SMT技术4 焊锡膏印刷课件.ppt
12/22/2022,1,SMT技术基础与设备,12/22/2022,2,焊锡膏印刷与焊锡膏印刷机,12/22/2022,3,漏 印 模 板,模板(stencils)，又称为漏板、钢板，它是焊锡膏印刷的关键工 具之一，用来定量分配焊锡膏。由于焊锡膏的印刷来源于丝网印刷技术，因此早期的焊锡膏印刷多采用丝网印刷，丝网材料有尼龙丝、真丝、聚酯丝和不锈钢丝等，可用于SMT焊锡膏印刷的是聚酯丝和不锈钢丝。用乳剂涂敷到丝网上，只留出印刷图形的开口网目，就制成了非接触式印刷涂敷法所用的丝网。但由于丝网制作的漏板窗口开口面积始终被丝本身占用一部分，即开口率达不到100%,不适合于焊锡膏印刷工艺，故很快被镂空的金属板所取代。,12/22/2022,4,图4-2 模板的结构a)结构示意图 b)实物照片1 c) 实物照片2,12/22/2022,5,焊锡膏印刷机,焊锡膏印刷机的种类当前，用于印刷焊锡膏的印刷机品种繁多，若以自动化程度来分类，可以分为：手工印刷机、半自动印刷机、视觉半自动印刷机、全自动印刷机。PCB放进和取出的方式有两种，一种是将整个刮刀机构连同模板抬起，将PCB放进和取出，PCB定位精度取决于转动轴的精度，一般不太高，多见于手动印刷机与半自动印刷机；另一种是刮刀机构与模板不动，PCB平进与平出，模板与PCB垂直分离，故定位精度高，多见于全自动印刷机。,12/22/2022,6,(1) 手动印刷机。手动印刷机的各种参数与动作均需人工调节与控制，通常仅被小批量生产或难度不高的产品使用。图示是手动焊锡膏印刷机的照片。,12/22/2022,7,(2) 半自动印刷机。半自动印刷除了PCB装夹过程是人工放置以外，其余动作机器可连续完成，但第一块PCB与模板的窗口位置是通过人工来对中的。通常PCB通过印刷机台面下的定位销来实现定位对中，因此PCB板面上应设有高精度的工艺孔，以供装夹用。图示是半自动焊锡膏印刷机的照片。,12/22/2022,8,(3) 全自动印刷机。全自动印刷机通常装有光学对中系统，通过对PCB和模板上对中标志(MarkFIDUCIAL)的识别，可以自动实现模板窗口与PCB焊盘的自动对中，印刷机重复精度0.01mm(6a)。在配有PCB自动装载系统后，能实现全自动运行。但印刷机的多种工艺参数，如刮刀速度、刮刀压力、漏板与PCB之间的间隙仍需人工设定。图4-6是两种不同型号自动焊锡膏印刷机的照片。,12/22/2022,9,12/22/2022,10,12/22/2022,11,漏印模板印刷法的基本原理,漏印模板印刷法的基本原理如图4-7所示。 将PCB板放在工作支架上，由真空泵或机械方式固定，将已加工有印刷图形的漏印模板在金属框架上绷紧，模板与PCB表面接触，镂空图形网孔与PCB上的焊盘对准，把焊锡膏放在漏印模板上，刮刀(亦称刮板)从模板的一端向另一端推进，同时压刮锡膏通过模板上的镂空图形网孔印刷(沉淀)到PCB的焊盘上。假如刮刀单向刮焊锡膏，沉积在焊盘上的焊锡膏可能会不够饱满；而刮刀双向刮焊锡膏，焊锡膏图形就比较饱满。高档的SMT印刷机一般有A、B两个刮刀：当刮刀从右向左移动时，刮刀A上升，刮刀B下降，B压刮焊锡膏；当刮刀从左向右移动时，刮刀B上升，刮刀A下降，A压刮焊锡膏，如图4-7a所示。两次刮焊锡膏后，PCB与模板脱离(PCB下降或模板上升)，如图4-7b所示，完成焊锡膏印刷过程。图4-7c描述了简易SMT印刷机的操作过程。焊锡膏是一种膏状流体，其印刷过程遵循流体动力学的原理。,12/22/2022,12,12/22/2022,13,12/22/2022,14,印刷机的工艺参数,焊锡膏是触变流体，具有黏性。当刮刀以一定速度和角度向前移动时，对焊锡膏产生一定的压力，推动焊锡膏在刮板前滚动，产生将焊锡膏注入网孔或漏孔所需的压力。焊锡膏的黏性摩擦力使焊锡膏在刮板与网板交接处产生切变，切变力使焊锡膏的黏性下降，有利于焊锡膏顺利地注入网孔或漏孔。刮刀速度、刮刀压力、刮刀与网板的角度以及焊锡膏的黏度之间都存在一定的制约关系，因此，只有正确地控制这些参数，才能保证焊锡膏的印刷质量。,12/22/2022,15,工艺参数的调节,1.刮刀的夹角刮刀的夹角影响到刮刀对焊锡膏垂直方向力的大小，夹角越小，其垂直方向的分力Fy越大，通过改变刮刀角度可以改变所产生的压力。刮刀角度如果大于800，则焊锡膏只能保持原状前进而不滚动，此时垂直方向的分力Fy几乎没有，焊锡膏便不会压入印刷模板窗开口。刮刀角度的最佳设定应在45600范围内进行，此时焊锡膏有良好的滚动性。,12/22/2022,16,2.刮刀的速度,刮刀速度快，焊锡膏所受的力也大。但提高刮刀速度，焊锡膏压入的时间将变短，如果刮刀速度过快，焊锡膏不能滚动而仅在印刷模板上滑动。考虑到焊锡膏压入窗口的实际情况，最大的印刷速度应保证FQFP焊盘焊锡膏印刷纵横方向均匀、饱满，通常当刮刀速度控制在2040mm/s时，印刷效果较好。因为锡膏流进窗口需要时间，这一点在印刷细间距QFP图形时尤为明显，当刮刀沿QFP焊盘一侧运行时，垂直于刮刀的焊盘上焊锡膏图形比另一侧要饱满，故有的印刷机具有刮刀旋转450的功能，以保证细间距QFP印刷时四面焊锡膏量均匀。,12/22/2022,17,3.刮刀的压力 刮刀的压力即通常所说的印刷压力，印刷压力的改变对印制质量影响重大。印刷压力不足会引起焊锡膏刮不干净且导致PCB上锡膏量不足，如果印刷压力过大又会导致模板背后的渗漏，故一般把刮刀的压力设定在512N25mm左右。理想的刮刀速度与压力应该以正好把焊锡膏从钢板表面刮干净为准。 4.刮刀宽度 如果刮刀相对于PCB过宽，那么就需要更大的压力、更多的焊锡膏参与其工作，因而会造成焊锡膏的浪费。一般刮刀的宽度为PCB长度(印刷方向)加上50mm左右为最佳，并要保证刮刀头落在金属模板上。,12/22/2022,18,12/22/2022,19,7.刮刀形状与制作材料,刮刀头的制作材料、形状一直是印刷焊锡膏中的热门话题。刮刀形状与制作材料有很多，如图4-9所示。从图中看出，刮刀按制作形状可分为菱形和拖尾刮刀两种；从制作材料上可分为聚胺酯橡胶和金属刮刀两类。(1)菱形刮刀。它是由一块方形聚胺酯材料(10mm10mm)及支架组成，方形聚胺酯夹在支架中间，前后成450角。这类刮刀可双向刮印焊锡膏，在每个行程末端刮刀可跳过锡膏边缘，所以只需一把刮刀就可以完成双向刮印，典型设备有MPM公司生产的SP-200型印刷机。但是这种结构的刮刀头焊锡膏量难以控制，并易弄脏刮刀头，给清洗增加工作量。此外，采用菱形刮刀印刷时，应将PCB边缘垫平整，防止刮刀将模板边缘压坏。,12/22/2022,20,12/22/2022,21,(3)金属刮刀。用聚胺酯制作的刮刀，当刮刀头压力太大或锡膏材料较软时易嵌入金属模板的孔中(特别是大窗口孔)，将孔中的焊锡膏挤出，造成印刷图形凹陷，印刷效果不良。即使采用高硬度橡胶刮刀，虽改善了切割性，但填充锡膏的效果仍较差。为此人们采用将金属片嵌在橡胶刮刀的前沿、金属片在支架上凸出40mm左右的刮刀，称为金属刮刀，并用来代替橡胶刮刀。美国TRANSITION AUTOMATION公司的PERMAIEX牌金属刮刀最为有名，它是由高硬度合金制造，非常耐疲劳、耐磨、耐弯折，并在刀刃涂覆上TEFLON润滑膜，当刃口在模板上运行时，焊锡膏能被轻松地推进窗口中，消除了焊料凹陷和高低起伏现象。采用金属刮刀具有下列优点：从较大、较深的窗口到超细间距的窗口印刷均具有优异的一致性;刮刀寿命长，无须修正，模板不易损坏；印刷时没有焊料的凹陷和高低起伏现象，大大减少甚至完全消除了焊料的桥接和渗漏。,12/22/2022,22,图4-9 各种不同形式的刮刀,12/22/2022,23,谢 谢！,
