【正文】 刷性、可焊性以及焊點(diǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)。常組成 功能合金粉末 元器件和電路的機(jī)械和電氣連接活化劑 元器件和電路的機(jī)械和電氣連接粘接劑 提供貼裝元器件所需的粘性潤濕劑 增加焊膏和被焊件之間潤濕性溶劑 調(diào)節(jié)焊膏特性觸變劑 改善焊膏的觸變性焊劑其它添加劑 改進(jìn)焊膏的抗腐蝕性、焊點(diǎn)的光亮度及阻燃性能等表 21 焊膏的組成與功能3 / 41見焊膏的金屬組分、熔化溫度與用途見表 22。 焊錫膏的組成焊膏是由合金焊料粉、糊狀焊劑和一些添加劑混合而成的具有一定粘性和良好觸變性的膏狀體，焊膏的組成與功能見表 21。 （3）按合金粉末的顆粒度可分為：一般間距和窄間距。刮刀速度、刮刀壓力、刮刀與網(wǎng)板的角度以及焊膏（或貼片膠）的粘度之間都存在一定的制約關(guān)系。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)量都沒有問題，那么在表面組裝問題中出現(xiàn)的質(zhì)量問題 70%都是在印刷工藝方面。生產(chǎn)中不但要掌握和運(yùn)用焊膏印刷技術(shù)，并且要求能分析其中產(chǎn)生問題的原因，并將改進(jìn)措施運(yùn)用回生產(chǎn)實(shí)踐中。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。焊焊膏印刷工藝技術(shù)是焊點(diǎn)質(zhì)量和產(chǎn)品最終質(zhì)量的保障。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，PCB 板電路的集成度和復(fù)雜度越來越高，貼片元件占到了元件總數(shù) 50％~90 ％。3． 能夠分析出模板對(duì)印刷的影響。I / 41畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）報(bào)告（論文）題目：SMT 生產(chǎn)過程中的印刷通用工藝 作者所在系部： 電子與控制工程學(xué)院 完 成 時(shí) 間 ： 2022 年 6 月 17 日 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制1 / 41北華航天工業(yè)學(xué)院電子工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書姓 名： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師： 職 稱： 完成時(shí)間： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：SMT 生產(chǎn)過程中的印刷通用工藝設(shè)計(jì)目標(biāo)：通過寫這篇論文了解更多關(guān)于 SMT 生產(chǎn)過程中的印刷通用工藝的知識(shí)，對(duì)印刷有一個(gè)更深層次的理解。4． 能夠找出并解決印刷缺陷。表面組裝技術(shù)（SMT）已成為當(dāng)今電子裝聯(lián)技術(shù)中最通用的技術(shù)，而焊膏印刷是 SMT 基本工藝中的一道關(guān)鍵工序，其質(zhì)量直接影響到 SMD 組裝的質(zhì)量和效率。有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，SMT 生產(chǎn)中 60％~70 ％的焊接缺陷與焊膏的印刷有關(guān)，由此可見焊膏印刷的重要性。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，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)是用來印刷焊膏或貼片膠的。本課題就從印刷工藝入手，講述從焊膏到印刷機(jī)再到印刷后出現(xiàn)的缺陷等一系列的有關(guān)印刷的問題。因此，只有正確地控制這些參數(shù)才能保證焊膏（或貼片膠）的印刷質(zhì)量。 （4）按焊劑的成分可分為：免清洗、有機(jī)溶劑清洗和水清洗。（1）合金粉末合金粉末是焊膏的主要成分。表 22 常見焊膏的金屬組分、熔化溫度與用途熔化溫度℃金屬組份液相線 固相線用途Sn63Pb37 183 共晶 適用于普通表面組裝板不適用于含Ag、Ag/Pa 材料電極的元器件Sn60Pb40 183 188 用途同上Sn62Pb36Ag2179 共晶 適用于含 Ag、Ag/Pa 材料電極的元器件（不適用于水金板）Sn10Pb88Ag2268 290 適用于耐高溫元器件及需要兩次再流焊表面組裝板的首次再流焊（不適用于水金板）221 共晶 適用于要求焊點(diǎn)強(qiáng)度較高的表面組裝板的焊接（不適用于水金板）Sn42Bi58 138 共晶 適用于熱敏元器件及需要兩次再流焊表面組裝板的第二次再流焊（2）焊劑焊劑是凈化焊接表面、提高潤濕性、防止焊料氧化和確保焊膏質(zhì)量以及優(yōu)良工藝性的關(guān)鍵材料。焊膏的合金組分應(yīng)盡量達(dá)到共晶或近共晶。一般合金焊料百分含量在 75%~90%。細(xì)小顆粒的焊膏印刷性比較好，特別是對(duì)于高密度、窄間距的產(chǎn)品，由于模板開口尺寸小，必須采用小顆粒合金粉末，否則會(huì)影響印刷性和模性。球形顆粒的合金粉末組成的焊膏粘度較低，印刷后焊膏圖形容易塌落，印刷性好，適用范圍廣，尤其適用于高密度窄間距的絲網(wǎng)與金屬模板印刷。另外由于不定形顆粒的表面積大，含氧量高，影響焊接質(zhì)量和焊點(diǎn)亮度。大顆粒影響漏印性，過細(xì)的微粉顆粒在再流焊預(yù)熱升溫階段容易隨溶劑5 / 41的揮發(fā)飛濺，形成小錫珠。粘度太大，焊膏不易穿出模板的漏孔，會(huì)導(dǎo)致印出的圖形殘缺不全。合金粉末顆粒尺寸增大，粘度減?。环勰╊w粒尺寸減少，粘度增加。 圖 22 合金焊料粉含量與粘度的關(guān)系 圖 23 合金粉末顆粒大小對(duì)粘度的影響 圖 24 溫度對(duì)粘度的影響（4）觸變指數(shù)和塌落度焊膏是觸變性流體，焊膏的塌落度主要與焊膏的粘度和觸變性有關(guān)。一般要求在常溫下放置 12~24 小時(shí)，至少 4 小時(shí)，其性能保持不變。2℃） ，回溫時(shí)間為 6~12 小時(shí)，并禁止使用其他加熱器使其溫度瞬間上升的做法；回溫后須充分?jǐn)嚢?，使用攪拌機(jī)的攪拌時(shí)間為 3~4 分鐘，視攪拌機(jī)機(jī)種而定。 ，不可與尚未使用的焊膏共同放置，應(yīng)另外存放在別的容器之中。焊膏合金粉末的組分、純度及含氧量、顆粒形狀和尺寸、焊劑的成分與性質(zhì)等是決定焊膏特性以及焊點(diǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。一般采用RMA 級(jí)；高可靠性產(chǎn)品、航天和軍工產(chǎn)品可選擇 R 級(jí)；PCB、元器件存放時(shí)間長，表面嚴(yán)重氧化，應(yīng)采用 RA 級(jí)，焊后清洗。對(duì)免清洗工藝要選用不含鹵素或其它強(qiáng)腐蝕性化合物的焊膏；高可靠性產(chǎn)品、航天和軍工產(chǎn)品以及高精度、微弱信號(hào)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。7 / 41 施加焊膏的方法施加焊膏的方法有三種：滴涂式（即注射式，滴涂式又分為手動(dòng)和自動(dòng)滴涂機(jī)兩種方法） 、絲網(wǎng)印刷和金屬模板印刷。 ）由于金屬模板印刷質(zhì)量比較好，而且金屬模板使用壽命長，因此一般應(yīng)優(yōu)先采用金屬模板印刷工藝。8 / 41第 3 章 貼片膠貼片膠是應(yīng)用于表面組裝的特種膠黏劑，又稱為表面組裝用黏結(jié)劑、貼片膠，有些地方還稱為“膠水” 。（3）按涂布方式分類① 針式轉(zhuǎn)移用貼片膠；② 壓力注射用貼片膠；③ 模板印刷用貼片膠。不同的粘接材料所使用的固化劑各不相同。胺類固化劑可實(shí)現(xiàn)樹脂室溫固化，咪唑類固化劑可實(shí)現(xiàn)樹脂的中溫固化，酸酐類固化劑可實(shí)現(xiàn)樹脂的高溫固化，而潛伏性中溫固化劑，可實(shí)現(xiàn)樹脂在低溫時(shí)幾乎不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，一旦遇到合適溫度，如中溫（l20～150℃）時(shí)，樹脂和固化劑迅速發(fā)生反應(yīng)，所以含伏性中溫固化劑的貼片膠必須低溫儲(chǔ)藏，中溫固化。常用的填料有硅微粉、氧化缽、三氧化二敏、甲基纖維素等。 貼片膠的性能及其評(píng)估貼片膠的性能指標(biāo)是評(píng)估各種貼片膠質(zhì)量優(yōu)劣的具體依據(jù)。粘度測試時(shí)應(yīng)注意所選用的標(biāo)準(zhǔn)是否與供應(yīng)商一致，特別是粘度計(jì)的型號(hào)、參數(shù)不一樣，測出的數(shù)據(jù)差別很大。每個(gè)試樣測定三次，取平均值（單位 Pa?s）。故貼片膠依靠屈服強(qiáng)度保持元件貼裝后進(jìn)入固化爐之前的過程中承受一定的外力震動(dòng)而不出現(xiàn)位移，一旦外力大于屈服強(qiáng)度，則元件出現(xiàn)位移。膠點(diǎn)的形狀和一致性取決于膠劑的流變學(xué)特性：屈服點(diǎn)與塑性粘度。壓力注射點(diǎn)膠工藝中，優(yōu)良的膠點(diǎn)外形是尖峰形或圓頭形，如圖 33 所示。粘接強(qiáng)度有幾個(gè)方面的要求：① 在元件貼裝后固化前，元件經(jīng)歷傳輸、震動(dòng)后貼片膠能保持元件不位移。這一強(qiáng)度與固化溫圖 33 尖峰形和圓頭形膠點(diǎn) 圖 32 屈服值膠點(diǎn)尺寸（W/H）關(guān)系11 / 41度、固化曲線有關(guān)。表 31 元件的粘接強(qiáng)度元件名稱（英制） 0603 0805 3216 SOT23 鉭電解SOIC焊料波峰沖擊時(shí)粘接強(qiáng)度（N） ≥10 ≥15 ≥20 ≥20 25 30 ＞2③ 在波峰焊時(shí)，固化后的貼片膠具有能保證元件不位移、不脫落的粘接強(qiáng)度。當(dāng) SMA 出現(xiàn)元件損壞時(shí)，要求貼片膠在一定溫度下，粘接力很低，便于更換不合格的元器件，而不影響 PCB 的性能。（6）固化性能貼片膠應(yīng)能在盡可能低的溫度，以最快速度固化。（7）儲(chǔ)存期和放置時(shí)間儲(chǔ)存期是指貼片膠的使用壽命。（8）電性能固化后的貼片膠應(yīng)具有優(yōu)良電性能，如高頻特性好，絕緣電阻高等。 （10）安全性貼片膠應(yīng)無毒、無臭、阻燃、不具揮發(fā)性，對(duì)環(huán)境和人體安全無害，符合環(huán)保要求。加入的顏色不應(yīng)參與貼片膠的化學(xué)反應(yīng)，而且色澤具有穩(wěn)定性。（4）室溫使用壽命長（室溫下固化速度慢）。（8）應(yīng)無毒、無嗅、不可燃，符合環(huán)保要求。（4）點(diǎn)膠或印刷操作應(yīng)在恒溫下進(jìn)行（23℃土 2℃） 。管不要裝得太滿（2/3 體積） ，進(jìn)行脫氣泡處理添加完貼片膠后蓋好容器蓋。（9）操作者應(yīng)盡量避免貼片膠與皮膚接觸，不慎接觸時(shí)應(yīng)及時(shí)用乙醇擦洗干凈。但由于絲網(wǎng)制作的漏板，其窗口開口面積要被絲網(wǎng)本身占用一部分，即開口率達(dá)不到 100%，不適合于焊膏印刷工藝，故很快被鏤空的金屬板所取代。這種結(jié)構(gòu)確保金屬模板既平整又有彈性，使用時(shí)能津貼 PCB 表面。錫磷青銅模板價(jià)錢便宜，材料易得，特別是窗口壁光滑，便于漏印焊膏，但使用壽命不及不銹鋼模板長；不銹鋼制造的模板堅(jiān)固耐用，壽命長，但窗口壁光滑性不夠，不利于漏印焊膏，價(jià)格也較貴。制作過程中要注意兩點(diǎn)：一是圖形的二次設(shè)計(jì)；二是菲林膜正反對(duì)位的準(zhǔn)確性。這種方法具有精度高、窗口尺寸好、工序簡單、周期短（約 1h 一塊）等優(yōu)點(diǎn)。無論是腐蝕法還是激光法制作的漏板，在印刷細(xì)間距器件圖形時(shí)，均會(huì)出現(xiàn)不同程度的堵塞窗口，或者經(jīng)常需要清潔模板底面，給生產(chǎn)帶來不便。用電鑄法制造的模板精度高，窗口壁光滑，有利于焊膏在印刷時(shí)順利通過。模板上的開孔主要由電路板上相對(duì)應(yīng)的焊盤外形尺寸所決定的。而開孔過小，會(huì)產(chǎn)生焊膏印刷量過少，常常會(huì)造成爐后錫少、虛焊。模板厚度過厚，容易造成元器件細(xì)小間距的引腳橋連。印刷機(jī)的出現(xiàn)，讓 SMT 電子裝聯(lián)工序的第一道工序效率大大提升。半自動(dòng)和全自動(dòng)印刷機(jī)可以根據(jù)具體情況配置各種功能，以提高印刷精度。圖 51 半自動(dòng)印刷機(jī)18 / 41 半自動(dòng)印刷機(jī)半自動(dòng)印刷機(jī)除了 PCB 裝夾過程是人工放置以外，其余動(dòng)作均由機(jī)器連續(xù)完成，但第一塊 PCB 與模版的窗口位置是通過人工來對(duì)準(zhǔn)的。2　印刷頭系統(tǒng)：包括刮刀、刮刀固定機(jī)構(gòu)和印刷頭的傳輸控制系統(tǒng)等。2　印刷精度—根據(jù)印制板組裝密度和器件的引腳間距或 BGA 和 CSP 等器件球間距的最小尺寸確定，一般要求達(dá)到177。2　可編程網(wǎng)版清潔器（干擦和濕擦）：用于清潔模板底部。印刷機(jī)一般的重復(fù)精度可達(dá)到177。（1）基本結(jié)構(gòu)1　機(jī)架：用于支撐其它系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)。5　鋼網(wǎng)清洗系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)有效的自動(dòng)清洗功能，能完成干清洗、濕清洗和真空清洗三種清洗模式。3　印刷周期。2　針定位和邊定位兩種定位裝置。主要是將焊膏（錫鉛膏狀物）涂敷于 PCB 板上，使貼片工序貼裝的元器件能夠黏在 PCB 焊盤上。 焊膏印刷工藝自動(dòng)印刷機(jī)金屬模板印刷焊膏工藝自動(dòng)印刷機(jī)金屬模板印刷焊膏工藝流程圖如圖 54 所示。③ 準(zhǔn)備焊膏。印刷前設(shè)備所有的開關(guān)必須處于關(guān)閉狀態(tài)；接通空氣壓縮機(jī)的電源。② 打開印刷機(jī)電源開關(guān)。（3）安裝模板和刮刀安裝模板和刮刀按如下順序進(jìn)行：① 先安裝模板，后安裝刮刀。注：印刷焊膏一般應(yīng)選擇不銹鋼刮刀。 邊夾緊定位的操作PCB 邊夾緊定位的操作步驟如下：① 松開工作臺(tái)的鎖定裝置。④ 把左右頂塊固定在印刷工作臺(tái)面適當(dāng)位置上，將 PCB 定位在支撐導(dǎo)軌的中心。⑧ 松開導(dǎo)軌的鎖定鈕，調(diào)節(jié)兩個(gè)支撐軌的高度，用高度尺測量，同時(shí)用手撫摸 PCB 與導(dǎo)軌接觸處的頂面，使兩個(gè)導(dǎo)軌頂面與 PCB 頂面高度一致，然后擰緊鎖定鈕。②將真空支柱排放在 PCB 的底部左、右兩端（印刷時(shí)真空支柱起支撐并吸住 PCB 的作用 ） 。究竟調(diào)整工作臺(tái)還是調(diào)整模板，要根據(jù)印刷機(jī)的構(gòu)造而定。③設(shè)置 PCB 與模板接觸高度，并升起工作臺(tái)，使 PCB 頂面剛好與模板底面接觸。（6）制作 Mark 的視覺圖像Mark 是用來糾正 PCB 加工誤差的，選擇 PCB 對(duì)角線上的一對(duì) Mark 作為基準(zhǔn)。（7）設(shè)置印刷參數(shù)設(shè)置印刷參數(shù)要根據(jù)根據(jù)印刷機(jī)的功能和配置進(jìn)行。②設(shè)置印刷速度。⑤設(shè)置印刷前工作臺(tái)延時(shí)。窄間距時(shí)最多可設(shè)置為每印一塊板清潔一次，無窄間距時(shí)可設(shè)置為 50 等，也可以不清洗，以保證印刷質(zhì)量為準(zhǔn)。（8）添加焊膏首次施加焊膏時(shí)，用小刮勺將焊膏均勻沿刮刀寬度方向施加在模板的漏印圖形后面。在印刷過程中補(bǔ)充焊膏時(shí)，必須在印刷周期結(jié)束時(shí)進(jìn)行。（11）連續(xù)印刷生產(chǎn)1　采用視覺系統(tǒng)連續(xù)印刷為了保證印刷精度，一般情況應(yīng)采用視覺系統(tǒng)印刷。無窄間距時(shí)，取樣規(guī)則抽檢。2　檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)按照本單位制定的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或參照其它標(biāo)準(zhǔn)（例如 IPC 標(biāo)準(zhǔn)或 SJ/T106701995 表面組裝工藝通用技術(shù)要求）執(zhí)行。，印刷性不好：25 / 41