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SMT錫膏印刷技術(shù)

文章來(lái)源:本站人氣:2356發(fā)表時(shí)間:2015-12-28 14:37:58

 印刷工藝的相關(guān)內容

  提升技術(shù)和技巧來(lái)完成高質(zhì)量印刷的重要性不能被過(guò)分夸大。下面列出并進(jìn)行討論的一些技術(shù)上的問(wèn)題,是決定印刷工藝質(zhì)量的主要因素:
● 優(yōu)化模板印刷工藝的策略
● 焊膏印刷速度
● 刮刀和封閉印刷頭技術(shù)   
● 通孔器件印刷
● 何時(shí)以及怎幺使用橡膠刮刀,以及正確硬度的選擇
● 有效地利用下止點(diǎn)和間隙式印刷   
● 針對高效印刷的適用的網(wǎng)板設計技巧 
● 詳述檢查系統和它們的工作方式 近距離觀(guān)察印刷工藝

  工藝優(yōu)化 模板印刷工藝優(yōu)化的一個(gè)方法是,當發(fā)生焊膏應用問(wèn)題時(shí)及時(shí)地進(jìn)行改正。假設在線(xiàn)檢測不是被設計用來(lái)檢查每一塊板子上的每一個(gè)焊盤(pán)的情況下,必需有一些方法來(lái)決定怎樣編排檢查系統從而得以利用關(guān)鍵器件和區域作為數據模型來(lái)使用。這些檢查模型將被移植到在任一特定生產(chǎn)中被加工的所有板上的所有器件上。

   對于了解如何開(kāi)發(fā)一個(gè)最佳的數據模型來(lái)說(shuō),必須明白怎樣檢查一個(gè)裝配組件,來(lái)找到適合這些分類(lèi)方式的器件類(lèi)型。充分理解在檢查軟件中可采用的恍┕ぞ叩牧榛钚砸彩嗆苤匾?,这样针秳蛭何稇孝的丝网印刷应用,縿h齠ㄔ躚宰鈑行У姆絞嚼從τ謎廡┦菽P汀?/P>

    焊膏印刷   在印刷速度、壓力和焊膏類(lèi)型之間存在著(zhù)內在關(guān)系,而且必須保持這種關(guān)系才能獲得可接受的印刷效果。有一些焊膏的印刷速度必須要快一些,而另一些必須要慢一些,才能得到較好的印刷效果。如果刮刀掃過(guò)模板時(shí)過(guò)輕,在網(wǎng)板上留下一層薄的焊膏或助焊劑,應該加大壓力來(lái)刮干凈網(wǎng)板的表面,但是壓力增大的上限是必須保證焊膏的滾動(dòng)要求,因為印刷過(guò)程中焊膏的滾動(dòng)是一個(gè)獲得良好印刷效果的標志之一。印刷速度太快會(huì )導致開(kāi)孔的不完全填充,尤其是在焊盤(pán)迎向刮刀運動(dòng)方向的一側。過(guò)輕地掃過(guò)模板會(huì )導致極端的拉尖和覆蓋不完整,這是因為焊膏沒(méi)有完全地從開(kāi)孔中被釋放出來(lái)。

    網(wǎng)板上的焊膏   有一個(gè)問(wèn)題常常會(huì )被提到,那就是刮刀刮過(guò)后,網(wǎng)板上會(huì )殘留下焊膏。通常有兩種原因,首先,雖然你也許是用了正確的壓力,但刮刀下止點(diǎn)或者刮刀壓入網(wǎng)板的距離,還是太小。另一個(gè)焊膏殘留在網(wǎng)板上的原因,有可能是在基板下面缺少適當的支撐頂針。伴隨著(zhù)不充分的支撐,基板會(huì )在刮刀的壓力下產(chǎn)生下陷,這樣就使得刀刃的角度不能夠將網(wǎng)板上的焊膏刮干凈。不充分的基板支撐使得基板下陷,還會(huì )導致刮刀施加到基板上的壓力發(fā)生偏差。

    通孔器件   焊膏印刷也可以被使用在通孔器件上。對于這種類(lèi)型的板的裝配,焊膏印刷已經(jīng)成為一個(gè)可接受的工藝了。針對通孔組件的這種用焊膏來(lái)填充PCB過(guò)孔的工藝,通常被稱(chēng)為“intrusive soldering”或“pin-in-paste printing”。網(wǎng)板的開(kāi)孔設計必需適當,以得到正確的焊膏量來(lái)填充過(guò)孔,從而保證有可靠的焊點(diǎn)。通常情況下,焊膏會(huì )有50%的收縮量,所以第一步要計算所需的焊膏量。需要計算填滿(mǎn)整個(gè)通孔所需焊膏的體積再減去引腳體積的值。實(shí)際需要的焊膏體積應該是固化后所需焊料體積的兩倍,開(kāi)孔的大小可通過(guò)網(wǎng)板的厚度以及通孔焊盤(pán)周?chē)衫玫拿娣e來(lái)計算獲得。焊膏可采用加大印刷面積的方式印刷,在回流焊時(shí),焊錫會(huì )被拉回到可焊接的表面。
     橡膠刮刀   操作員因該知道有不同種類(lèi)的橡膠刮刀硬度,并且還要知道什幺時(shí)候該使用它們。 對于絲網(wǎng)印刷和模板印刷可以有幾種不同硬度的刮刀選擇。通常情況下,當采用絲網(wǎng)印刷時(shí),應該使用硬度在60-80 shore A的聚亞安酯刮刀。當使用較軟的材料時(shí),絲網(wǎng)的網(wǎng)孔應該要避免刮刀將膠層從基層上挖走。而硬度在90-110shore A的刮刀通常用在模板印刷上。但是,當在模板上使用聚亞安酯刮刀時(shí),在大開(kāi)孔上的摳挖現象會(huì )成為一個(gè)問(wèn)題,因此,金屬刮刀是模板印刷的首選。

    對于只有細開(kāi)孔或臺階式模板,使用聚亞安酯的刮刀會(huì )得到更一致的印刷效果并且也可減少模板的磨損。臺階式模板是指,模板某些區域平緩過(guò)渡或階梯下降到一個(gè)比網(wǎng)板其它部分要薄的這種模板。這種類(lèi)型的模板常常用于大多數都是大開(kāi)孔而只有一兩個(gè)細間距引腳器件的板子。

    拖曳片式刮刀   在沒(méi)有壓力施加的情況下,拖曳片式金屬刮刀的接觸角度是60度,橡膠刮刀的接觸角度是50度。使用MPM的平衡控制可編程印刷頭(“Prohead”),接觸角可以在正常值正負5度的范圍內調整。施加在刮刀上的壓力必需足夠,以在模板的上表面提供一個(gè)干凈的刮擦結果,但也不能太大,否則會(huì )對網(wǎng)板造成壓痕并引起過(guò)早的失效。壓痕是當過(guò)多的壓力被施加在模板超過(guò)基板邊緣時(shí),在模板底部所造成的永久性的板邊緣壓痕的現象。下止點(diǎn)和間隙式印刷下止點(diǎn)這個(gè)術(shù)語(yǔ)常常用在模板印刷工藝中,并且操作員也應該熟悉這個(gè)詞。

   下止點(diǎn)是作為在印刷過(guò)程中,刮刀被編程向下運動(dòng),可以低過(guò)基板上表面的距離的多少?;逶谟∷⑦^(guò)程中會(huì )支撐模板,但是如果刀片移動(dòng)超出了基板邊緣和支撐軌道,那幺模板會(huì )受力彎曲,引起過(guò)早疲勞。恰當的設置下止點(diǎn)可以防止這種情況,因為它不會(huì )讓刀刃有過(guò)多的向下移動(dòng)距離而施加過(guò)多的力量在沒(méi)有支撐的模板上。如果下止點(diǎn)值設得太低,無(wú)法適當的彎曲刀刃至最佳角度,那幺就得不到所期望的印刷壓力。典型的下止點(diǎn)設置是從0.065 inch (1.6 mm) 到 0.075 inch (1.9 mm)。

   在接觸印刷,間隙式印刷和慢脫模印刷這三種印刷方式之間存在著(zhù)截然不同的差別。

   接觸印刷是在印刷過(guò)程中模板整個(gè)和基板接觸的情況下完成的。在焊膏被滾壓進(jìn)了模板開(kāi)口孔后,基板和模板就在一個(gè)垂直方向上且以統一的速率分離。

  間隙式印刷是在模板或絲網(wǎng)和基板之間在靜止時(shí)有一設定間隙的情況下獲得的。在印刷動(dòng)作中,刮刀下壓使模板變形,引起模板和基板接觸,并且僅在刮刀給模板施加壓力的那點(diǎn)上模板才和基板有接觸。隨著(zhù)刮刀的向前移動(dòng),模板或網(wǎng)板會(huì )從基板上分離。當使用模板印刷時(shí),如果基板密度高,使一致的脫模率不能重復獲得或期望較快的印刷周期時(shí),可以使用間隙式印刷,絲網(wǎng)印刷也采用間隙式印刷。

   慢脫模印刷是指那些印刷后模板和基板緩慢分離的工藝。因為不同的焊膏有不同的脫模特性,這種可調節的設定被用來(lái)讓焊膏在印刷后能沉積下來(lái),并且更干凈地從開(kāi)孔中釋放出來(lái)。

 接觸印刷   分離印刷   高密度模板印刷   間隙式印刷被用在高密度模板印刷或絲網(wǎng)印刷上。間隙值設定是指在待機狀態(tài)下,刮刀未接觸模板/絲網(wǎng)前,模板/絲網(wǎng)到被印刷基板表面的距離。這一工藝允許模板或絲網(wǎng)軋過(guò)基板并剝離,同時(shí)產(chǎn)生一致的錫膏脫模率。對于高密度印刷,如果使用接觸式印刷,由于黏著(zhù)力的影響,使得模板或絲網(wǎng)的分離在邊緣和中心會(huì )有不同。

    模板設計   有些情況下,當一位操作人員想把兩個(gè)圖形放在一個(gè)模板上,產(chǎn)生的問(wèn)題是,圖形間應該相隔多遠呢?   通常的對于拖曳片式刮刀印刷來(lái)說(shuō),圖形分開(kāi)至少要達到3英寸,如果還允許一點(diǎn)點(diǎn)印刷距離過(guò)調,那幺這個(gè)距離就應該增大到4英寸(100mm)。對于尺寸是29英寸乘以29英寸的模板來(lái)說(shuō),那幺基板的最大寬度尺寸要限制在不大于6英寸(150mm)。當使用MPM公司的Rheometric擠壓式密閉刮刀頭來(lái)印刷時(shí),圖形間的間距就可以縮小到0.75英寸(19mm),并且板的總寬度將增加到8.9英寸(226mm)。

  針對高效的印刷結果,所需最小鋼片的尺寸是變化的。當使用拖曳片式刮刀時(shí),最小鋼片尺寸在Y方向應該是板子的大小加上7英寸(178mm)。當使用菱形刮刀時(shí),鋼片Y方向的最小尺寸應該是板子的大小加上1英寸(25mm)。在X方向,鋼片最小尺寸應該比刮刀的長(cháng)度多1英寸(25mm)。

  推薦使用將板子的圖形居中放置在模板上,以實(shí)現模板從基板上真正的垂直分離。如果圖形不在模板中央,由于模板底部和基板間滲出的助焊劑的粘著(zhù)力作用,在分離發(fā)生時(shí)會(huì )存在一些不均勻的剝離。

   對于正確的模板和基板對位,定位基準點(diǎn)總是獲得最佳對準結果的首選。如果傳統的定位基準點(diǎn)不可獲得,使用板上的焊盤(pán)以及模板的開(kāi)孔作為基準點(diǎn)也可以提供可接受的結果。板上一個(gè)唯一的區域應該被使用,比如基板上QFP的最后一個(gè)焊盤(pán)配合模板上的對應位置可以用來(lái)對位。必須注意保持模板開(kāi)孔的清潔,因為堵塞的開(kāi)孔會(huì )引起對準錯誤。那是因為編程的時(shí)候干凈的開(kāi)孔的尺寸和形狀將會(huì )不同于生產(chǎn)中堵塞的開(kāi)孔?!±?1 (一個(gè)好的,利用QFP器件進(jìn)行設定的例子) 如上所示,這樣建立了一個(gè)唯一的圖形,因為系統也會(huì )搜索在目標焊盤(pán)左邊的空白部分,但是在相機視野內卻沒(méi)有另外的可和這個(gè)圖形適合相配的目標。   例 2 (一個(gè)差的,利用DIP器件進(jìn)行設置的例子) 這個(gè)設置的問(wèn)題在于搜索區沒(méi)有被創(chuàng )建在一個(gè)唯一的區域,因此存在系統會(huì )找到一個(gè)錯誤匹配目標的可能,這導致系統會(huì )對準到視野底部的那個(gè)焊盤(pán)而不是想要的上面的焊盤(pán)。 2D檢查   一個(gè)常常被問(wèn)到的問(wèn)題是,為什幺需要使用2D驗證?一個(gè)2D系統是被設計用來(lái)做工藝確認工具的。它們不是檢查系統也不能被用來(lái)替代檢查系統。簡(jiǎn)單地說(shuō), 2D檢驗幫助你開(kāi)發(fā)你的工藝并且驗證你的工藝在控制范圍內。如果你的工藝從不改變,你可能不需要一個(gè)檢查或者驗證系統。但是,絕大多數印刷線(xiàn)路板會(huì )有具有挑戰性的器件或應用,尤其是細間距引腳的器件,這些器件需要某些形式的驗證。

   2D系統就是設計用來(lái)幫助你驗證錫膏的脫模率和覆蓋率是否滿(mǎn)足預先制定的基準。2D驗證系統會(huì )幫助并提警示你任何和已制定工藝間發(fā)生的偏差,使你在發(fā)生額外的附加工藝費用(如清洗基板或返修)前做出必要的調整。

   一個(gè)你應該認識到的有趣的統計結果是,90%或更多的印刷缺陷和趨勢可以通過(guò)檢驗覆蓋在目標焊盤(pán)上的焊膏量來(lái)進(jìn)行鑒別。這種方法可鑒別焊盤(pán)上焊膏堆積量的缺少,這會(huì )導致不可接受的焊點(diǎn)。大多數有效的2D檢查形式結合了灰度比較技術(shù)來(lái)判斷覆蓋在目標PCB焊盤(pán)上的焊膏的覆蓋百分比。這一技術(shù)比較了印刷過(guò)的焊盤(pán)的未覆蓋面積和一個(gè)保存的空焊盤(pán)的面積,這個(gè)面積在這個(gè)器件第一次編程時(shí)就決定了。有了這一數據,下面的計算可以被使用來(lái)確定焊膏覆蓋的百分比:并行處理能力所有設備的功能特性都是被設計用來(lái)有效地完成工作的??墒窃趯?shí)際當中,這些所有的功能的執行,都是以串行的工作方式來(lái)進(jìn)行的。換句話(huà)說(shuō),當設備在執行它的輔助功能時(shí),設備并沒(méi)有執行它的基本功能,更確切地說(shuō),基本功能就是在PCB板上印刷焊膏。當然,對于每天完成盡可能多的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的目標而言,這些設備的輔助功能特性是需要的,尤其是針對復雜的板子或是在高產(chǎn)量的環(huán)境下。因為我們將實(shí)際的生產(chǎn)時(shí)間損失在需要但卻是“輔助”的功能上,盡管設備的循環(huán)時(shí)間已經(jīng)最快了,但我們仍舊不滿(mǎn)意。

   理想的,我們希望我們的工藝設備執行它們一些(如果不能做到全部)必要的輔助功能的同時(shí)(并行的)完成機器的基本功能,或同時(shí)執行一或多個(gè)輔助功能。

   能夠以并行方式運行必要輔助功能的設備將優(yōu)化生產(chǎn)周期和產(chǎn)量。比如說(shuō),如果焊膏印刷設備能夠在清洗網(wǎng)板的同時(shí)將下一個(gè)產(chǎn)品移動(dòng)到位并且執行視覺(jué)對位功能,那幺我們就有兩個(gè)輔助功能在同時(shí)執行,結果將會(huì )最優(yōu)化生產(chǎn)周期和質(zhì)量。

   使用能提供并行處理能力的設備,可以在產(chǎn)出上得到許多優(yōu)勢。提供質(zhì)量改進(jìn)的輔助功能,比如擦拭網(wǎng)板和印后檢查,可以被很快地執行,在同樣的給定時(shí)間內卻不會(huì )有印刷線(xiàn)路板產(chǎn)出量的減少。并行處理能力是一個(gè)“具佳”情形,生產(chǎn)高質(zhì)量的板子但又不會(huì )有時(shí)間的損失。

   當電子工業(yè)繼續轉向更小更復雜的器件(0201,01005,CGA,倒裝芯片等等)以及向無(wú)鉛材料進(jìn)行轉換時(shí),為了要完成公司的財政目標,“開(kāi)始就把事情做正確”的要求變得越來(lái)越關(guān)鍵。針對這些使用無(wú)鉛材料的新器件來(lái)設計的新產(chǎn)品,返修能力將是一個(gè)重大的挑戰。至少,返修無(wú)鉛產(chǎn)品會(huì )花更多的時(shí)間和存在導致更多器件和板子損壞的可能性。因此,最好的成本效率解決方法是開(kāi)始就把事情做正確。我們必須要持續評估設備以及設備的特點(diǎn),這樣才能將成功的可能性最大化。
   最后,適合的設備和受過(guò)良好訓練、有經(jīng)驗的員工可以有效地面對模/鋼板和絲網(wǎng)印刷的挑戰。以及焊膏在印刷過(guò)程中的浪費,減少產(chǎn)品轉換及新產(chǎn)品設定過(guò)程中操作人員的干涉,都是達到高質(zhì)量印刷結果的需求之一。當然,所有的印刷問(wèn)題的仔細考慮有助于制造業(yè)者生產(chǎn)出高質(zhì)量的印刷線(xiàn)路板和改進(jìn)整個(gè)印刷線(xiàn)路板裝配工藝
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