SMT锡膏双面焊接能承受多重的部品重量 ? 印刷参数对焊接质量的影响 ?

                                                                                                   


SMT业內最具人气，最活跃，最有影响力的——SMT顶级人脉圈微信公众号SMT制造业实力派移动互联网营销第一媒体 为实现电子智能产品的高性能化，研究人员以印刷电路基板的组件封装高密度化，以及组件小型化为对象的焊接质量提升为最终目的，进行对回焊炉制程质量有重大影响之一的「锡膏印刷量管理」检讨与各种量测。

锡膏印刷量管理是在制程内，将管理规格幅度设定成「绝对量」与「相对量」，组件铺设位置精度管理首先确认组件的固定性，再设定组件铺设位置精度管理手法。
锡膏主要用于SMT行业PCB表面电阻、电容、IC等电子元器件的焊接。通俗的说，锡膏是一种用于连接零件电极与线路板焊盘的物料，该物料是主要成份为锡的合金，固化后可以起到导通零件电极与PCB的作用。


此外研究人员今后将针对「锡膏印刷量管理」与「组件铺设位置精度管理」，进行量产支持验证，藉此使印刷电路基板的组件焊接不良降至零。本文将主要为大家介绍SMT锡膏双面焊接能承受多重的部品重量及印刷参数对焊接质量的影响 。


传统的双面锡膏印刷工艺是，先印刷第一面，贴片，过高温炉后，然后印刷第二面，贴片，过高温炉。
我们现在假设，印刷第一面贴片后，不过高温炉，直接再印刷第二面，贴片，过回流炉。
存在的问题是：基板朝下时，受到重力，自身部品重量等关系，焊锡膏能承受多重的部品，如何计算？在贴装前，首先考虑PCB的正反面的元器件数量，采用不同的生产工艺。第一种采用二次锡膏印刷回流焊接工艺：我们可以采用同型号的锡膏，无铅焊接温度在235-240度的情况下，先对反面元器件比较少的进行焊接回流，然后再贴正面元器件比较多的进行回流焊接，温度曲线基本一样。我们生产在过程中在二次回流过程中，出现反面掉件的比较少。

这种工艺主要用于反面都是少量的小元器件，不能用于反面元器件多而且有主芯片的焊接。如果用于正反面元器件多的工艺，最好采用不同温度的锡膏来做焊接，先用低温锡膏进行一次回流焊接，在用常规锡膏进行二次回流焊接工艺。这样品质比较有保证。
第二种采用点红胶固定回流工艺：首先将正面进行锡膏印刷贴装回流，然后对反面进行点红胶或印刷红胶，然后进行贴装，这时红胶的固化温度比较低，不会造成正面的元器件脱落现象。在元器件固定后，在手插元器件后，在进行对反面的元器件进行波峰焊接。
具体采用哪种工艺必须根据自己的产品不同情况来确定。

SMT全自动锡膏印刷工藝技術詳細介紹：


       锡膏印刷制程印刷时大多使用端子(顶针)或是平板支撑基板下方，下方支撑不足时受到印刷橡胶刮刀(Squeegee)压力影响，印刷模版与印刷基板会出现微细歪斜，其结果造成锡膏印刷质量降低。
　　图1是基板下方支撑的设置与印刷质量的关系，以往数据化管理基板下方支撑的适宜性很困难，改用三次元检查仪之后，可以根据锡膏印刷量检讨基板下方支撑的适宜性。

　　
　　图2是基板下方支撑的设置与某量产印刷电基板表面锡膏体积的分布关系，图中黄色、红色等暖色系线条表示锡膏体积分布在适当位置，蓝色、绿色等冷色系线条表示锡膏体积分布在较大位置，由图可知远离基板下方支撑的部位，锡膏体积有若干增加倾向。
　　

　　如上所述使用三维SPI检查仪，可以根据锡膏印刷量量测管理基板下方支撑的适宜性，透过基板下方支撑的适宜性管理，除了定位之外决定印刷压力之外，对印刷速度、接触角等印刷条件设定也非常有效，下图是影响锡膏印刷质量的要因图。



全自动锡膏印刷机至关重要：





solder paster也称焊锡膏，灰色或灰白色膏体，比重界乎:7.2-8.5。一般为五百克密封瓶装，也有特别定做的如针铜包装或一公斤包装,与传统焊锡膏相比，多了金属成分。于零到十度间低温保存(五至七度最佳),日前也有常温保存锡膏面市，效果仍不甚理想。


所谓的Reflow回流焊接，在表面贴装工艺（SMT）中，是指锭形或棒形的焊锡合金，经过熔融并再制造成形为锡粉（即圆球形的微小锡球），然后搭配有机辅料（助焊剂）调配成为锡膏；又经印刷、踩脚、贴片、与再次回熔并固化成为金属焊点之过程，谓之Reflow Soldering（回流焊接）。此词之中文译名颇多，如再流焊、回流焊、回焊（日文译名）熔焊、回流焊炉、表面黏著SMT回流焊、SMT迴流焊炉等；笔者感觉这只是将松散的锡膏再次回熔，并凝聚愈合而成为焊点，故早先笔者曾意译而称之为“熔焊”。但为了与已流行的术语不至相差太远，及考虑字面并无迂回或巡回之含意，但却有再次回到熔融状态而完成焊接的内涵，故应称之为回流焊或回焊。
下图是SMT元器件的发展历程以及展望未来的发展趋势。目前英制01005贴片器件和0.4 pitch的BGA/CSP 在SMT生产中运用比较普遍。公制03015贴片器件也有少部分在生产中运用，而公制0201贴片器件目前还只是在试产阶段，预计未来几年会逐渐在生产中运用。


0201及01005元件引入的主要问题是尺寸小、工艺窗口小。0201约为0402尺寸的四分之一，而01005又为0201尺寸的四分之一（见下图）。

0201/01005的装配工艺涉及PCB焊盘要求、钢网设计、锡膏、锡膏印刷工艺、贴片控制、回流焊参数等诸多因素。


越来越小的元器件，对我们生产的工艺也将会越来越难，一次直通率的提升成了SMT工艺工程师的主要攻克目标好任务。一般来说SMT行业60%以上的不良都和锡膏印刷有关，锡膏印刷是SMT生产中的一道关键工序。解决了锡膏印刷的问题，就相当于解决了整个SMT工序中大半的工艺问题。
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全自动锡膏印刷机是SMT(表面贴装技术)生产线的关键设备之一。
SMT印刷机作为表面贴装生产线的第一道工序，锡膏印刷质量的好坏对SMT产品的合格率有着极其重大的影响。影响锡膏印刷质量的一个重要因素是印刷机各部分的运动控制精度，目前SMT产品的生产向高产出率和“零缺陷”方向发展，在生产中，印刷机需要长时间稳定不间断地高速运行，这对其运动控制系统的运行速度、稳定性及可靠性提出了很高的要求。
刮刀压力、刮刀速度、脱模速度三个印刷参数对印刷锡膏质量的好坏影响很大。PCB上大多数焊盘所印刷的锡膏随印刷工艺参数变化的表现好坏是一致的，但是针对部分细长、间距小的焊盘，这种表现差异更加明显，并且不良印刷的风险更大。一、  刮刀压力刮刀压力在确保高于锡膏内部压力的前提印刷下，对锡膏印刷质量没有明显影响，但过高的刮刀压力会影响钢网和PCB的对位精度，以及使钢网和刮刀磨损程度加快。同时，印刷出的锡膏体积随着刮刀压力的升高而先增大后减小，锡膏高度随着刮刀压力的升高而降低。二、 刮刀速度刮刀速度对印刷质量影响很大，印刷质量随着速度的提高而降低，主要表现在漏印、短路等。同时，印刷出的锡膏体积随着刮刀速度的升高而先减小后增大，锡膏高度与刮刀速度没有太明显关系。     三、 脱模速度印刷质量随着脱模速度的升高而降低，主要表现为QFP、SOP等细长焊盘上印刷的锡膏造成拉尖、堵塞钢网开孔并造成漏印。同时，印刷出的锡膏体积随着脱模速度的升高而先增大后减小，锡膏高度随着脱模速度的升高而先升高后降低。结合锡膏印刷过程和锡膏的粘度特性，经分析确定各工艺参数对印刷的影响是由锡膏触变性、内部压力综合造成的。以上可为实际生产提供参考，以便准确设定印刷参数，使生产线生产出合格产品。





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