電子制造工藝：微電子焊膏印刷質(zhì)量控制
福州印刷網(wǎng) 2007-7-25 16:05:00 來(lái)源：福州印刷網(wǎng)
焊膏印刷是目前電子制造工藝中的一道關(guān)鍵工序，焊膏印刷的質(zhì)量直接影響到產(chǎn)品的性能。本文從漏模板、印刷電路板、焊膏、印刷機(jī)4個(gè)方面著手，探討焊膏印刷的質(zhì)量控制。
關(guān)鍵詞：焊膏 漏模板 印刷電路板 印刷機(jī)
一、前言
隨著電子制造業(yè)的迅速發(fā)展，現(xiàn)在的電子組裝工藝為表面安裝技術(shù)SMT（Surface Mount
Technology），隨之出現(xiàn)了一種新的印刷工藝——焊膏印刷技術(shù)。盡管其印刷方式為絲網(wǎng)印刷的一種——漏模板印刷，但印刷介質(zhì)不是油墨，而是電子功能性材料——焊膏。焊膏印刷的目的也不是得到悅目的階調(diào)和層次，而是精確的分配焊膏，得到最佳的焊膏沉積厚度，為下一步的元件熱熔焊接奠定基礎(chǔ)。下面，首先簡(jiǎn)要介紹一下熱熔焊的有關(guān)知識(shí)，再探討焊膏印刷的質(zhì)量控制。
二、熱熔焊
在表面安裝技術(shù)中，熱熔焊是將表面安裝元件與印刷電路板固定在一起。第一道工序是涂布焊膏并粘裝元件，即在印刷電路板上元件安放點(diǎn)處印刷焊膏，由于焊膏的粘性作用，元件暫被固定住。第二道工序是進(jìn)行熱熔焊接（如圖1略），通常在氣相或紅外爐內(nèi)完成，焊膏在加熱至熔點(diǎn)后液化，并在重力和表面張力作用下鋪展，冷卻后便將元件與印刷電路板連接在一起。第三道工序是除掉焊劑，進(jìn)行清潔。
三、焊膏印刷的質(zhì)量控制
在焊膏印刷過(guò)程中影響質(zhì)量的因素很多，其中漏模板、印刷電路板、焊膏、印刷機(jī)是組成焊膏印刷的4項(xiàng)基本內(nèi)容，這4方面相互聯(lián)系，相互作用，決定著整個(gè)印刷工藝的質(zhì)量。
1. 漏模板的優(yōu)化
漏模板是焊膏印刷的基本工具，用于限制焊膏在印刷電路板表面焊盤(pán)上的分配位置。它是影響印刷質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵因素，設(shè)計(jì)、制作一個(gè)好的漏模板很重要。
1）漏模板的材料
漏模板材料對(duì)印刷質(zhì)量的影響主要是刮刀施加壓力時(shí)材料易發(fā)生變形，從而使焊膏的分配發(fā)生偏差。制造漏模板時(shí)盡量選用變形小的材料，一般由不銹鋼板或黃銅板制成。
2）漏模板的厚度
漏模板的厚度決定了焊膏在印刷電路板上的沉積量，好的焊膏印刷必須有合適的焊膏沉積量。漏模板過(guò)厚會(huì)造成焊膏沉積過(guò)多，其后果是造成元件之間細(xì)小間距的短路和橋接（如圖2略）；漏模板過(guò)薄會(huì)造成焊膏沉積量不足，其后果是造成焊接強(qiáng)度不夠，易發(fā)生故障（如圖3略）。表1給出了適于不同引線間距的漏模板厚度值。
3）漏模板的開(kāi)口尺寸
漏模板的開(kāi)口尺寸是影響焊接印刷質(zhì)量的主要因素之一。漏模板開(kāi)口尺寸與焊盤(pán)尺寸有一定關(guān)系，通常比焊盤(pán)尺寸略小10%～20%。如果開(kāi)口過(guò)大，容易造成元件間的短路和橋接；如果開(kāi)口過(guò)小，易發(fā)生焊接強(qiáng)度不足。表2給出了適于不同焊盤(pán)寬度的漏模板開(kāi)口尺寸。
好的開(kāi)口形狀和光潔的孔壁會(huì)使焊膏印刷齊整。應(yīng)盡量采用好的工藝（如激光切割法）來(lái)制作漏模板，使開(kāi)口形狀上小下大。這樣，印刷時(shí)焊膏容易脫離漏模板。另外，還要盡量使開(kāi)口的孔壁光潔，減小焊膏與孔壁間的粘附力，使其容易脫離漏模板。
2. 印刷電路板
在焊膏印刷工藝中，印刷電路板為承印物，對(duì)印刷質(zhì)量也有很大影響。
1）印刷電路板的平整度
印刷電路板翹曲不平會(huì)使印刷質(zhì)量下降，造成印刷電路板的表態(tài)撓曲度小于0.3%。當(dāng)發(fā)生不平的情況時(shí)，可以用支撐針或真空吸盤(pán)來(lái)糾正。
2）焊盤(pán)的光潔度
焊盤(pán)表面應(yīng)該清潔、光滑，使焊膏與焊盤(pán)的粘附力……
3. 焊膏
1）焊膏黏度
哪果焊膏黏度過(guò)大，會(huì)造成焊膏流動(dòng)性差，容易粘在漏模板的孔壁上或刮刀上；如果焊膏黏度過(guò)小，則不易控制焊膏的沉積形狀，焊膏易發(fā)生塌陷，產(chǎn)生橋接。一般焊膏的黏度控制在800~1100Pa·S（采用Brookfield黏度計(jì)測(cè)量）。
2）焊膏顆粒的大小與均勻性
印刷焊膏一般要求顆粒大小適中、均勻。若顆粒過(guò)大或形狀不規(guī)則，則很難使焊膏透過(guò)小的開(kāi)口，造成沉積量不足，某些顆粒較大還會(huì)產(chǎn)生焊球；若焊膏顆粒過(guò)于細(xì)小，那么焊膏容易發(fā)生塌陷或橋接。一般要求最小的漏模板開(kāi)口能同時(shí)透過(guò)4個(gè)焊膏顆粒。
4. 焊膏印刷機(jī)
1）精確的定位能力
典型的漏模板開(kāi)口邊緣距離焊盤(pán)邊緣只有0.03～0.05mm，因此，印刷機(jī)必須能夠進(jìn)行重復(fù)、精確的定位。否則，焊膏會(huì)沉積在焊盤(pán)邊緣之外，易造成橋接。
2）印刷壓力和速度
印刷壓力是一個(gè)重要因素。若印刷壓力過(guò)小，會(huì)使焊膏不能有效地穿過(guò)漏模板開(kāi)口而沉積到焊盤(pán)上；若印刷壓力過(guò)大，則會(huì)使刮刀變形，刮走漏模板開(kāi)口中的焊膏，造成凹形沉積面，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞漏模板。合適的印刷壓力為0.2～0.4N/mm。
印刷速度也很重要。若速度過(guò)快，磨擦產(chǎn)生的熱量會(huì)改變焊膏的粘度，使印刷效果變差；若速度過(guò)慢，焊膏流動(dòng)不暢，會(huì)造成沉積形狀不規(guī)則。一般印刷速度取12.7～50mm/s，間距越小，速度越低。
刮刀多由金屬或聚酯材料制成，各適用于不同的場(chǎng)合。金屬刀較硬，一般印刷效果較好；聚酯刀較軟，容易變形，適于漏模板開(kāi)口較小的情況。刮刀的運(yùn)行角度一般為60°～65°，過(guò)大則無(wú)法有效推動(dòng)焊膏，過(guò)小則無(wú)法施加足夠的力以形成規(guī)定的焊膏沉積量。另外，刮刀的底邊應(yīng)保持水平，使各處壓力一致。
四、總結(jié)
焊膏印刷是一個(gè)工藝性很強(qiáng)的技術(shù)，除了上述一些因素外，還有許多如環(huán)境溫濕度、焊膏的儲(chǔ)藏、漏模板的磨損等其他因素影響著焊膏印刷的質(zhì)量。實(shí)際生產(chǎn)中要善于觀察、認(rèn)真分析，結(jié)合實(shí)際情況提出解決方案，以獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品。
本文標(biāo)題：電子制造工藝：微電子焊膏印刷質(zhì)量控制
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