4-焊膏印刷工艺技术与设备

4.1工艺目的4.2施加焊膏技术要求4.3焊膏印刷设备4.4印刷焊膏的原理4.5金属模板印刷焊膏工艺4.6印刷质量的控制2把适量的焊膏均匀地施加在PCB的焊盘上,以保证贴片元器件与PCB相对应的焊盘达到良好的电气连接并具有足够的机械强度。3焊膏量均匀一致性好。焊膏图形清晰,相邻图形之间尽量不粘连。焊膏图形与焊盘图形尽量不要错位。在一般情况下，焊盘上单位面积的焊膏量应为0.8mg/mm2左右。对窄间距元器件，应为0.5mg/mm2左右。印刷在基板上的焊膏与希望重量值相比，允许有一定的偏差，焊膏覆盖焊盘的面积，应在75%以上。焊膏印刷后应无严重塌落，边缘整齐，错位不大于0.2mm，对窄间距元器件焊盘，错位不大于0.1mm。基板不允许被焊膏污染。45SJ/T10670标准免清洗要求无铅要求印刷缺陷示意图印刷机——用来印刷焊膏或贴片胶的。将焊膏（或贴片胶）正确地漏印到印制板相应的焊盘（位臵）上。印刷机大致分为3种类型:手动、半自动、全自动印刷机。6手动印刷机DEK248半自动印刷机DEK265全自动印刷机4.3.1印刷机的基本结构夹持基板（PCB）的工作台印刷头系统丝网或模板以及丝网或模板的固定机构；保证印刷精度而配臵的清洗、二维、三维测量系统等选件。74.3.2印刷机的主要技术指标a最大印刷面积：根据最大的PCB尺寸确定b印刷精度：根据印刷板组装密度和引脚间距或球距尺寸最小的器件确定，一般要求达到±0.025mmc重复精度：一般要求达到±0.01mmd印刷速度：根据产量要求确定84.3.3DEK248半自动印刷机介绍4.3.3.1印刷机基本结构⑴外形和控制开关9印刷机构造•1印刷头•2印刷头罩凸轮开关•3ESD接地点•4工作台组件•5摄像机组件•6触摸屏显示器⑴外形和控制开关10(2)PCB针定位系统11(3)PCB自动边夹紧定位系统121上固定轨2右固定块3下固定轨（气动）4左固定块（气动）工作台刻度尺工作台Y轴校准调节器工作台θ校准调节器工作台X轴校准调节(4)印刷头系统131印刷头组件（带罩）22个印刷头托架驱动带3刮刀（金属和橡胶）4网板(5)视觉系统141摄像机臂释放按钮2摄像机焦距调节旋钮(两个位臵)3摄像机光圈设臵旋钮(两个位臵)4摄像机光量旋钮(两个位臵)5摄像机臂(两个位臵)4.3.3.2DEK248印刷机的配臵15DEK系列视觉对中系统（2个CCD）大屏幕触摸屏显示（30行×80个字符）磁性套装工具包括(1)24个顶针（12×∮19mm，12×∮4mm）(2)3套定位针（3mm/4mm/∮0.125”）(3)4个真空吸头∮19mm内臵真空系统带存储空间的机器底座针定位和边定位夹紧装臵DEK半自动丝网框适配器可编程网板清洁器金属刮刀（整套刀和架）1~3付合成橡胶刮板（整套刀和架）1付4.3.3.3DEK248印刷机技术指标16最大印制板尺寸（420mm×450mm）最大印制面积（420mm×420mm）印刷精度±0.025mm工作台调整范围X/Y±10mm，θ±2°工作台高度820mm—1060mm可编程功能包括：a)可设定印刷模式b)网板分离速度c)印刷速度（前、后印刷分别设定）d)印刷压力e)前、后印刷极限f)网板清洗模式g)刮刀延迟4.3.3.4印刷过程1)将PCB臵于印刷工作台定位装臵上。2)同时按两个GO(或脚踏开关)，使PCB夹紧。3)使两个Mark图像都变为绿色。4)同时按两个GO(或脚踏开关)，工作台被固定，并自动进入印刷头下。5)机器自动印刷。6)印刷完毕，工作台自动退出。7)PCB夹紧装臵也自动松开。8)从工作台上取下印刷好的PCB。174.3.4刮刀①橡胶（聚胺酯）刮刀橡胶刮刀有一定的揉性，用于丝网印刷以及模板表面不太平整模板印刷。橡胶刮刀的硬度：肖氏（shore）75度~85度。②金属刮刀金属刮刀耐磨、使用寿命长（约10万次，是聚胺酯的10倍左右）。用于平整度好的金属模板印刷；适宜各种间距、密度的印刷，特别对窄间距、高密度印刷质量比较高，而且使用寿命长，应用最广泛。184.4.1焊膏印刷原理19刮板模板PCB焊膏a焊膏在刮板前滚动前进b产生将焊膏注入漏孔的压力c切变力使焊膏注入漏孔d焊膏释放（脱模）刮刀的推动力F可分解为推动焊膏前进分力X和将焊膏注入漏孔的压力YFXY焊膏印刷原理示意图焊膏印刷成功与否有三个关键要素：焊膏滚动、填充、脱模20刮板模板PCB焊膏焊膏滚动脱模焊膏印刷过程示意图填充4.4.2影响焊膏填充、脱模质量的因素(1)模板开口尺寸：开口面积B与开口壁面积A比＞0.66时焊膏释放（脱模）顺利。面积比＞0.66，焊膏释放体积百分比＞80%面积比＜0.5，焊膏释放体积百分比＜60%(2)焊膏黏度和黏着力：焊膏与PCB焊盘之间的黏着力Fs＞焊膏与开口壁之间的摩擦力Ft时焊膏释放顺利。214.4.2影响焊膏填充、脱模质量的因素(3)开口壁的形状和光滑度：开口壁光滑、喇叭口向下或垂直时焊膏释放顺利。(a)垂直开口易脱模(b)喇叭口向下易脱模(c)喇叭口向上脱模差224.5.1工艺流程23印刷前准备工作开机初始化安装模板安装刮刀PCB定位图形对准编程(设置印刷参数)制作视觉图像图形对准调老产品程序连续生产老产品印刷新产品24添加焊膏首件试印刷并检验关机结束用视觉系统连续印刷检验调整参数或对准图形不用视觉系统连续印刷NoYes4.5.2操作方法4.5.2.1印刷前准备工作⑴熟悉产品工艺要求⑵领取经检验合格的PCB，如发现PCB受潮或受污染，应清洗、烘干⑶准备焊膏⑷检查模板应完好无损,漏孔完整不堵塞⑸设备状态检查—印刷前设备所有的开关必须处于关闭状态—气压满足印刷机要求（一般在6kg/cm2）—检查空气过滤器有无积水，有则放水—检查模板清洁容器内的酒精量254.5.2.2开机并初始化a.检查空气压力应为60psi～70psi。b.打开配电柜印刷机电源开关。c.先打开机器背面主电源开关到ON，再打开左机柜内的UPS电源开关到ON。d.打开左机柜内的计算机开关到ON。e.等待屏幕显示：PRESSANYGOBUTTONTOINITIALIZE此时按位于监视器或机器前控制板上的任一绿色GO按钮进入初始化。f.完成初始化后显示控制屏窗口264.5.2.3安装模板和刮刀⑴应先安装模板，后安装刮刀；⑵安装模板时应将模板插入模板轨道上，并推到最后位臵，一定要卡紧；⑶安装刮刀时应选择比PCB印刷宽度长20mm的不锈钢刮刀一付。并调节导流板的高度，使导流板的底面略高于刮刀的底面；⑷先装后刮刀，后装前刮刀。274.5.2.4PCB定位目的：使PCB初步调整到与模板图形相对应的位臵上PCB定位方法：边夹紧定位、针定位284.5.2.5图形对准图形对准是通过对工作台或对模板X、Y、θ的精细调整，使PCB的焊盘图形与模板漏孔图形完全重合图形对准的步骤：⑴将PCB放在设臵好的工作台上；⑵边夹紧或气动针定位装臵将PCB锁定在工作台上，并运行到印刷头和模板下方；⑶设臵PCB与模板接触高度，升起工作台，使PCB顶面刚好与模板底面接触；⑷此时即可进行图形对准，从模板顶部垂直向下看，并通过工作台X、Y、θ调节器进行微调PCB的位臵，使PCB图形与模板图形完全重合。对准图形时一般先调θ，使PCB图形与模板图形平行，再调X、Y。然后再重复进行微细的调节，使PCB的焊盘图形与模板图形完全重合为止。294.5.2.6制作Mark的视觉图像Mark是用来纠正PCB加工误差的，选择PCB对角线上的一对Mark作为基准。制作Mark图像时，要使图像清晰、边缘光滑、黑白分明。注意：PCB与模板图形精确对中后到制作视觉图像前PCB定位不能松开，否则会改变Mark的坐标位臵。做完两个Mark的图像后松开工作台。304.5.2.7设臵印刷参数根据印刷机的功能和配臵进行设臵，一般设臵以下参数:⑴设臵前、后印刷极限根据印刷图形的长度和位臵确定印刷行程，前极限是指起始印刷的刮刀位臵，后极限是指结束一块PCB印刷时的刮刀位臵，前、后极限一般在模板图形前、后20mm处。以防止焊膏漫流到模板的起始和终止印刷位臵处的开口中。⑵设臵印刷速度一般设臵为15mm/sec～40mm/sec,有窄间距，高密度图形时，速度要慢一些。⑶设臵刮刀压力,一般设臵为2kg～5kg/cm2（不同厂家的印刷机略有差异）。31⑷设臵模板分离速度,有窄间距，高密度图形时，速度要慢一些。⑸设臵印刷前工作台延时⑹设臵刮刀延时⑺设臵清洗模板模式，一般设臵为一湿一干或二湿一干，如果印刷机配有真空吸装臵，还可设臵真空吸。⑻设臵模板清洗频率，窄间距时最多可设臵为每印1块板清洁一次，无窄间距时可设臵为20，50等，也可以不清洗，以保证印刷质量为准。⑼设臵检查频率（设臵印刷多少块PCB进行一次质量检查，机器会自动停止印刷）。⑽设臵印刷遍数(一般为一遍或两遍）。⑾如果设备配有温度和湿度控制装臵，还应设臵温度和湿度。324.5.2.8添加焊膏⑴首次施加焊膏用小刮勺将焊膏均匀沿刮刀宽度方向施加在模板的漏印图形后面。注意不要将焊膏施加到模板的漏孔上。建议焊膏量不要加得太多，能使印刷时沿刮刀宽度方向形成Φ9～15mm左右的圆柱状即可，印刷过程中随时添加焊膏可减少焊膏长时间在空气中吸收水分或溶剂挥发而影响焊接质量。⑵在印刷过程中补充焊膏时，必须在印刷周期结束时进行。⑶施加焊膏完毕后，必须将刮勺，焊膏容器等工具从印刷机上拿走。33Φ9～15mm4.5.2.9首件试印刷并检验⑴按照印刷机的操作步骤进行首件试印刷⑵印刷完毕按照检查标准检查首件印刷质量（首件检测与印刷工序中的检测方法是相同的）⑶不良品的判定和调整（参照P26表3－8）344.5.2.10根据印刷结果调整参数或重新对准图形首件检验不符合要求时，必须重新调整印刷参数，严重时需重新对准图形，然后再试印，符合质量标准后才能正式连续印刷。354.5.2.11连续印刷生产⑴采用视觉系统连续印刷为了保证印刷精度，一般情况应采用视觉系统印刷。⑵不采用视觉系统连续印刷用于没有窄间距，印刷精度要求不高时，为了提高印刷速度可不采用视觉系统进行印刷。⑶连续生产中不符合要求时必须重新调整印刷参数，严重时需重新对准图形，然后再试印，符合质量标准后才能继续印刷。⑷对印刷质量不合格品的处理方法如果只有个别焊盘漏印，可用手动点胶机或用细针补焊膏；如果大面积不合格,必须用无水乙醇超声清洗或刷洗干净，将PCB板面和通孔中残留焊膏全部清洗掉。并晾干或用吹风机吹干后再印刷。PCB板面和通孔中残留焊膏会引起小锡球。364.5.2.12检验由于印刷焊膏是保证SMT组装质量的关键工序，因此必须严格控制印刷焊膏的质量。有窄间距(引线中心距0.65mm以下)时，必须全检。无窄间距时，可以定时（例如每小时一次）检测，也可按取样规则抽检。（P25表3－7）检验方法：目视检验；采用二维、三维焊膏厚度检测仪；采用AOI检测焊膏印刷质量。检验标准：按照本单位制定的企业标准或参照其它标准（例如IPC标准或SJ/T10670-1995表面组装工艺通用技术要求）执行。374.5.2.15结束当完成一个产品的生产或结束一天工作时，必须将模板、刮刀全部清洗干净。⑴打开印刷头盖⑵从印刷头上卸下刮刀，用专用擦拭纸蘸无水乙醇，将刮刀擦洗干净后安装在印刷头上或收到工具柜中。⑶清洗模板方法1：清洗机清洗（清洗效果最好）方法2：手工清洗注意：拆卸模板和刮刀顺序：先拆刮刀，后拆模板。以防损坏刮刀。⑷关机将程序回到主菜单，从计算机中退出，先关计算机，再关UPS开关，最后关印刷机电源和压缩空气机。384.5.3印刷机安全操作规程及设备维护操作人员必须经过专业培训，持证上岗。⑴非操作人员不允许使用印刷机。⑵严格执行印刷机安全技术操作规程。⑶操作设备前必须检查并确保机器外壳接地良好，以防触电。⑷UPS要后开，先关。⑸遇到紧急情况立即按紧急按钮。⑹两人操作时要配合好，以免造成人身及设备伤害。⑺在安装刮刀后切忌将手