì)量。焊膏的印刷性、觸變性、黏度和常溫下的使用壽命都對(duì)印刷質(zhì)量產(chǎn)生影響。為了保證印刷質(zhì)量對(duì)所施加的焊膏有如下要求：

①要使焊膏保持均勻、具有良好的一致性。不得使焊膏圖形出現(xiàn)模糊的情形，相鄰圖形間最好不要發(fā)生粘連。焊膏圖形與焊盤圖形最好一致。

②一般焊盤上單位面積所施加焊膏量大約是0.8mg/mm3，對(duì)于窄間距元器件，要求為0.5mg/mm3左右。

③在基板上所印刷的焊膏與目標(biāo)重量值之間可以有一些不同。焊膏覆蓋焊盤的面積應(yīng)超過(guò)75%。

④焊膏印刷完后要保證不出現(xiàn)嚴(yán)重塌陷、邊緣整齊、錯(cuò)位保持在0.2mm之內(nèi)。窄間距元器件焊盤要求錯(cuò)位小于0.1mm。

⑤基板要求被焊膏保持潔凈。

第三是印刷工藝參數(shù)設(shè)置。刮刀的速度和壓力、刮刀與模板的角度以及焊膏黏度之間都是有一定關(guān)系的，所以我們要保證這些參數(shù)都符合要求，進(jìn)而使焊膏的印刷質(zhì)量合格。

第四是設(shè)備精度方面。在印刷窄間距高密度產(chǎn)品時(shí)，印刷機(jī)的印刷精度和重復(fù)印刷精度也是有影響的。

其它因素為環(huán)境濕度、溫度以及環(huán)境衛(wèi)生。焊膏會(huì)因?yàn)榄h(huán)境濕度過(guò)大而吸收空氣中的水分，會(huì)因?yàn)闈穸冗^(guò)小而使焊膏中添加劑揮發(fā)的更快，溫度過(guò)高將使得焊膏黏度變小，環(huán)境中灰塵混入焊膏中會(huì)使焊點(diǎn)產(chǎn)生針孔（工廠要求環(huán)境溫度23±3℃，相對(duì)濕度45-70%）。從以上分析中可以看出，影響印刷質(zhì)量的因素非常多，并且印刷焊膏是一種動(dòng)態(tài)工藝。

2 常見印刷不良現(xiàn)象的分析

常見的不良現(xiàn)象有缺焊、偏離、滲透、拉尖、塌陷和凹陷等情況。如圖1所示。

對(duì)應(yīng)這六種情況我們一一分析并找到其解決方案。

2.1 缺焊

2.2 滲透

2.3 塌陷

2.4 偏離

2.5 拉尖

2.6 凹陷

3 提高印刷質(zhì)量的主要措施

3.1 加工合格的模板

模板的厚度與開口尺寸要滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IPC-7525。即必須滿足一定的寬厚比和面積比。其具體數(shù)值為：

寬厚比：開口寬度（W）／模板厚度（T）＞1.5。

面積比：開口面積（W×L）／孔壁面積[2×(L+W) ×T] ＞0.66。

孔壁粗糙程度也影響焊膏釋放。其具體要求為當(dāng)元件為窄間距時(shí)可采用激光和電拋光工藝加工模板開口。

刮刀的移動(dòng)方向與模板開口方向同樣也對(duì)印刷質(zhì)量有影響。與刮刀移動(dòng)方向垂直的模板開口，因刮刀通過(guò)的時(shí)間短，焊膏難以被填入，常造成焊膏量不足。因此，為了使與刮刀移動(dòng)方向垂直與平行的模板開口的焊膏量相等，應(yīng)加大垂直方向的模板開口尺寸。

3.2 選擇適合工藝要求的焊膏并正確使用焊膏

第一，根據(jù)不同的產(chǎn)品選擇不同的焊膏。產(chǎn)品本身的價(jià)值和用途決定了是否采用高質(zhì)量的焊膏。

第二，根據(jù)PCB和元器件表面氧化程度和存放時(shí)間選擇焊膏的活性。通常可采用RMA級(jí)；高可靠性產(chǎn)品選擇R級(jí)；當(dāng)元器件或PCB存放的時(shí)間長(zhǎng)，表面氧化嚴(yán)重，應(yīng)采用RA級(jí)，焊后必須清洗。

第三，根據(jù)印制板、元器件和組裝工藝的具體情況選擇焊膏合金成分。

第四，根據(jù)產(chǎn)品對(duì)清潔度的要求來(lái)選擇是否采用免清洗工藝。免清洗工藝要選用不含鹵素或其他強(qiáng)腐蝕性化合物的焊膏；高可靠、航天、軍工、儀器儀表以及涉及生命安全的醫(yī)用器材要采用水清洗或溶劑清洗的焊膏，焊后必須清洗干凈。

第五，BGA和CSP一般都需要采用高質(zhì)量的免清洗焊膏。

第六，熱敏元件焊接時(shí)，應(yīng)用含鉍的低熔點(diǎn)焊膏，避免損壞元器件。

第七，根據(jù)PCB的組裝密度（有無(wú)窄間距元器件）來(lái)選擇焊膏合金粉末顆粒度。印刷性與焊膏合金粉末顆粒尺寸的關(guān)系：焊膏的合金粉末顆粒尺寸直接影響填充性和脫膜性，細(xì)小顆粒的焊膏具有不錯(cuò)的印刷性，尤其是對(duì)高密度、細(xì)間距的產(chǎn)品，因?yàn)槟０彘_口不大，這就要求使用小顆粒合金粉末，不然會(huì)使印刷性和脫膜性變差。

本位對(duì)SMT中的印刷環(huán)節(jié)作了簡(jiǎn)單介紹，對(duì)常見不良現(xiàn)象作了分析并對(duì)其提出了解決方案。只要做到以上兩點(diǎn)就盡可能的在印刷過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)不良現(xiàn)象，保障其整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

參考文獻(xiàn)：

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