PCBA加工工藝中的SMT環(huán)節(jié)是最為重要，同時(shí)也是容易產(chǎn)生缺陷的環(huán)節(jié)，尤其是回流焊中可能出現(xiàn)的焊接缺陷，而焊接缺陷產(chǎn)生的原因與焊膏印刷有著密不可分的關(guān)系，那么PCBA加工中焊膏印刷缺陷有哪些現(xiàn)象，造成這些缺陷的主要原因又是什么呢？
PCBA加工印刷缺陷產(chǎn)生的原因
一、焊膏的因素
焊膏的成分比單純的錫鉛合金復(fù)雜得多，主要包括焊料合金顆粒、助焊劑、流變性調(diào)節(jié)劑/黏度控制劑、溶劑等。不同類型的焊膏，其成分都不盡相同，適用范圍也不同，因此在選擇焊膏時(shí)要格外小心，確實(shí)掌握相關(guān)因素，以確保良好的印刷品質(zhì)。通常選擇焊膏時(shí)要注意以下一些因素。
1. 焊膏的黏度(Viscosity)
焊膏的黏度是影響印刷性能的重要因素。黏度太大，焊膏不易穿過(guò)鋼網(wǎng)的開孔，印出的線條也會(huì)殘缺不全；黏度太小，容易流淌和塌邊，會(huì)影響印刷的分辨率和線條的平整性。
焊膏黏度可用精確黏度儀進(jìn)行測(cè)量，但在實(shí)際工作中可采用以下方法:用刮刀攪拌焊膏3-5min，然后用刮刀挑起少許焊膏，讓焊膏自然落下，若焊膏慢慢逐段落下，說(shuō)明黏度適中；若焊膏根本不滑落，則說(shuō)明黏度太大；如果焊膏不停地以較快速度滑下，則說(shuō)明焊膏太稀薄，黏度太小。
2. 焊膏的黏性(Tackiness)
焊膏的黏性不夠，印刷時(shí)焊膏在鋼網(wǎng)上不會(huì)滾動(dòng)，其直接后果是焊膏不能全部填滿鋼網(wǎng)開孔，造成焊膏沉積量不足。焊膏的黏性太大則會(huì)使焊膏掛在鋼網(wǎng)孔壁上而不能全部漏印在焊盤上。
焊膏的黏性選擇一般要求其自黏能力大于它與鋼網(wǎng)的黏結(jié)能力，而它與鋼網(wǎng)孔壁的黏結(jié)能力又小于其與焊盤的黏結(jié)能力。
3. 焊膏顆粒的均勻性與大小
焊膏焊料的顆粒形狀、直徑大小及其均勻性也影響其印刷性能。一般焊料顆粒直徑約為鋼網(wǎng)開口尺寸的1/5，對(duì)細(xì)間距0.5mm的焊盤來(lái)說(shuō)，其鋼網(wǎng)開口尺寸為0.25mm，其焊料顆粒的最大直徑不超過(guò)0.05mm，否則易造成印刷時(shí)的堵塞。通常細(xì)小顆粒的焊膏會(huì)有更好的焊膏印條清晰度，但卻容易產(chǎn)生塌邊，同時(shí)被氧化程度的機(jī)會(huì)也高。一般是以引腳間距作為其中一個(gè)重要選擇因素，同時(shí)兼顧性能和價(jià)格。
焊膏顆粒的均勻性與大小
|
引腳間距(mm) |
>0.8 |
0.65 |
0.5 |
0.4 |
|
顆粒直徑（μm） |
>75 |
<60 |
<50 |
<40 |
4. 焊膏的金屬含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))
焊膏中金屬的含量決定著焊接后焊料的厚度。隨著金屬所占百分含量的增加，焊料厚度也增加。但在給定的黏度下，隨著金屬含量的增加，焊料的橋連的傾向也相應(yīng)增大。
焊膏的金屬含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))與厚度關(guān)系表
|
金屬含量（質(zhì)量百分百） |
厚度（inch） |
|
濕潤(rùn)的焊膏 |
回流焊 |
|
90 |
0.009 |
0.0045 |
|
85 |
0.0035 |
|
80 |
0.0025 |
|
75 |
0.002 |
再流焊后要求器件管腳焊接牢固，焊量飽滿、光滑，并在器件(阻容器件)端頭高度方向上有1/3-2/3高度的爬升。從表5可以看出隨著金屬含量的減少，再流焊后焊料的厚度減少，為了滿足對(duì)焊點(diǎn)的焊錫膏量的要求，通常選用85%-92%金屬含量的焊膏，焊膏制作廠商一般將金屬含量控制在89%或90%，使用效果較好。
二、SMT鋼網(wǎng)的因素
1. 鋼網(wǎng)的材料及刻制
鋼網(wǎng)通常用化學(xué)蝕刻和激光切割兩種方法制作。對(duì)于高精度的SMT鋼網(wǎng)，應(yīng)選用激光切割制作方式，因?yàn)榧す馇懈畹目妆谥保植诙刃?小于3μm)，且有一個(gè)錐度。
2. 鋼網(wǎng)的各部分與焊膏印刷的關(guān)系
? 開孔的外形尺寸
鋼網(wǎng)上開孔的形狀與印刷板上的焊盤的形狀及尺寸對(duì)焊膏的精密印刷是非常重要的。鋼網(wǎng)上的開孔主要由印刷板上相對(duì)應(yīng)的焊盤的尺寸決定的。一般地，鋼網(wǎng)上開孔的尺寸應(yīng)比相對(duì)應(yīng)焊盤小10%。
? 鋼網(wǎng)的厚度
鋼網(wǎng)的厚度與開孔的尺寸對(duì)焊膏的印刷以及后面的再流焊有著很大的關(guān)系。厚度越薄開孔越大，越有利于焊膏釋放。經(jīng)證明，良好的印刷質(zhì)量必須要求開孔尺寸與鋼網(wǎng)厚度比值大于5，否則焊膏印刷不完全。一般情況下，對(duì)0.5mm的引線間距，用厚度為0.12-0.15mm鋼網(wǎng)；對(duì)0.3-0.4mm的引線間距，用厚度為0.1mm鋼網(wǎng)。
? 鋼網(wǎng)開孔方向與尺寸
焊膏在焊盤長(zhǎng)度方向上的釋放與印刷方向一致時(shí)，比兩者方向垂直時(shí)的印刷效果好。
鋼網(wǎng)開孔方向與尺寸表（mm）
|
元件類型 |
引腳間距 |
焊盤寬度 |
焊盤長(zhǎng)度 |
開口寬度 |
開口長(zhǎng)度 |
模板厚度 |
|
PLCC |
1.27 |
0.65 |
2 |
0.6 |
1.95 |
0.15~0.25 |
|
QFP |
0.635 |
0.35 |
1.5 |
0.32 |
1.45 |
0.15~0.18 |
|
0.5 |
0.254 |
1.25 |
0.22 |
1.2 |
0.12~0.15 |
|
0.4 |
0.25 |
|
0.2 |
|
0.10~0.12 |
|
0.3 |
0.2 |
1 |
0.15 |
0.95 |
0.07~0.12 |
|
0402 |
- |
0.5 |
0.65 |
0.45 |
0.6 |
0.12~0.15 |
|
0201 |
- |
0.25 |
0.4 |
0.23 |
0.35 |
0.07~0.12 |
|
BGA |
1.27 |
0.8 |
|
0.75 |
|
0.15~0.20 |
|
1 |
0.63 |
|
0.56 |
|
0.10~0.12 |
|
0.5 |
0.3 |
|
0.28 |
|
0.07~0.12 |
|
Flip Chip |
0.25 |
0.12 |
|
|
|
0.08～0.10 |
|
0.2 |
0.1 |
|
|
|
0.05～0.10 |
|
0.15 |
0.08 |
|
|
|
0.03～0.08 |
三、工藝因素
焊膏印刷是一個(gè)工藝性很強(qiáng)的過(guò)程，涉及的工藝參數(shù)非常多，每個(gè)參數(shù)調(diào)整不當(dāng)都會(huì)對(duì)貼裝產(chǎn)品質(zhì)量造成非常大的影響。下面將從幾個(gè)方面來(lái)討論影響焊膏印刷質(zhì)量的工藝控制因素。
1. 印刷參數(shù)的設(shè)定調(diào)整
? 刮刀壓力
刮刀壓力的改變，對(duì)印刷來(lái)說(shuō)影響重大。太小的壓力，會(huì)使焊膏不能有效地到達(dá)鋼網(wǎng)開孔的底部且不能很好地沉積在焊盤上；太大的壓力，則導(dǎo)致焊膏印得太薄，甚至?xí)p壞鋼網(wǎng)。理想狀態(tài)為正好把焊膏從鋼網(wǎng)表面刮干凈。另外，刮刀的硬度也會(huì)影響焊膏的厚薄。太軟的刮刀會(huì)使焊膏凹陷，所以建議采用較硬的刮刀或金屬刮刀。
? 印刷厚度
印刷厚度是由鋼網(wǎng)的厚度所決定的，當(dāng)然也與機(jī)器的設(shè)定和焊膏的特性有一定的關(guān)系。印刷厚度的微量調(diào)整，經(jīng)常是通過(guò)調(diào)節(jié)刮刀速度及刮刀壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)。適當(dāng)降低刮刀的印刷速度，能夠增加印刷至印制板的焊膏量。有一點(diǎn)很明顯，降低刮刀的速度等于提高刮刀的壓力，相反，提高了刮刀的速度等于降低了刮刀的壓力。
? 刮刀速度
刮刀速度快有利于鋼網(wǎng)的回彈，但同時(shí)會(huì)阻礙焊膏向印制板焊盤上傳遞，而速度過(guò)慢會(huì)引起焊盤上所印焊膏的分辨率不良。另一方面，刮刀的速度與焊膏的黏度有很大的關(guān)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。通常細(xì)間距印刷速度范圍為12-40mm/s。
? 印刷方式
鋼網(wǎng)的印刷方式可分為接觸式(On?contact)和非接觸式(Off?contact)印刷。鋼網(wǎng)與印制板之間存在間隙的印刷稱為非接觸式印刷。在機(jī)器設(shè)置時(shí)，這個(gè)距離是可調(diào)整的，一般為0-27mm。而鋼網(wǎng)與印制板之間沒(méi)有印刷間隙(即零間隙)的印刷方式稱為接觸式印刷。接觸式印刷的鋼網(wǎng)垂直抬起可使印刷質(zhì)量所受影響最小，尤其適用細(xì)間距的焊膏印刷。
? 刮刀的參數(shù)
刮刀的參數(shù)包括刮刀的材料、厚度和寬度，刮刀相對(duì)于刀架的彈力以及刮刀相對(duì)于鋼網(wǎng)的角度等，這些參數(shù)均不同程度地影響著焊膏的分配。其中，刮刀相對(duì)于鋼網(wǎng)的角度θ為60°-65°時(shí)，焊膏印刷的品質(zhì)最佳。在印刷的同時(shí)要考慮到開口尺寸和刮刀走向的關(guān)系。焊膏的傳統(tǒng)印刷方法是刮刀沿著鋼網(wǎng)的X或Y方向以90°角運(yùn)行，這往往導(dǎo)致了元器件在開孔不同走向上焊膏量不同。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)開孔長(zhǎng)方向與刮刀方向平行時(shí)刮出的焊膏厚度比兩者垂直時(shí)刮出的焊膏厚度多了約60%。刮刀以45°的方向進(jìn)行印刷，可明顯改善焊膏在不同鋼網(wǎng)開孔走向上的失衡現(xiàn)象，同時(shí)還可以減少刮刀對(duì)細(xì)間距的鋼網(wǎng)開孔的損壞。
在焊膏印刷過(guò)程中一般每隔10塊板需對(duì)鋼網(wǎng)底部清洗一次，以消除其底部的附著物，通常采用無(wú)水酒精作為清洗液。
? 脫模速度
印制板與鋼網(wǎng)的脫離速度會(huì)對(duì)印刷效果產(chǎn)生較大影響。時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，易在鋼網(wǎng)底部殘留焊膏；時(shí)間過(guò)短，不利于焊膏的直立，影響其清晰度。
推薦脫模速度
|
引腳間距（mm） |
推薦速度(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. 焊膏使用時(shí)的工藝控制
? 嚴(yán)格在有效期內(nèi)使用焊膏。平時(shí)焊膏保存在冰箱中，使用前要求置于室溫6h以上，之后方可開蓋使用。用后的焊膏單獨(dú)存放，再用時(shí)要確定品質(zhì)是否合格。
? 生產(chǎn)前操作者使用專用不銹鋼棒攪拌焊膏使其均勻，并定時(shí)用黏度測(cè)試儀對(duì)焊膏黏度進(jìn)行抽測(cè)。
? 當(dāng)日印刷首塊印制板或設(shè)備調(diào)整后，要利用焊膏厚度測(cè)試儀對(duì)焊膏印刷厚度進(jìn)行測(cè)定，測(cè)試點(diǎn)選在印制板測(cè)試面的上、下、左、右及中間等5點(diǎn)，記錄數(shù)值，要求焊膏厚度范圍在鋼網(wǎng)厚度的-10%-+15%。
? 生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)焊膏印刷質(zhì)量進(jìn)行100%檢驗(yàn)，主要檢驗(yàn)內(nèi)容為焊膏圖形是否完整、厚度是否均勻、是否有焊膏拉尖現(xiàn)象。
? 當(dāng)班工作完成后按工藝要求清洗鋼網(wǎng)。
? 在印刷實(shí)驗(yàn)或印刷失敗后，印制板上的焊膏要求用超聲波清洗設(shè)備進(jìn)行徹底清洗并晾干，以防止再次使用時(shí)由于板上殘留焊膏引起再流焊后出現(xiàn)焊球。
常見(jiàn)PCBA加工印刷缺陷及解決辦法
焊膏印刷是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工藝，既受材料的影響，同時(shí)又跟設(shè)備和參數(shù)有直接關(guān)系，通過(guò)對(duì)印刷過(guò)程中各個(gè)細(xì)小環(huán)節(jié)的控制，可以防止經(jīng)常在印刷中出現(xiàn)的缺陷。下面簡(jiǎn)要介紹焊膏印刷時(shí)產(chǎn)生的幾種最常見(jiàn)的缺陷及相應(yīng)的防止或解決辦法。
1. 印刷不完全
? 印刷不完全是指焊盤上部分地方?jīng)]印上焊膏。
? 產(chǎn)生原因可能是開孔阻塞或部分焊膏黏在鋼網(wǎng)底部；焊膏黏度太小；焊膏中有較大尺寸的金屬粉末顆粒；刮刀磨損。
? 防止或解決辦法是清洗開孔和鋼網(wǎng)底部；選擇黏度合適的焊膏，并使焊膏印刷能有效地覆蓋整個(gè)印刷區(qū)域；選擇金屬粉末顆粒尺寸與開孔尺寸相對(duì)應(yīng)的焊膏；檢查更換刮刀。
2. 拉尖
? 拉尖是印刷后焊盤上的焊膏呈小山峰狀。
? 產(chǎn)生的原因可能是刮刀間隙或焊膏黏度太大。
? 防止或解決辦法是適當(dāng)調(diào)小刮刀間隙或選擇合適黏度的焊膏。
3. 塌陷
? 塌陷是指印刷后焊膏往焊盤兩邊塌陷。
? 產(chǎn)生原因可能是刮刀壓力太大、印制板定位不牢、焊膏黏度或金屬含量太低。
? 防止或解決辦法是調(diào)整壓力、重新固定印制板、選擇合適黏度或金屬含量的焊膏。
4. 焊膏太薄
? 產(chǎn)生的原因可能是鋼網(wǎng)太薄、刮刀壓力太大、焊膏流動(dòng)性差。
? 防止或解決辦法是選擇合適厚度的鋼網(wǎng)、降低刮刀壓力、選擇顆粒度和黏度合適的焊膏。
5. 厚度不一致
? 印刷后，焊盤上焊膏厚度不一致。
? 產(chǎn)生原因可能是鋼網(wǎng)與印制板不平行或焊膏攪拌不均勻使得黏度不一致。
? 防止或解決辦法是調(diào)整鋼網(wǎng)與印制板的相對(duì)位置，印前應(yīng)充分?jǐn)嚢韬父唷?/div>
6. 邊緣和表面有毛刺
? 產(chǎn)生的原因可能是焊膏黏度偏低，鋼網(wǎng)開孔孔壁粗糙。
? 防止或解決辦法是選擇黏度略高的焊膏、印刷前檢查鋼網(wǎng)開孔的蝕刻質(zhì)量。
? 只有制定出合適的參數(shù)，并掌握它們之間的規(guī)律，才能得到優(yōu)質(zhì)的焊膏印刷質(zhì)量。
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