【文章內(nèi)容簡介】 屈服強度的因素，不僅與貼片膠本身的品質(zhì)、粘接物表面狀態(tài)有關，而且與貼片膠涂布后的形狀有關，常用形狀系數(shù)表示，即膠點陽積直徑 W 與膠點高度 H 之比，屈服值膠點尺寸（W/H ）關系如圖 32 所示。形狀系數(shù)越高，屈服強度越低，最佳 W/H比為 ～。（2）涂布性貼片膠的涂布性，主要反應在通過各種涂敷工藝所涂敷的膠點其尺寸大小、形狀是否合適，膠點是否均勻一致。膠點的形狀和一致性取決于膠劑的流變學特性：屈服點與塑性粘度。貼片膠的涂布性可以通過實際的涂敷工藝反映出來。在壓力注射點膠工藝中，貼片膠的涂布性反映在膠點外觀光亮、飽滿、不拉絲、無拖尾，并有良好的外形和適宜的幾何尺寸。在模板印刷中其涂布性反應在膠點的理想形狀和實際形狀基本一樣，膠點挺括，不塌陷。壓力注射點膠工藝中，優(yōu)良的膠點外形是尖峰形或圓頭形，如圖 33 所示。尖峰形膠點的屈服值高，抗性好，但易發(fā)生拖尾現(xiàn)象，多用于膠量大的元件；圓頭形膠點屈服值偏低，易實現(xiàn)高速點膠，不易發(fā)生拖尾現(xiàn)象，多用于圓柱形元件。（3）觸變性貼片膠應具有良好的觸變性，涂敷后膠滴不變形，不塌落，能保到足夠的高度，在貼片后到固化前膠滴不漫流。 （4）粘接強度粘接強度是貼片膠的關鍵性能指標。粘接強度有幾個方面的要求：① 在元件貼裝后固化前，元件經(jīng)歷傳輸、震動后貼片膠能保持元件不位移。貼片膠在固化前的粘接強度與它的初粘力有關，初粘力又稱潤濕力，是指元件粘合后不久（5分鐘內(nèi)）所測得的剝離強度，它能迅速地粘牢被粘物，使元件貼裝后能有效地被固定，并具有一定的抗震動能力。在選擇貼片膠時要考慮這一參數(shù)。② 元件固化后貼片膠保持元件具有足夠的粘接強度和剪切強度。這一強度與固化溫圖 33 尖峰形和圓頭形膠點 圖 32 屈服值膠點尺寸（W/H）關系11 / 41度、固化曲線有關。通常元件經(jīng)過固化后，用專用的推拉規(guī)來測其粘接強度。方法是推拉規(guī)的測試端緊靠在被測元件的一個端面，保持推拉規(guī)和被測元件在同一平面，緩慢施力于被測元件，并讀取數(shù)據(jù)，如圖 34 所示。各種元件粘結(jié)強度見表 31。表 31 元件的粘接強度元件名稱（英制） 0603 0805 3216 SOT23 鉭電解SOIC焊料波峰沖擊時粘接強度（N） ≥10 ≥15 ≥20 ≥20 25 30 ＞2③ 在波峰焊時，固化后的貼片膠具有能保證元件不位移、不脫落的粘接強度。在240260℃溫度下，貼片膠受到焊料波剪切力的沖擊，承受短時間的焊接熱，貼片膠的粘接強度會降低，如圖 35 所示。由于生產(chǎn)中時常發(fā)生 SOIC 元件引腳位置偏移或元件掉片的現(xiàn)象，所以工藝師必須考慮這一參數(shù)，可通過高溫位移試驗來判斷貼片膠的性能及固化工藝的可靠性。④ 波峰焊后的貼片膠，已完成粘接使命。當 SMA 出現(xiàn)元件損壞時，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。（5）鋪展/塌落性貼片膠不僅要粘牢元件，還應具有潤濕能力，即鋪展性。但不應過分地鋪展，否則會出現(xiàn)塌落，以致漫流到焊盤上造成焊接缺陷?？赏ㄟ^鋪展/塌落試驗來考核貼片膠初粘力及流變性。（6）固化性能貼片膠應能在盡可能低的溫度，以最快速度固化。固化后膠點表面硬化、光滑。如果貼片膠固化性能不好，一旦升溫速度過快，貼片膠中夾雜的空氣、水氣以及揮發(fā)性物質(zhì)來不及揮發(fā)，就可能導致固化后的貼片膠出現(xiàn)表面不平滑、針孔和氣泡，不僅影響粘接強度，而且在波峰焊或清洗時，氣泡或針孔會吸收助焊劑、清洗劑，從而導致電氣性能的降低。目前有些貼片膠的固化性能已達到 150℃下 3 分鐘以內(nèi)即能固化的水平。（7）儲存期和放置時間儲存期是指貼片膠的使用壽命。貼片膠按照儲存條件和儲存期進行儲存，貼片膠的圖 35 高溫下粘結(jié)強度下降圖圖 34 推拉規(guī)測元件粘結(jié)強度12 / 41粘度、剪切強度和固化三項性能變化幅度應符合規(guī)定要求。通常要求在室溫下儲存l～ 個月，5℃以下儲存 3～6 個月，其性能不發(fā)生變化，仍能使用。放置時間是指貼片膠涂布到 PCB 上后，存放一段時間后仍應具有可靠的粘結(jié)力。（8）電性能固化后的貼片膠應具有優(yōu)良電性能，如高頻特性好，絕緣電阻高等。對所選的貼片膠需做電氣性能試驗，試驗包括：耐壓、介電常數(shù)、介電損耗因數(shù)、體積電阻、表面電阻、濕熱后絕緣電阻和電遷移等。（9）化學性能貼片膠固化后不應腐蝕元器件和 PCB，與助焊劑、阻焊劑和清洗劑不應發(fā)生化學反應。貼片膠固化后可進行耐溶劑性及水解穩(wěn)定性試驗以檢驗其耐助焊劑和清洗劑性能。 （10）安全性貼片膠應無毒、無臭、阻燃、不具揮發(fā)性，對環(huán)境和人體安全無害，符合環(huán)保要求。（11）防潮、防霉性.對于嚴酷環(huán)境條件下使用的產(chǎn)品，所選的貼片膠還需防潮、防霉。（12）外觀和顏色貼片膠的外觀包裝應完好，標志清晰，品種、型號、生產(chǎn)日期和制度指標明確。膠體粘稠均勻、細膩、元異物、無粗粒，顏色明亮，如紅色、黃色或白色，以便在進行目測檢查和自動檢測中易于辨別。加入的顏色不應參與貼片膠的化學反應，而且色澤具有穩(wěn)定性。 表面組裝工藝對貼片膠的要求（1）具有一定的黏度，膠滴之間不拉絲；在元器件與 PCB 之間有一定的粘接強度，元器件貼裝后在搬運過程中不掉落。（2）觸變性好，涂敷后膠滴不變形，不漫流，能保持足夠的高度。（3）對印制板和元器件體無腐蝕，絕緣電阻高和高頻特性好。（4）室溫使用壽命長（室溫下固化速度慢）。（5）在固化溫度下固化速度快：固化溫度要求在 150℃以下，5 分鐘以內(nèi)完全固化。（6）固化后粘接強度高，能經(jīng)得住波峰焊的 260℃高溫以及熔融的錫流波剪切力的沖擊作用，在焊接過程中無釋放氣體現(xiàn)象，波峰焊過程中元件不掉落。（7）有顏色，便于目視檢查和自動檢測。（8）應無毒、無嗅、不可燃，符合環(huán)保要求。13 / 41 貼片膠使用工藝要求（1）使用時應在前一天從冷藏柜內(nèi)取出貼片膠，待其恢復到室溫后方可使用。（2）使用時注意膠的型號、粘度，根據(jù)當前產(chǎn)品的要求，注意跟蹤首件產(chǎn)品，實際觀察、測試新?lián)Q上的貼片膠的各方面性能。（3）不要將不同型號、不同廠家的貼片膠互相混用，更換膠的品種時，一切與膠接觸的工具都應徹底清洗干凈。（4）點膠或印刷操作應在恒溫下進行（23℃土 2℃） 。（5）采用印刷工藝時，不能使用回收的貼片膠。（6）需要分裝的貼片膠，待恢復到室溫后方可打開包裝容器蓋，防止水汽凝結(jié)。用不銹鋼棒將膠攪拌均勻，待貼片膠完全無氣泡狀態(tài)下裝入清潔的注射管。管不要裝得太滿（2/3 體積） ，進行脫氣泡處理添加完貼片膠后蓋好容器蓋。為了防止貼片膠硬化或變質(zhì)，攪拌后的貼片膠應在 24 小時內(nèi)使用完，剩余的貼片膠要單獨存放，不能與新膠混在一起。（7）壓力注射滴涂時，應進行膠點直徑的檢查，一般可在 PCB 板的工藝邊處設 12個測試膠點，經(jīng)常觀察固化后膠點直徑的變化，對使用的貼片膠品質(zhì)真正做到心中有數(shù)。（8）點膠或印刷后及時貼片，并在 4 小時內(nèi)完成固化。（9）操作者應盡量避免貼片膠與皮膚接觸，不慎接觸時應及時用乙醇擦洗干凈。14 / 41第 4 章 印刷模板 模板概述模板是焊膏印刷的關鍵部件，也是影響印刷工藝的因素之一。模板（Stencils）又稱為漏板或網(wǎng)板，它用來定量分配焊膏，是焊膏印刷的關鍵工具之一。由于焊膏的印刷來源于絲網(wǎng)印刷技術，因此早期的焊膏印刷多采用絲網(wǎng)印刷。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。此外，絲網(wǎng)漏板的使用壽命也遠遠不及金屬模板，所以現(xiàn)在基本上已被淘汰。 印刷模板類型模板是表面組裝工藝中的重要部件之一，其主要功能是將準確數(shù)量的印刷材料轉(zhuǎn)移到 PCB 光板上準確的位置。 模板的結(jié)構(gòu)模板其外框是鑄鋁框架（或鋁方管焊接而成） ，中心是金屬模板，框架與模板之間依靠絲網(wǎng)相連接，呈“剛?cè)釀偂钡慕Y(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)確保金屬模板既平整又有彈性，使用時能津貼 PCB 表面。鑄鋁框架上備有安裝孔，供印刷機上裝夾之用，通常鋼板上的圖形離鋼板的外邊約 50㎜，以供印刷機刮頭運行需要，絲網(wǎng)的寬度為 30~40㎜，以保證鋼板在使用中有一定的彈性。早期的模板也有采用直接將金屬模板融合在框架上，但由于使用過程中缺乏應有的彈性，現(xiàn)在已經(jīng)少用。常用做模板的金屬材料有錫磷青銅和不銹鋼兩種。錫磷青銅模板價錢便宜，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固耐用，壽命長，但窗口壁光滑性不夠，不利于漏印焊膏，價格也較貴。目前這兩類材料制造的漏板均有使用，但以不銹鋼模板多見。 金屬模板的制造方法（1）化學腐蝕法化學腐蝕法制造金屬模板是最早采用的方法，由于價廉，至今還普遍使用。其制作過程是：首先制作兩張菲林膜，上面的圖形應按一定比例縮??；然后在金屬板上兩面貼好感光膜，通過菲林膜對其正反曝光；再經(jīng)過雙向腐蝕，制得金屬模板；最后將它膠合15 / 41在網(wǎng)框上，經(jīng)整理后就可以制得模板。制作過程中要注意兩點：一是圖形的二次設計；二是菲林膜正反對位的準確性。這道工序人為影響較大，經(jīng)常會影響焊膏印刷精度。化學腐蝕法由于存在側(cè)腐蝕，故窗口壁光潔度不夠，尤其對不銹鋼材料效果較差，因此漏印效果也較差。（2）激光切割法激光切割法制造模板是 20 世紀 90 年代出現(xiàn)的方法，它利用微機控制 CO2 或 YAG激光發(fā)生器，像光繪一樣直接在金屬模板上切割窗口。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。但當窗口尺寸密集時，有時會出現(xiàn)局部高溫，熔融的金屬會跳出小孔，影響鋼板的光潔度。盡管如此，它的優(yōu)越性仍是有目共睹的，特別圖形精度高的場合是首選方法之一，是目前不銹鋼模板的主要制造方法。（3）電鑄法隨著細間距 QFP 的大量使用，對模板的質(zhì)量要求也越來越高。無論是腐蝕法還是激光法制作的漏板，在印刷細間距器件圖形時，均會出現(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。因此，又出現(xiàn)電鑄法制造金屬模板技術，其制造方法與 其它方法不同，與刻蝕法相比，它是一個累加過程。具體做法是：在一塊平整的基板上，通過感光的方法制得窗口圖形的負像（模板窗口圖形為硬化的聚合感光膠） ，然后將基板放入電解質(zhì)溶液中，基板接電源負極，用鎳做陽極，經(jīng)數(shù)小時后，鎳在基板非焊盤區(qū)沉積，達到一定厚度后與基板剝離，形成模板。經(jīng)整理，將其膠合到網(wǎng)框上。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順利通過。但電鑄法制造的模板價格昂貴，僅適合在細間距器件焊接產(chǎn)品中使用。目前，國外用電鑄法制造的模板尺寸已達到 400㎜400㎜，孔壁粗糙度在 ㎜以下。 鋼網(wǎng)設計 模板的開口尺寸模板開孔的形狀尺寸于電路板上焊盤的形狀尺寸對焊膏的精密印刷是非常重要的。模板上的開孔主要由電路板上相對應的焊盤外形尺寸所決定的。一般，模板上開口尺寸=焊盤尺寸。也有公司常采用 1:1 的尺寸大小。開孔過大，會造成焊膏的印刷量過多，易產(chǎn)生橋連，包焊。而開孔過小，會產(chǎn)生焊膏印刷量過少，常常會造成爐后錫少、虛焊。 模板的厚度16 / 41模板的厚度對焊膏的印刷工藝有著很大的關系，良好的印刷質(zhì)量必須要求開孔尺寸與模板厚度比值大于 1:5，否則焊膏印刷不完全。一般情況下，對 的引腳間距，用厚度為 ~ 的模；~ 的引腳間距，用厚度為 的模板。 模板的厚度決定焊膏在焊盤上的厚度，不同引腳間距的焊盤對焊膏印刷厚度不同。模板厚度過厚，容易造成元器件細小間距的引腳橋連。模板過薄，造成印刷焊膏量不足，其后果造成焊接強度不夠，易造成故障。 鋼網(wǎng)對錫膏的影響細間距 IC，為防止應力集中，最好兩端倒圓角，片狀組件的防錫珠的開法最好選擇內(nèi)凹開法，這樣可以避免立碑現(xiàn)象，模板設計時，開口寬度至少保證 4 顆最大的錫球能順暢通過。17 / 41第 5 章 印刷機簡介 印刷機的分類隨著電子行業(yè)的高速發(fā)展，SMT 在電子技術中應用的越來越廣泛，焊膏印刷機隨之而生。印刷機的出現(xiàn)，讓 SMT 電子裝聯(lián)工序的第一道工序效率大大提升。印刷機的發(fā)展，對整個 SMT 有著至關重要的作用。無論哪種印刷機，都是由機架、印刷工作臺、模板固定機構(gòu)、印刷頭系統(tǒng)以及其他保證印刷精度而配備的選件，如定位系統(tǒng)，擦板系統(tǒng)、測量系統(tǒng)等組成的。用于焊膏印刷的印刷機品種很多，以自動化程度來分類，可以分為手動印刷機、半自動印刷機、全自動印刷機三類。半自動和全自動印刷機可以根據(jù)具體情況配置各種功能，以提高印刷精度。 手動印刷機手動印刷機的各種參數(shù)和動作均需要人工調(diào)節(jié)與控制，通常僅用于小批量或者難度不高的產(chǎn)品。手動焊膏印刷機由夾持 PCB 的工作臺、模板的固定機構(gòu)和機械調(diào)整裝置等部分組成，如圖 51 所示。手動焊膏印刷機的漏板與印制電路板位置各種參數(shù)與動作均需人工調(diào)節(jié)與控制，刮刀速度和刮刀壓力需