印刷行业印刷不良的原因分析及对策(PPT 47页).ppt

,印刷不良的原因分析及对策,2006年10月25日南京熊猫日立有限公司,Page2,代表电子产业的最先端机器,数码相机,手机,环保车,电子产业与锡焊贴装技术是并存对等的关系锡焊贴装技术成就电子产业。,体积（mm3),97,96,99,98,03,02,01,00,04,元器件封装技术RoadMap,05,（年）,10,1,0.1,0.01,60,40,20,普及率（）,QFP0.5QFP0.4CSP0.5CSP0.4,电解电容接插件其他,不规则部品高功能化复合化,微细间距化,（2010年）CSP0.15化,CHIP元器件体积普及率趋势概念图,0603,1005,1608,0402,W-CSP（WLCSP）,3维MCM,3,元器件封装技术RoadMap,元器件封装技术RoadMap,电解电容,BGA/CSP,1005,细间距化焊膏量小,细间距化焊膏量小,多功能化焊膏量大,不规则元器件,CSP：0.50.40.15,Chip：100506030402,元器件封装技术RoadMap,焊接的定义,把低于母材融点温度可以溶化的溶加材溶化、添加到连接部位使其溶到母材内,焊锡膏：金属的接合中使用融点450以下的接合材料,焊接,压焊,钎焊（硬钎焊）,通过热把母材和焊条溶化后连接,把母材加压（加热）后连接,钎焊（软钎焊）,融点450以上,属于“金属焊接”,焊接,钎焊,融点450未满,钎焊（软钎焊）,焊接的特征,因不需要溶化母材可以用低温连接，所以母材的材质变化、尺寸变化少。容易连接异种母材。可以实现密封性的连接。可以连接微小部位。可以同时连接多个点。可以应用到组装加工技术上。,因具有其他的连接方法中没有的许多优秀的特征而被不断地使用,现代的电器电子器械的连接中不可缺少,氧化膜,氧化膜,焊膏和Cu的表面被氧化膜覆盖,CU,Sn,Ag,Sn-Ag-Cu焊膏,加热使焊膏被熔化，但是氧化膜却成为了障害,助焊剂将氧化膜除去，相互之间能够直接接触,焊膏中的Sn扩散形成合金层。同时，Cu也溶到焊膏中,液体状氧化物,合金层,除去氧化膜的作用还原作用焊膏界面的张力降低液界面形成防止再次氧化氧气被隔离,助焊剂的作用,焊接的过程,表示与不良内容相关的主要因素,桥连,无焊膏,位置偏离,引脚翘起,焊膏未熔化,移行,立碑,锡珠,不良内容及其原因,焊膏量过多,焊膏量过少,印刷偏离,贴装偏离,引脚翘起变形,表面温度差,浸润性低下,印刷机,印刷条件,印刷网板,贴片机,回流炉,回流焊条件,基板,焊膏,元器件,刮刀构造刮刀运行的平行度网板与基板的平行度和间隙网板与基板的定位基板的固定精度离网机构机械刚性和精度,刮刀硬度的选择刮刀的角度刮刀速度印刷压力离网特性和速度选择接触/非接触式印刷,网板厚度网板开口面积网板开口形状网板断面形状网板材料网框的变形网板张力,引脚变形检测基板、元器件识别精度重复精度贴片精度贴片元器件精度贴片角度贴片高度精度,加热容量（热量）加热方式温区数炉内温度分布传送带速度氧气浓度,温度曲线检测传感器传动带速度预热、回流焊温度设定生产节拍（块/分）,基板的变形基板分割部位的设计识别标记形状和表面粗糙度焊盘面的凹凸和阻焊层厚度焊盘尺寸和焊盘精度表面腐蚀（保管状态）焊盘的表面处理材质丝印层、文字印刷高度基板尺寸和基板精度,粘着保持时间粘度Ti值颗粒直径颗粒分布颗粒材质助焊剂特性和含有量环境温度,元器件配置和贴装密度引脚表面的腐蚀引脚材质和表面处理引脚间距和引脚数元器件的热容量元器件的电极尺寸和间距引脚翘起和变形,不良内容和各种贴装装置器材的关系,检查,回流炉,贴装,修正,将元器件贴装到基板上的焊膏面上,加热将焊膏熔化使元器件连接到基板电极上,确认基板和元器件的连接是否牢固,修正焊接上的不良情况,保管,搅拌,印刷,将焊膏和助焊剂均匀地混合起来,通过网板，将焊膏印刷到基板上,70%的贴装不良是在这个过程中发生的,回流炉焊接的过程,冰箱,温度：37,保管,开封,取出,焊膏,回到室温（2小时左右）,达到室温时开封,粘度的稳定化,低温下开封焊膏将吸湿发生结露，从而引起锡珠以及使得焊膏的寿命降低。,焊膏管理方面的基本事项,焊膏的保管和开封,搅拌过剩时,渗透,塌陷,搅拌不足时,缺锡,无焊膏,搅拌良好时的印刷状态,25左右（目标）,手动搅拌,减少人为的差异，设定目标，减少空气的混入,自动搅拌,不同设备搅拌时间不同，第一次搅拌和再次搅拌的搅拌时间不同,搅拌对印刷的影响,混入空气,混入水分,焊膏飞散、发生塌陷,锡珠桥连缺锡,预热,回流炉,焊膏劣化使得印刷性能降低焊膏粉末被氧化,发生印刷缺锡和印刷后无焊膏,连接强度降低,焊膏,印刷后对贴装的影响,对焊膏的影响,搅拌时混入空气、水分的后果,刮刀,网板,行程（刮刀速度）,刮刀离开,滚动,刮刀压力,开口部位,助走距离,焊膏,3mm,表面气孔,内部气孔,混入空气,防止空气的混入,内部无气孔,表面无气孔,不引起气孔刮刀,内部气孔,不同的刮刀对气孔的影响,刮刀,滚动,网板,焊膏的拖带,焊膏的残留,焊膏的残留现象使得焊膏量过多,通过刮刀动作，改善焊膏残留的现象,发生残留,防止残留,改善,刮刀方向,通过刮刀动作防止过多的焊膏量,网板,行程（刮刀速度）,刮刀离开,滚动,刮刀压力,间隙,焊膏,发生填充偏离、渗透、缺锡,填充偏离量,网板,a,b,防止填充偏离、渗透、缺锡,必须有离网机构,间隙,非接触式（有间隙）,接触式（无间隙）,改善,开口部位变形,开口部位,通过接触式印刷法改善印刷,网板,离网特性,行程（刮刀速度）,滚动,刮刀压力,位置精度,焊膏,PCB,离网时间,离网距离,通过离网特性改善印刷状态,【HG刮刀】,145,159,162,157,154,168,53,89,99,97,90,102,104.1,119.6,126.3,125.6,118.7,126.1,0,30,60,90,120,150,180,210,240,0603chip,1005chip,1608chip,2012chip,QFN,其他,m,MAX,MIN,Ave,【钢刮刀】,183,180,174,193,181,221,0,72,96,80,54,96,105.8,117.2,121.9,123.0,115.8,121.8,0,30,60,90,120,150,180,210,240,0603,1005,1608,2012,QFN,其他,m,MAX,MIN,Ave,构造,HG刮刀,钢刮刀,钢刮刀的构造和印刷性能,良好的印刷,缺锡,渗透,塌陷,偏离,拉尖,凹陷,印刷不良的主要事例,缺锡现象及其影响,连接强度不足和剥离的原因,缺锡现象,焊膏量焊膏体积2（1）1.2（2）,焊膏体积,1假设助焊剂所占焊膏的体积比为50%,2填充率假设为80%,引脚,必需的焊膏量,1/4,缺锡现象,发生缺锡的原因及改善,确认网板开口部位有无附着焊膏,开口部位的面壁凹凸大,开口部位的面壁凹凸小,开口部位的角是直角,开口部位的角是R形状,印刷停止时间长网板开口部位的助焊剂发生硬化，开口部位将被堵住,实施清洁，或者在刚开始印刷的时候进行往返印刷,附着以后，通常的自动清洗是难以去除的，必需用手清洗,容易发生缺锡的开口部位,难以发生缺锡的开口部位,2/4,因素,改善,填充不足引起缺锡的原因及其改善,确认刮刀运行的平行度,印刷压力,低,高,印刷角度,小,大,凹陷量,多,少,3/4,焊膏搅拌不足引起滚动不充分,焊膏劣化引起粘度高、附着力降低,贯彻对焊膏搅拌的管理,贯彻对焊膏时间的管理,印刷压力,刮刀速度,高,低,慢,快,工作台,刮刀,确认印刷机的精度,确认印刷条件,刮刀速度和印刷压力的关系,因素,改善,焊膏,离网特性引起缺锡的原因及其改善,4/4,离网时间,离网距离,有的离网特性会引起缺锡。选择符合焊膏特点的离网特性，能够防止缺锡的发生。,缺锡迹象,离网,渗透现象及其影响,锡珠电极间桥连,扩大,1/4,预热后塌陷多的焊膏在预热阶段发生桥连,渗透现象,发生渗透的原因及改善,确认印刷工作台是否倾斜,工作台,网板,网板和工作台不平行,印刷工作台,印刷工作台,升降螺母,升降轴4根,同步皮带,升降电机,升降,精密升降导轨,升降装置和电机,升降,耗材随着时间的推移发生劣化，引起工作台倾斜,无耗材构造能够防止工作台的倾斜,2/4,发生渗透的原因及改善,确认间隙,焊膏方面因素,过度搅拌使得粘度低下,粘度低,Ti值低,对焊膏进行改善,确认基板支撑夹具和印刷压力,印刷工作台,基板,P,基板支撑,基板支撑夹具的距离（p）太大，印刷时基板是否发生变形。支撑夹具的高度是否均一。,压入力,高,低,印刷压力,低,高,F,F,印刷压力,3/4,印刷压力是否高,发生渗透的原因及改善,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,100,200,300,400,滚动不良,渗透缺锡小,渗透缺锡小,渗透缺锡小,滚动不良,滚动良好,滚动不良,滚动不良,滚动良好,渗透缺锡大,渗透缺锡大,滚动良好,渗透缺锡大,滚动良好,渗透缺锡大,BUMP印刷的理想领域(使用VELLA网板）,Ti值,粘度,Pas,0,量小拉尖大,一般的SMT印刷,4/4,焊膏的特性,塌陷（桥连）的现象及其影响,锡珠电极间桥连,放大,印刷时发生桥连,塌陷现象,1/2,发生塌陷（桥连）的原因及改善,焊膏方面因素,确认基板支撑夹具和印刷压力,与渗透的改善方法相同,基板焊盘之间阻焊层的有无,网板,基板,焊盘间无阻焊层,焊盘间有阻焊层,容易塌陷,难以塌陷,网板表面的凹凸和附着焊膏的影响,凹凸的改善和清洁,焊膏,2/2,偏离的现象及其影响,锡珠桥连无铅材料在偏离状态下焊接电极露出,放大,偏离现象,无铅材料没有自动扶正功能,1/7,偏离的现象及其改善,无偏离的印刷,偏离30m的印刷,偏离500m的印刷,偏离0603Chip的印刷,回流焊以后的状态,能够看到露出的电极,无铅焊膏正确印刷到电极上能够防止不良的发生,2/7,偏离的现象及其改善,3/7,网板的张力因素,网板张力弱时向印刷方向偏离,印刷方向,印刷方向,网板的偏离方向,网板的偏离方向,制作网板时对张力进行管理,定期管理张力,张力的管理,使用开始时的值,使用中的値,比较管理使用开始时和使用中的数值,偏离的现象及其改善,网板和基板的定位机构,网板夹紧,网板支撑台,CCD摄像头,基板,CCD摄像头移动方向,网板,XY印刷工作台,基板,网板,偏离量,无偏离,有偏离,重复识别精度：2.5m,网板是固定的，基板通过Z轴可动,摄像头可动、光轴是同心的,网板支撑台和印刷工作台的平行,定位软件和照明技术,机构,改善的要点,4/7,偏离的现象及其改善,2点识别,4点识别,识别定位点,识别定位点,基板尺寸不一致的原因,对于拼板、变形基板，采用均等定位方式进行改善,识别定位点,8点识别,采用增加识别点数，将偏离量平均分配的定位方式进行改善,一般方式,5/7,偏离的现象及其改善,印刷机的刚性和构造的影响,框架的刚性如果不够强，机械部品的稳定性就不能保证,采用高刚性一体化本体,采用适应基板形状的边夹构造,6/7,偏离的现象及其改善,设备引进时的确认方法,初次印刷状态,在初次印刷状态上重复印刷,重复印刷以后，没有桥连、缺锡、印刷形状粗等的现象，能够初步确认设备的识别精度、机械精度,7/7,拉尖现象及其影响,锡珠桥连,放大,印刷功能、精度、印刷机条件和网板、焊膏的关系中发生,1/4,拉尖现象及其改善,改善焊膏的特性,放大,放大,通过对粘度、TI値等的焊膏特性的变更改善拉尖情况,2/4,拉尖现象及其改善,与网板的开口形状的关系,23或者35T,T,锥形,倒锥形,细,粗,有,无,改善,改善,改善,表示与现象有很大的关系,3/4,拉尖现象及其改善,离网不良,L1,L2,L3,T1,T2,离网距离,离网时间,可以任意设定特性,离网特性的设定,通过对符合焊膏特性的离网特性进行设定，改善拉尖现象,4/4,凹陷现象及其影响,无焊膏强度不足剥离位置偏离立碑,1/5,由机械精度、刮刀的材质和硬度、印刷压力、网板的设计引起,凹陷现象及其改善,刮刀的适应性,适应基板形状的印刷控制方式,印刷方向是，刮刀的动作（上下移动）不受边夹等制约的方向。采用对刮刀进行精密控制，使刮刀根据基板的形状印刷的方式进行改善,上下移动,印刷压力高刮刀陷入开口部位内,2/5,凹陷现象及其改善,0,0.02,0.04,0.06,