SMT丝印技术.docVIP

 SMT丝印是科学, 不是艺术 在一块典型的PCB(印刷电路板)上 ，可能有几百个元件，600到1,000个联接点(即焊盘pad)。因此这些端点的焊接不合格率必须维持在一个最小值。一般来说，PCB不能通过测试而须要返工的有60%是由于锡膏(solder paste)丝印质量差而造成的。本文将讨论丝印(screen printing)的基本要素，并探讨生产中持续的完美丝印品质所需的技术。 在锡膏丝印中有三个关键的要素，这里叫做三个S：Solder paste(锡膏)，Stencils(丝印模板)，和Squeegees(丝印刮板)。三个要素的正确结合是持续的丝印品质的关键所在。 锡膏(第一个S) 锡膏是锡珠和松香(resin)的结合物，松香的功能是在回流(reflowing)焊炉的第一阶段，除去元件引脚、焊盘和锡珠上的氧化 物，这个阶段在150? C持续大约三分钟。(resin有时叫做rosin,严格地说，resin是天然产品，而rosin是人造产品。)焊锡是铅、锡和银的合金，在回流焊炉的第二阶段，大约220? C时回流。银和松香都起帮助熔化焊锡和湿润(wetting)以达到回流的作用，即助焊剂的作用。(湿润wetting：是焊接效果的描述词，被焊物好象被锡所浸“湿”。) 球状的焊锡颗粒制造成各种混合尺寸，然后筛选、分级，锡膏是按照锡珠的大小来分级的，如下： 2型：75~53?m 3型：53~38?m 4型：38~25?m(? = micron = 0.001mm ) 三球定律 三球定律给生产提供了一个选择丝印模板的简单公式，锡膏中锡珠的大小必须与丝印模板相匹配，如下所述： 经 验 公 式 ： 至少有三个最大直径的锡珠能垂直地排在丝印模板的厚度方向上。 至少有三个最大直径的锡珠能水平地排在丝印模板的最小孔的宽度方向上。 如图中所示为丝印模板及锡珠的截面图： 计算略为复杂，因为锡珠是用米制micron(?)来度量，而丝印模板厚度的工业标准是美国的专用单位thou! (1?m=1x10-3mm,1thou=1x10-3inches,25?m?1thou.) 锡膏类型 3x最大的锡珠尺寸 最接近的模板厚度 2型：75~53? 3x75?=225?=9.0thou 9 thou 3型：53~38? 3x53?=159?=6.4thou 6 thou 4型：38~25? 3x38?=114?=4.6thou 4 thou 丝印孔的尺寸是由元件引脚间隔(pitch)决定的，焊盘的尺寸一般是引脚间隔的一半。(丝印孔的尺寸实际上可能比焊盘(pad)尺寸小一点)，例如，25thou(0.63mm)的间隔，丝印孔为12.5thou。因此锡膏的选用必须满足丝印模板上最小的丝印孔： 元件最小引脚间隔 最小丝印孔 合适的锡膏类型 16 thou 8 thou 2型：75~53? 12 thou 6 thou 3型：53~38? 8 thou 4 thou 4型：38~25? 因此，丝印模板的厚度通常是决定因素，大多数应用是选择标准的6thou厚的丝印模板，3型的锡膏。 粘 度 粘度是锡膏的一个重要特性，从动态方面来说，在丝印行程中，其粘性越低，则流动性越好，易于流入丝印孔内，印到PCB的焊盘上。从静态方面考虑，丝印刮过后，锡膏停留在丝印孔内，其粘性高，则保持其填充的形状，而不会往下塌陷，这一点对于等待贴片前丝印在焊盘上的锡膏更为重要。 锡膏在其容器罐内的粘度是使用一种精巧的、通常很昂贵的实验室粘度计测量而得的。标准的粘度是在大约500kcps~1200kcps范围内，较为典型的800kcps用于模板丝印是理想的。判断锡膏是否具有正确的粘度有一种更为实际和经济的方法，如下： 用刮勺在容器罐内搅拌锡膏约30秒钟，然后挑起一些锡膏，高出容器罐三、四英寸，让锡膏自行往下滴，开始时应该象稠的糖浆一样滑落而下，然后分段断裂落下到容器罐内。如果锡膏不能滑落，则太稠，如果一直落下而没有断裂，则太稀，粘度太低。 丝 印 模 板 (第 二 个 S) 历史上，使用一种厚的乳胶丝网，它有别于丝印模板，现在只有少数锡膏丝印机使用。金属模板比乳胶丝网普遍得多，优越得多，并且也不会太贵。下图给出了一个价格比较的概念： ? 厚 乳 胶 丝 网 锡膏印刷技术源自于完善建立的工业丝印(silk screen printing)行业，因此术语“丝印”被源用到这种要求较稠沉淀物的锡膏印刷。厚乳胶丝网原本比金属模板经济得多，但使用寿命不长，而且用于密脚(fine pitch)也不实际。 制 造 过 程 如 下 ： 在框架上张布一张尼龙、聚酯纤维或不锈钢的丝网。不锈钢丝是最好的，因为其刚性。工业丝印用的网很细密，大约每英寸400丝，这样细小的油墨粒子(2~3μm)才可以很流