SMT印刷參數(shù)與工藝問題的解決方案

SMT印刷工藝就是將焊膏壓入模板開孔部的工藝，此時焊膏的旋轉(zhuǎn)起著很大作用。通過刮刀移動焊膏時，在焊膏與印刷模板之間有摩擦力發(fā)揮作用，該摩擦力與焊膏移動方向相反。焊膏在該摩擦力的作用下會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，即滾動現(xiàn)象。一旦發(fā)生滾動現(xiàn)象，焊膏會經(jīng)常碰撞滾動的前部，改變方向，并在滾動的前部產(chǎn)生壓力，該壓力就是將焊膏壓入印刷模板的力。與此同時，通過滾動，在抬起滾動的分析也有力作用。因此，SMT貼片加工廠為了實現(xiàn)正確的印刷，都會適當(dāng)控制將焊膏壓入印刷模板開孔部的力以及抬起刮刀的力。這些力均屬于印刷工藝參數(shù)，它們的正確設(shè)定和調(diào)整對印刷質(zhì)量起著非常重要的作用。

一、刮刀材質(zhì)

刮刀有金屬刮刀和橡膠刮刀等，分別應(yīng)用于不同的場合。對于橡膠刮刀而言，刀片太軟會變形且易將較大模板開孔中的焊膏刮走，尤其是在壓力較大情況下最易發(fā)生。低于洛氏硬度80的刀片是軟刀片，常用的是洛氏硬度85~90的刀片。刮刀刀片與目標(biāo)的角度越小，刀片的變形量就會越大，這樣印刷時就會造成目標(biāo)與基板無法解除從而使焊膏沉積過量，甚至無法將目標(biāo)上的焊膏刮干凈。如果這一角度過大，則可能無法使焊膏在模板上滾動。刮刀如果不水平的話，其刀片解除模板時，會形成不一致的壓力，將總有一邊壓力不能滿足要求從而造成印刷不一致。

1、橡膠刮刀

橡膠刮刀的材質(zhì)比較柔軟，在對其施加一定壓力后，刮刀的前部易產(chǎn)生一定的變形。經(jīng)過實踐，我們發(fā)現(xiàn)橡膠刮刀隨著壓力的增加，其變形量增加幅度相當(dāng)明顯，相對應(yīng)的焊盤內(nèi)所印刷的錫膏量也有大幅度減少，線性變化程度非常明顯。

上述情況，焊盤面積與PCB面積越大越明顯。在焊膏的滾動中，刮刀會出現(xiàn)前部抬起，如果在焊膏的滾動中抬起刮刀前部，刮刀前部與印刷模板之間將測試間隙，印刷模板上回出現(xiàn)殘留焊膏。

2、金屬刮刀

由于金屬刮刀刀片的變形量比較均勻，隨壓力變化較小，所以其線性變化比較弱。但金屬刮刀刀片也存在一定的缺點，那就是對模板內(nèi)錫膏填充效果沒有橡膠刮刀好。

二、刮刀速度

刮刀速度與刮刀角度為控制壓入力的兩個基本因素。所謂刮刀速度的最佳設(shè)定，就是將焊膏設(shè)定為使其在印刷模板上不滑動，而滾動移動的設(shè)定。刮刀速度可在10~150mm/s范圍內(nèi)變化，一般為25~50mm/s之間，間距小于0.5mm的QFP為20~30mm/s，超細(xì)細(xì)間距為10~20mm/s，一為12.7mm/s。值得注意的是，由于橡膠刮刀進(jìn)行較大間距印刷或較大壓力印刷時，變形會形成刮坑導(dǎo)致印刷量不足，故橡膠刮刀印刷速度高于金屬刮刀，一般接近它的2倍。

如果刮刀速度過快，相對地焊膏碰撞刮刀前部的速度也較快，所產(chǎn)生力較大。考慮到此時刮刀通過開孔部的時間，即壓入焊膏的時間較短，則最終結(jié)果是印刷中施加在整個開孔部的壓力不變，即焊膏壓入開孔部的數(shù)量也未變。一般印刷速度低，填充性好，不會產(chǎn)生刮刀后帶拖現(xiàn)象。

三、印刷壓力

施加在刮刀上的力稱之為印刷壓力，如果此力過大，刮刀前部將變形，并對壓入力起重要的刮刀角度產(chǎn)生影響。

印刷壓力通常應(yīng)與焊膏滾動所產(chǎn)生的壓力相同，一般可在2~9kg范圍內(nèi)設(shè)定，過大會發(fā)生塌心和滲漏缺陷，此外，由于焊膏滾動所產(chǎn)生的力隨供給焊膏量的變化而變化，操作人員需在SMT貼片加工印刷過程中不斷適當(dāng)調(diào)整最佳值。

目前業(yè)界普遍把刮刀角度、刮刀速度、印刷壓力認(rèn)為是印刷過程中的主要工藝參數(shù)，這些參數(shù)的設(shè)置將直接決定印刷的質(zhì)量。

四、刮刀角度

刮刀角度是刮刀垂直于水平面上，其刮刀刀片與水平面所形成的較小的角。目前業(yè)界普遍采用的刮刀角度為45度和60度。在這兩種設(shè)計中，到底哪一角度才能獲得較佳的印刷效果呢?下面從以下幾個方面對45度刮刀和60度刮刀進(jìn)行比選，確定更適合無鉛制程的刮刀角度。

五、脫模速度

當(dāng)基板下降時，由于焊膏的黏著力，使印刷模板所受的粘結(jié)力變大，形成撓曲。如果印刷模板撓曲變大，模板因撓曲的彈力要回到原來的位置。其結(jié)果就是在某個位置，模板因其彈力快速復(fù)位，抬起焊膏的周圍，兩端形成極端抬起的印刷形狀，抬起高度與模板的撓度成正比。嚴(yán)重的情況下還會刮掉焊膏，使焊膏殘留到開孔部內(nèi)。脫模速度通常設(shè)定為0.3~3mm/s。在印刷時模板與PCB間隙小于0.5mm，脫模距離一般為3mm。而實際脫模速度由于模板變形速度的影響使得前半速度小而后半速度大。

六、刮刀走向

在進(jìn)行SMT貼片加工印刷時，也還要考慮磨板開孔與刮刀走向的關(guān)系，當(dāng)刮刀沿著磨板X或Y軸方向90°運行時，往往導(dǎo)致開孔不同走向的焊膏沉積量不同。經(jīng)驗表明，當(dāng)開孔長度方向與刮刀刮印方向平行是焊膏填充性能好;開孔長度方向與刮刀刮印方向垂直時則焊膏的填充性能差，前者比后者的焊膏沉積厚度多30%。采用向量印刷可以解決這一問題，向量印刷可以在0~90°內(nèi)以任意角度進(jìn)行印刷，而當(dāng)刮刀以45°方向進(jìn)行印刷時可以明顯改善焊膏在不同模板開孔走向上失衡現(xiàn)象，同時還可以減少刮刀對細(xì)小間距模板開孔的損壞。也可以采用調(diào)整開孔尺寸大小即垂直于刮刀行程方向的目標(biāo)開孔尺寸比平行于刮刀行程方向的開孔略寬寫，以獲得相等的焊膏填充量。

七、清洗頻率

印刷模板的清洗主要分為兩種：一種是在線清洗;另一種是離線清洗。在線清洗的目的是清洗掉印刷模板與PCB板接觸一面的殘余焊膏。在線清洗的方式通常采用濕-真/干，即先濕擦再真空擦和干擦，濕擦的目的是將殘余焊膏去除，而干擦是將助焊劑殘余去除，真空擦是將有所模板開孔內(nèi)的殘余焊膏吸去。清洗頻率根據(jù)不同的線路板而定，通常元件密集、焊盤間距小或有BGA的清洗頻率要較快，可采用每印刷十塊左右PCB板清洗一次，或根據(jù)印刷質(zhì)量進(jìn)行合理調(diào)整。

而離線清洗主要發(fā)生在三種情形下，一是SMT貼片加工生產(chǎn)線停線超過20分鐘，若這時重新開線，由于焊膏在印刷網(wǎng)板上停留時間過長，部分焊膏凝結(jié)在印刷網(wǎng)板，肯堵塞印刷網(wǎng)板 開孔，從而影響焊膏的印刷質(zhì)量。二是僅采用在線清洗還不能完全保證質(zhì)量，特別是有BGA時需定時離線清洗印刷網(wǎng)板，通常要求每兩小時清洗一次。三十該產(chǎn)品生產(chǎn)任務(wù)完成，換其他產(chǎn)品時需清洗被換下的印刷模板。

八、其他方面

模板上焊膏量不足時，刀片在刮動時焊膏在模板上就不會滾動，從而造成焊膏不能良好沉積。一般模板上焊膏量最少要保證焊膏滾動時其直徑在12.7mm~25.4mm之間。

印刷間隙不當(dāng)，印刷間隙過大時，焊膏沉積會過量、偏離焊盤、不整齊等。間隙過小時可能沉積量不夠。

環(huán)境溫度不當(dāng)，印刷時環(huán)境的變化會直接影響到焊膏的黏度。溫度過高則黏度降低，會使焊膏沉積不整齊，易塌邊。溫度過低，焊膏黏度加大，會使模板孔壁粘上焊膏

模板框架不當(dāng)，過小的模板框架在使用間隙印刷時，總會使模板的周邊出現(xiàn)橋接和印刷不清晰的現(xiàn)象?？蚣艿淖冃螘褂∷o法間隙模板的周邊繃緊不當(dāng)，如果模板周邊的網(wǎng)邊太松或某一方向上繃得過緊的話，印刷時模板在平臺X、Y方向上將產(chǎn)生位移，隨著刮刀壓力的增加，這種位移會增加。

操作不當(dāng)，模板的清洗有干洗、濕洗和真空洗等多種方法。某些時候，清洗方法選擇不當(dāng)或清洗的頻次不夠可能造成印刷不良。

檢驗不當(dāng)，檢驗的方法很多，有目視檢驗、脫機手工檢驗、脫機自動3D檢驗、印刷機在線檢驗、線內(nèi)抽樣檢驗及在線100%檢驗等多種，應(yīng)根據(jù)需要去選擇。忽略或不認(rèn)真的檢驗是非常有害的，因為檢驗是發(fā)現(xiàn)問題的第一步。面議檢驗就不會發(fā)現(xiàn)任何問題，更不可能去糾正生產(chǎn)中實際已經(jīng)存在的問題了。

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