焊膏印刷简介及缺陷分析.doc

目录1 引言12 总体方案设计121方案一 222方案二 23 分电路设计和论证 231温湿度控制模块23.11键盘显示系统3312报警系统432焊膏印刷工艺5321焊膏印刷缺陷问题及处理73.22 如何提高焊膏印刷质量94 软件设计14411程序流程图14412子程序流程图16421程序17422 各子程序185软硬件系统的调试216 附录237参考文献24 焊膏印刷简介及缺陷分析摘要：焊膏印刷的工艺设计到印刷机、焊膏、印刷用漏模板等各种复杂的因素和焊膏印刷工艺过程及参数，同时它也是SMT生产中的关键工序，影响着PCB组装板的焊接质量。关键词：焊膏印刷工艺 焊膏印刷缺陷 焊膏印刷质量 环境温湿度 1.引言在电子装联（ SMT，也称表面贴装或表面安装）技术中，焊膏印刷就是在印制电路板（PCB）上元件安放处印刷焊膏，依靠焊膏的粘性将元件暂时固定，接着进行热熔焊接（通常在气相或红外炉内完成），焊膏在加热至熔点后液化，并在重力和表面张力作用下铺展，冷却后便将元件与印刷电路板连接在一起。目前用于焊膏印刷的方法主要有注射滴涂、丝网印刷和网版（漏模板）印刷三种。注射滴涂是采用专门的分配器或手工来进行的，采用桶状焊膏，一般适合小批量生产。丝网印刷是采用尼龙或不锈钢丝状材料编成丝网，并在上面刻出图形，把焊膏漏印到PCB板上，一般适合组装密度不高的中小批量生产。网版印刷是目前最常用的方法，它采用黄铜或不锈钢钢片，在上面刻出图形，把焊膏印刷到PCB板上。焊膏印刷的目的不是要得到艳丽悦目的图文阶调和层次，而是要保证精确地分配焊膏，得到准确的焊膏印刷位置和最佳的焊膏沉积厚度，为下一步的元件热熔焊接奠定基础。焊膏印刷是 SMT生产中关键工序之一，据统计，在SMT生产中出现的缺陷和故障中，60%以上都与焊膏密切相关。在焊膏印刷中，除了要注意网版制作质量、选用合格的印刷电路板和配套的印刷机外，正确选用印刷适性良好的焊膏也是印刷质量的保证印刷电路板（Printed Circuit Board）简称PCB，又称印制板，是电子产品的重要部件之一。用印制电路板制造的电子产品具有可靠性高、一致性好、机械强度高、重量轻、体积小、易于标准化等优点。几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机、通信设备、电子雷达系统，只要存在电子元器件，它们之间的电气互连就要使用印制板。在电子产品的研制过程中，影响电子产品成功的最基本因素之一是该产品的印制板的设计和制造。在电子技术发展的早期，电路由电源、导线、开关和元器件构成。元器件都是用导线连接的，而元件的固定是在空间中立体进行的。随着电子技术的发展，电子产品的功能、结构变得很复杂，元件布局、互连布线都受到很大的空间限制，如果用空间布线方式，就会使电子产品变得眼花缭乱。因此就要求对元件和布线进行规划。用一块板子作为基础，在板上规划元件的布局，确定元件的接点，使用接线柱做接点，用导线把接点按电路要求，在板的一面布线，另一面装元件。这就是最原始的电路板。这种类型的电路板在真空电子管时代非常流行，由于线路都在同一个平面分布，没有太多的遮盖点，检查起来容易。这时电路板已初步形成了“层”的概念。焊膏是一种组成成分复杂的焊接材料，具有流变特性和其它物理化学性能，在电子电路表面组装技术（SMT）中，用来实现表面组装元器件的引线与印制板焊盘的导电连接。焊膏印刷的工艺过程涉及到印刷机、焊膏、印刷用漏模板等各种错综复杂的因素和焊膏印刷工艺过程及参数，其中环境的温度和湿度也对焊膏印刷的质量产生着影响。这需要一个控制环境温度和湿度的系统来帮助进行调整，使其达到焊膏印刷工艺所需周围环境适当的温度和湿度，再进行焊膏印刷工艺，并最终通过这些工艺使得焊膏印刷质量提高。本次通过8051单片机设计一个的温湿度控制系统，对给定的温湿度进行控制并实时显示，其中温湿度信号各有四路，系统采用一定的算法对信号处理以确定采取某种控制手段。2总体设计方案通过查阅大量相关技术资料，并结合自己的实际知识，我主要提出了两种技术方案来实现系统功能。本次方案是设计焊膏印刷环境的温湿度的控制系统，在工艺所需适当的温湿度下，再进行焊膏印刷工艺，并通过这些工艺使得焊膏印刷质量提高。首先为了更精确的反映焊膏印刷环境周围的温度和湿度，取温湿度各4路信号采样简单平均处理作为其温度和湿度。在分辨率达到的前提下，温湿度的精度为1%。系统启动后，输入焊膏印刷工艺环境所需的温度上限与下限温度值。输入完之后，系统自动求出中间值，然后根据实际温度的情况采取相应的方案。如果该时刻的实际温度值低于焊膏印刷环境所需的下限温度值时，系统立即启动报警装置，且系统处于升温状态，直到实际温度达到输入的上下限温度的中间值一定区间内时停止升温。反之，如果实际温度值高于所设定的上限值时，系统也会立即启动报警装置，且系统处于降温状态，直到实际温度达到焊膏印刷工艺周围环境的上下限温度的中间值一定区间内时停止降温。最终通过达到焊膏印刷工艺的周围环境所需要的适当温度，再进行焊膏印刷工艺的各个环节。焊膏印刷技术原理：它是SMT生产中的关键工序，它采用了已经制好的网板，用一定的方法使丝网和印制板直接接触，并使焊膏在网板上均匀流动，由掩膜图形的形状从网孔脱落到印制板的相应焊盘图形上，从而完成了焊膏在印制板上的印刷。2.1 方案一选择中间值作为控制参数，防止升温降温升温的死循环，因为温度低于下限时会一直升温，可能导致温度高于上限系统又开始降温，这样系统便一直重复升温降温升温过程，导致设备在某一个温湿度点附近频繁的启停，使设备寿命下降，而且没有实际意义。2.2方案二选择中间值的一定区间，是防止达到中间值时，采取了停止升温或者降温措施，温度还是会持续上升或下降一会儿。这时候温度可能不是正好在中间值处，系统便还是采取升温或者降温的措施，所以本方案选在中间值的正负一度区间内，认为此区间内都是适合的，不产生任何控制动作变化，这样就能解决设备频繁启停问题。所以选择方案二。3.分电路设计和论证3.1温湿度控制模块温湿度判断控制模块也是系统的核心模块之一，所谓判断控制模块，就是对焊膏印刷工艺周围的环境输入的温度和湿度与当前环境内的实际温湿度进行比较，先进行判断，然后再进行控制，控制模块是决定系统将要进行什么工作的。如温度高于上限时需要降温，低于下限时需要升温，同时还要启动警报等等。如下图3-1所示，为其电路模块图。 图3-1焊膏印刷时的最佳工作温度为2025，相对湿度为(4060)%RH，温度过高，焊膏容易吸收水汽，在再流焊时产生锡珠。而产生锡珠现象是表面贴装生产中主要缺陷之一，它的直径约0.2 mm 0.4 mm，主要集中出现在片状阻容元件的某一侧面，不仅影响印制板产品的外观，更为严重的是由于印制板上元件密集，锡珠的存在会造成产品短路故障。产生锡珠的原因与焊膏的正确选用关系极大，当然也有其他一些因素。焊膏中的金属含量、氧化物含量、金属粉末的粒度，以及焊膏在印制板上的印刷厚度等都影响着焊锡珠的形成。焊膏印刷时的最佳工作温度为2025，那对于这样的温度如何测量并控制呢？温度测量与控制电路是在实际应用中相当广泛的测量电路。从温度的采集到与设定温度的比较，再到控制过程都是模拟信号，在显示电路中，将模拟信号转换成数字信号。其系统方案原理框图如下图3-1-1所示：图3-1-1（1）温度传感器：金属具有随着温度的升高电阻值增大的特性，其温度系数一般为（30007000）*0.000001/10-6。制作测温电阻的材料除了铂以外还可以是铜活镍等，而铂的纯度大于99.999%，是最佳的测温材料。所以采用铂测温电阻。电阻与温度的关系一般可以表示为 R t=R to 1+（t-t0） 式中，R t为t时的电阻值；R to为温度为0时的电阻值；为电阻率温度系数。铂测温电阻的基本电路如图3-1-2所示：电路的输出：E out=R1 R VIN /(R1 +R0 +R)(R1 +R0 )由于分母中有R项的存在，在恒定条件下工作除了传感器的非线性误差外，还有恒压电路产生的误差，使得误差变得更大。为此在恒压下工作必须要有线性校正电路。输出电压：由上式可知，在恒压条件工作时，输出电压依赖于R1 和Vin。当R1 =22K，V in=10V时，在（0100）范围为10575mV/，为了得到10mV/的输出，运放放大器的增益应为6.349倍。对于A/D转换器先经过滤波放大信号的输出作为A/D转换的模拟量输入，再进入引脚，引脚D0D9作为数字信号输出，再经过滤波放大的电压信号输入时，经过转换就可以输出9位二进制的数字信号。将这9位数字信号的高8位与最低一位相加，从而将转换精度提高。(2) 电压比较器 LM324是四运放集成电路，它采用14管脚双列直插塑料（陶瓷）封装，外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图3-1-3所示： 图3-1-3 lm324功能引脚图 (3)控制电路由于通过温度传感器测得温度后，将温度值转化为电压值，因此，利用电压值之间的大小关系就可以控制温度的大小。我们调节温度是将其转化为电压的形式，通过改变电压值来实现控制温度与被测温度的比较。所以，就要求控制温度电路中，其温度-电压之间的关系与测量电路中的一致。并且，我们利用LM324电压比较器来完成控制电路的核心控制，由于比较器最小输入电压差为40mV，而温度测量中输出电压精度在5mV，因此需要加大电阻以提高电压值，以实现两个电压的正常比较。控制电路图3-1-4如下： 温度控制选择可通过电位器W2来实现通过调节W2可使其中间头的电压在01.65V之间的范围内变换，对应的控制温度范围为0165，完全可以满足焊膏印刷周围环境的温度控制。将开关K打在2的位置，电位器W2中间头的电压经过电压跟随器A后送到数显表头输入端来显示控制温度数值。其中间头的电压与电位器W2中间头的电压分别送入比较放大器B(放大倍数为1）的反相及同相输入端，B输出端的电压为二输入电压之差此电压对应两个设定的温度值之差例如将W1调至0.10V，对应温度10；将W调至O.20V，对应温度20B的输出电压为0.25V，表示温度25此电压与集成温度传感器输出的电压送到电压比较器C中进行电压比较 当温度传感器输出的电压小于B的输出电压时，C输出高电平。当温度传感器输出的电压大于B的输出电压而小于A的输出电压时，表明实际温度已接近控制温度，C输出低电平，电压比较器D输出高电平。当实际温度上升到25以上时，温度传感器的输出电压大于0.25V，电压比较器D输出低电平。3.11键盘显示系统键盘显示系统采用8279芯片控制16键的键盘和8个七段数码管，以实现用户的输入与数据输出。16个键分别是“0”到“F”，对应的键值是0到15不需要键值的转换。七段数码管采用共阴极，系统中使用的段码如下表所示。显示01234567段码3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H显示89ABCDEF段码7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H8279初始化时，设定的相关命令字如下：Z8279 EQU 08701H ;8279 状态/命令口地址D8279 EQU 08700H ;8279 数据口地址LEDMOD EQU 00H ;左边输入 八位字符显示 ;外部译码键扫描方式,双键互锁LEDFEQ EQU 38H ;扫描速率LEDCLS EQU 0D1H ;清除显示 RAMLEDWR0 EQU 80H ;设定的将要写入的显示RAM地址系统的连接图如下图3-2所示： 图3-2AD0809与89C51连接图：图3-33.12 报警系统报警系统由声音报警和警报灯报警组成。声音报警通过P1.0口接SD口控制系统的音效模块发声，用CPU控制P1.0产生一定频率的方波就可以实现音效模块的发声。音效模块是一个带有扬声器的放大电路。如图3-4所示。 图3-4 当焊膏印刷工艺的周围环境进行调整控制后，达到2025，相对湿度为(4060)%RH范围内后，在此适当温湿度范围内开始做焊膏印刷工艺过程的其他环节。3.2焊膏印刷工艺表面贴装技术(SMT)主要包括:焊膏印刷,精确贴片,回流焊接.其中焊膏印刷质量对表面贴装产品的质量影响很大，有60%的返修板子是因焊膏印刷不良引起的,在焊膏印刷中,有三个重要部分,焊膏(SOLDER PASTE),钢网模板(STENCILS)和刮刀(SQUEEGEES). 如能正确选择,可以获得良好的印刷效果.1.焊膏由助焊剂和金属颗粒组成的一种触变性的悬浮液。在回流焊过程中提供焊锡中间体 , 形成具有足够机械强度和电气强度的焊点好的焊膏具有：可焊性、可印刷性、稳定的质量2.焊膏的选择焊膏印刷中对焊膏的选择通常遵循以下规则,钢模板的垂直厚度应该至少是焊膏中最大焊球直径的三倍(H=3Dmax),钢模上孔的宽度至少是焊膏中最大焊球直径的三倍(W=3Dmax).3.焊膏化学组成焊膏颗粒：合金成分是影响焊接特性，通常-63Sn/37Pb,62Sn/36Pb/2Ag颗粒尺寸的影响太小会容易被氧化，太大会很难进入模板孔。应选择孔的宽度必须大于3倍金属颗粒的直径；通常为-200/+325mesh(45-75微米)应用于50mil以上间距的印刷-325/+500mesh(20-45微米)应用于50mil以下、20mil以上间距-400/+500mesh(20-36微米)应用于20mil以下间距的印刷；颗粒形状影响球形会减小氧化面积从而降低焊料球，容易进入模板孔隙；其金属含量通常为质量百分比90-90.5%；体积百分比大约为50%。流变性能：触变性和假塑性流变，它会使剪切力增大粘度降低在一不变剪切力下，液体的流动特性是一条迟滞回线。三个流变指中标粘度定义为流动变形的阻力，很大程度上影响焊膏在印刷模板上的滚动性。触变指数-定义为在剪切率增加时，粘度比的改变TI=Log(h1/h2)-Log(D2)/Log(D2/D1).影响焊膏与模板孔隙的分离。触变值定义为迟滞回线的面积4.焊膏的特性黏性影响着固定元件，当黏性不足会导致元件在PCB板上移动,焊膏与模板的分离。如果太黏,焊膏下落不充分滚动，而不合适的黏性导致膏条滚动性差，其受影响于时间温度&湿度。塌陷影响着焊料球，当落在焊盘外的焊膏在回流焊过程中没有被熔融的焊锡拉回，因而在焊盘旁边形成焊料球。助焊剂系统：助焊剂是除去焊盘表面、元件引脚表面的金属氧化物，防止表面再氧化的活化剂，激活助焊剂是除去金属氧化物触变剂是防止焊膏结块而改善印刷特性。漏模板的材料漏模板材料对印刷质量的影响主要是刮刀施加压力时材料易发生变形，从而使焊膏的分配发生偏差。制造漏模板时尽量选用变形小的材料，一般由不锈钢板或黄铜板制成。因为不锈钢模板从硬度、承受应力、蚀刻质量、印刷效果和使用寿命等各方面都优于黄铜模板，所以不锈钢模板在焊膏印刷中得到了更广泛的采用。漏模板的厚度漏模板的厚度决定了焊膏在印刷电路板上的沉积量，好的焊膏印刷必须有合适的焊膏沉积量。漏模板的厚度与元器件的引脚间距有一定的关系，漏模板过厚会造成焊膏沉积过多，其后果是造成元件之间细小间距的短路和桥接。漏模板过薄会造成焊膏沉积量不足，其后果是造成焊接强度不够，易发生故障。漏模板的开口尺寸漏模板的开口尺寸是影响焊接印刷质量的主要因素之一。漏模板开口尺寸与焊盘尺寸有一定关系，通常比焊盘尺寸略小10%20%。如果开口过大，容易造成元件间的短路和桥接；如果开口过小，易发生焊接强度不足。漏模板的开口形状和孔壁粗糙度好的开口形状和光洁的孔壁会使焊膏的印刷过程更流畅，应采用激光切割技术来制作漏模板，并使开口形状上小下大。这样印刷时焊膏容易脱离漏模板。另外还要尽量使开口的孔壁光洁，减小焊膏与孔壁间的粘附力，使其容易脱离漏模板。印刷电路板检查和固定印刷电路板是焊膏的承印物，它也是影响印刷质量的一个主要因素。印刷电路板在安装前主要应检查板面的翘曲度和表面清洁度。试验表明印刷电路板在焊接前的静态翘曲度必须小于0.3%,否则将影响焊膏印刷的效率和质量,同时也影响贴片和焊接的质量。另外，印刷电路板表面不清洁或氧化严重将降低焊膏的附着力，并对焊接的质量产生影响。印刷电路板固定的基础是必须保证印刷电路板与漏模板密贴。将印刷电路板固定到工作台上时应检查其是否稳定可靠，并升高工作台使印刷板怡好与漏模板表面密贴，然后将印刷板焊接盘图形与漏模板开口窗孔对准吻合，按要求调整印刷间隙。如果在印刷电路板板面不平的情况下加以固定，可以通过施加于印刷电路板上面的压力进行校正。当印刷电路板的厚度小于0.8mm时,必须采用真空吸附印刷电路板背面的方式进行定位,这要求印刷机工作台面应该设置有吸附印刷电路板的定位支撑板。刮板检查和安装刮板是实现焊膏通过漏模板向印刷电路板转移的工具，其材质和形状对印刷质量有很大影响。刮板的材质一般经常采用聚酯橡胶刮板和金属刮板。聚酯橡胶刮板硬度较低，对印刷电路板的不平度有良好的追随性，但在印刷过程中会发生刮刀头切入漏模板开口的现象，而把焊膏挖走，使得焊膏的高度不一致。金属刮板硬度高，不会象聚酯橡胶刮板那样切入漏模板开口，因此，在印刷压力设定后，不会产生质量问题。但在印刷过程中，随着与漏模板摩擦力的增加，使漏模板发生延展而产生印刷位置的偏移、渗溢和增加漏模板本身的磨损。当印刷网距小于0.3mm时，金属刮板是最佳的材料。使用经镀镍或经聚四氟乙烯特殊处理后的金属刮板，可获得更加理想的印刷质量。经镀镍处理后的刮板更容易使焊膏从刮板表面释放。经聚四氟乙烯涂层处理后的刮板可使刮板表面更光滑，可延长漏模板的使用寿命。刮板的形状刮板头部形状主要有平面式、尖头式和角式三种。尖头式刮板使用时由于焊膏的滚动力使其头部发生变形，角式刮板由于其头部不易产生线性，对印刷电路板不平度的追随性差，目前最常用的是平面式刮板。刮板的安装刮板安装前应检查刀口是否平整,并按工艺要求严格调整下落行程、刮印压力、刮印速度以及刮板与漏模板的角度等参数。刮印速度在印刷过程中,焊膏需要时间滚动并流进网板的孔中，所以刮刀刮过网板的速度控制相应重要。印刷速度太快会引起刮板滑行，造成漏印，同时磨擦产生的热量会改变焊膏的粘度，使印刷效果变差。若速度过慢，焊膏流动不畅，会造成沉积形状不规则，印刷图形边缘不锐利，不整齐或玷污焊接盘。刮印速度与焊接盘的间距成正比，而与漏板厚度及焊膏粘度成反比，一般来说，要求刮板的刮印速度应控制（1025）mm/s范围内。印刷压力印刷压力的改变对印刷质量影响重大。压力过小，会使焊膏不能有效地穿过漏模板开口而沉积到焊盘上,导致焊膏量不足。若印刷压力过大，则会使刮刀变形，刮走漏模板开口中的焊膏，造成凹形沉积面，严重时会损坏漏模板。合适的印刷压力为0.20.4N/mm。刮刀角度刮刀角度是指刮板相对于漏板的角度，角度过小时，印刷焊膏的转移深度过深，而且随焊膏供给量的变化，其转移深度、印刷状态不稳定，通常刮板运行角度为6065度时，焊膏的印刷品质最佳。焊膏供给量在印刷过程中，焊膏量会逐渐减少，印刷压力也会随着焊膏供给量的减少而降低，想通过微调印刷压力来获得稳定的印刷状态，实际上是很困难的，一般都是以焊膏多的状态来设定印刷压力。实际生产时，必须设法使焊膏量保持在一定的范围内，最好是利用焊膏自动供给装置，实现自动化印刷。自动化印刷机应带有焊膏量检测和印刷压力反馈控制功能，以实现无缺陷印刷。3.21焊膏印刷缺陷问题及处理焊膏印刷经常出现的不良现象包括：印刷偏移、焊膏量不足、焊膏量过多、印刷形状不良、污斑/底部印刷、坍塌等。1.印刷偏移印刷偏移关键是PCB焊盘和模板开口对位不准，势必造成焊膏印刷位置不良。主要影响因素包括：1.PCB延展变形 2.视觉系统 3.基准标准。在印刷之前要仔细调整印刷机得PCB支撑机构，防止PCB在印刷压力作用下的延展变形，有必要正式印刷之前，预印刷几次，观察PCB上焊膏的位置情况，及时调整PCB支撑机构。视觉系统若没有及时校队，精度也会严重下降。此外，需要检查PCB与模板的基准标志是否匹配以及是否模糊不清等可能引起定位精度下降的因素。2.焊膏量引起焊膏量不足的原因是多方面的，一个直接的原因就是模板开口的大小，如果开口小就必然造成焊膏印刷量偏小，制造合格的模板是完全必要的，对于一些开口较大的模板而言，如果刮刀压力过大，就容易造成刮刀端部进入开口部，造成挖掘现象，从而队以印刷好的焊膏产生负面影响。开口的排列方向，一般来说不是水平就是垂直的，垂直方向的开口在印刷后焊膏的量会相对增加，所以有时可通过改变开口方向来达到印刷要求。如果想消除开口方向对焊膏印刷量的影响，可以采用菱形方向开口。刮刀速度较高的时候，焊膏量会增加，有时焊膏的厚度会比模板厚度还要厚。当同时考虑速度和压力情况时，如果压力相同，速度低表明有一段相对充分的时间来完成焊膏填充，印刷效果相对较好，而速度较大则填 充时间相对少些，很有可能造成开口填充不充分，导致焊膏量不足。模板表面的光洁度焊膏量过多则往往是由于开口尺寸较大、印刷的压力太小造成的，模板太厚、开口太大时造成焊膏量过多的主要原因。3.焊膏形状不良焊膏形状不良主要指印刷焊膏的角部有延展或出现塌边等不良现象。这种形状不良的主要原因与焊膏特性有关，较理想的焊膏触变系数应在0.7左右。焊膏的渗溢与桥连指的是在接触式印刷过程中，在印刷模板与PCB表面没有完全贴机的情况下，印刷焊膏在刮刀压力的作用下渗溢到模板底部，尤其在焊膏金属含量偏低、黏度偏低时更容易发生渗溢，如果滞留在模板底部的焊膏没有及时清除，一方面将进一步恶化PCB和模板的贴紧性，使焊膏的印刷量增加，从而产生桥连现象，另一方面将污染PCB造成其他缺陷。如果是焊膏黏度原因造成的，应当关注在印刷的环境条件下(主要是温度与湿度）下焊膏特性是否发生了变化。焊膏在印刷过程中有时会黏附在刮刀上，由此将引发一系列印刷问题，直接的后果是焊膏印刷量的不足，刮刀印刷完一个行程后在抬起的过程中会出现焊膏的黏附现象。黏附的焊膏受到两个作用力，即自身重力和刮刀的黏附力，如果粘度太大，黏附刮刀的力大于自身重力，则焊膏必然黏附在刮刀上。光洁的表面以及低的表面能量将产生较小的黏附力，根据折这一 原理可以通过改变模板和刮刀的表面特性，从而减少刮刀上黏附的焊膏。目前在实际生产中使用的大多是双刮刀印刷机，即两把刮刀分别完成两个方向的印刷，这样避免一把刮刀在反向印刷时黏附在刮刀上的焊膏污染模板，从而保证干净的印刷工艺。刮刀的刀柄情况和刮刀角度同样是影响焊膏黏附刮刀的重要因素，如果刀柄太长则在印刷过程中会凸向模板，焊膏容易黏到到刀柄上，形成不良释放，最简单的方法是将刀柄改短一些，使刮刀刀柄离模板距离远一些。 4.焊膏塌陷塌陷分为冷塌和热塌。冷塌是指在印刷周围环境条件下，印刷之后的焊膏由于抵抗焊膏自重的能力太小而造成焊膏不能保持自身在印刷时的形状，慢慢扩撒至焊盘之外，焊膏的形状由四方形变成菱形。热塌是指印刷完好的焊膏在再流焊预热阶段发生的塌陷。5.焊膏印刷常见问题处理方法焊膏印刷是一项十分复杂的工艺，既受材料的影响，同时又跟设备和参数有直接关系，通过对印刷过程中各个细小环节的控制，可以防止在印刷中经常出现的缺陷，下面是介绍焊膏印刷中及与焊膏有关的常见故障及处理方法。1） 印刷不完全：就是指焊盘上部分地方没印上焊膏。引起这个故障的主要原因是：开孔阻塞或部分焊膏粘在模板底部；焊 膏粘度太小；焊膏中有较大尺寸的金属粉末颗粒；刮刀磨损。解决方法清洗开孔和模板底部；选择黏度合适的焊膏，并使焊膏印刷能有效地覆盖整个印刷区域；选择金属粉末颗粒尺寸与开孔尺寸相对应的焊膏；检查修磨刮刀，必要时应更换刮刀。2）拉尖印刷后焊盘上的焊膏呈小山峰状即成为拉尖，产生拉尖的故障可能是由于刮刀间隙或焊膏黏度太大引起的。解决办法：当调小刮刀间隙或选择合适黏度的焊膏 3）虚焊组件和焊盘可焊性差回流焊温度和升温速度不当印刷参数不正确。解决办法加强对PCB和组件的筛选调整回流焊温度曲线减小焊膏粘度，改变刮刀压力和速。4）冷焊加热温度不适合焊膏变质预热过度，时间过长或温度过高。解决办法：调整回流焊温度曲线换新焊膏改进预热条件。5）塌陷主要是指印刷后焊膏往焊盘两边塌陷。引起的原因是刮刀压力太大；印制板定位不牢；焊膏粘度或金属含量太低。6）焊膏塌落 焊膏粘度低触变性差环境温度高。解决办法：选择合适的焊膏控制环境温度7）锡珠加热速度过快，焊膏吸收了水分焊膏被氧化PCB焊盘污染元器件安放压力过大焊膏过多。解决办法：调整回流焊温度曲线降低环境湿度采用新焊膏，缩短预热时间增加焊膏的活性减少压力降低刮刀压力。8）桥接 焊膏塌落，焊膏太多，加速度过快。解决办法：增加焊膏金属含量或黏度、换焊膏降低刮刀压力调整回流焊温度曲线。9）焊膏太薄造成焊膏太薄的主要原因是模板太薄；刮刀压力太大；焊膏粘太高，流动性差。解决办法：选择合适厚度的模板；选择颗粒度和黏度合适的焊膏；适当降低刮刀压力。10）焊点锡少 焊膏不够焊盘和元器件可焊性差回流焊时间少。解决办法：增厚网版，增加刮刀压力改善可焊性增加回流焊的时间。11）焊膏厚度不均一模板与印制板不平行；焊膏搅拌不均匀，使得粒度不一致。解决办法：重新调整模板与印制板的相对位置，保证模板与印制板平行；要注意印前应充分搅拌焊膏，使焊膏中焊料的粒度均匀一致。12）焊点锡多 网版开口过大焊膏粘度小。解决办法：减小网版开口增加焊膏黏度。13)边缘和表面有毛刺 就是指印刷后焊膏面上和边缘不光滑。产生的原因可能是焊膏黏度偏低；模板开孔孔壁粗糙。解决办法：要就是指印刷后焊膏面上和边缘不光滑。产生的原因可能是焊膏黏度偏低；模板开孔孔壁粗糙。14) 组件竖立 安放位置不对焊膏量不够或安放压力不够焊膏中焊剂量过多。解决办法：注意控制焊膏的黏度，选择黏度略高的焊膏；印刷前检查模板开孔的蚀刻质量。调整印刷参数和安放位置采用焊剂量少的焊膏增加印刷厚度调整回流焊温度曲线合理设计焊盘采用含银和铋的焊膏选用可焊性好的焊膏。3.22如何提高焊膏印刷质量焊膏印刷是SMT生产过程中最关键的工序之一，印刷质量的好坏将直接影响到SMT组装的质量和效率。据统计6070的焊接缺陷都是由不良的焊膏印刷结果所造成，因而要提高焊膏印刷质量，尽可能将印刷缺陷降低到最低。要实现高质量的重复印刷，焊膏的特性、网板的制作、印刷工艺参数的设置都十分关键，下面将围绕这几点进行逐一讨论。1.焊膏的特性与选择焊膏比单纯的锡铅合金复杂得多，主要成分为：焊料合金颗粒、助焊剂、流变性调节剂黏度控制剂、溶剂等。不同类型的焊膏，其成分都不尽相同，适用范围也不同，因此在选择焊膏时要格外小心，确实掌握相关因素，以确保良好的品质。通常选择焊膏时要注意以下因素：（1）良好的印刷性能焊膏的黏度是影响印刷性能的重要因素，黏度太大，焊膏不易穿过网板的开孔，印出的线条残缺不全，黏度太低，容易流淌和塌边，影响印刷的分辨率和线条的平整性，通常使用的焊膏的黏度在0.5-1.2kPa.s之间，钢模印刷时，焊膏黏度的最佳性为0.8kPa.s。焊膏黏度可用精确黏度仪进行测量，但在实际工作中可采用以下方法：用刮刀搅拌焊膏30min左右，然后用刮刀挑起少许焊膏，让焊膏自然落下，若焊膏慢慢逐段落下，说明黏度适中；若焊膏根本不滑落，则说明黏度太大；如果焊膏不停地以较快速度滑下，则说明焊膏太稀薄，黏度太小。焊膏的焊料的颗粒形状、直径大小及其均匀性也影响其印刷性能，一般焊料颗粒直径约为网板开口尺寸的1/5，对细间距0.5的焊盘来说，其网板开口尺寸在0.25mm，其焊料粒子的最大直径不超过0.05mm，否则易造成印刷时的堵塞。具体的引脚间距与焊料颗粒的关系如图所示。通常细小颗粒的焊膏会有更好的焊膏印条清晰度，但却容易产生塌边，同时被氧化程度和机会也高。一般是以引脚间距作为其中一个重要选择因素，同时兼顾性能和价格。(2)良好的黏合性焊膏的黏合性是指焊膏粘在一起的能力，其主要取决于焊膏中助焊系统的成分以及其它的添加剂（例如胶粘剂、溶剂、触变剂等）的配比量。如果焊膏本身粘在一起的能力强，它就利于焊膏脱模，并能很好地固定其上的元件，减少元件贴装时的飞片或掉片，并能经受贴装、传送过程时的震动或颠簸。(3)焊膏的熔点根据工艺要求和元器件能承受的温度来选择不同熔点的焊膏，焊膏熔点由合金成分所决定。对于生产来说，一般选择63Sn-37Pn或62Sn-36Pb-2Ag，熔点分别为183、179。这几类焊膏不但具有较低的熔点，而且焊点强度也比较高，可较好地满足焊接要求。不同熔点焊膏往往用于双面贴装印制板的生产，要求第一面的焊膏熔点比第二面高几十度，以防止在焊接第二面元件时第一面元件脱落。(4)助焊剂种类焊膏中的助焊剂作用有：清除PCB焊盘的氧化层；保护焊盘表面不再氧化；减少焊接中焊料的表面张力，促进焊料流动和分散。由于回流焊时锡粉会加速氧化，因此助焊剂必须要有足够的活性来清除这些氧化物。另外一个考虑是焊后板子是否要清洗，若为免洗，必须选择无腐蚀、低残留的免清洗助焊剂。焊膏中的助焊剂有RSA（强活化型）、RA（活化型）、RMA（弱活化型）、R（非活化型），一般选用RMA型比较合适。(5)焊膏的金属含量焊膏中金属的含量决定着焊接后焊料的厚度。随着金属所占百分含量的增加，焊料厚度也增加但在给定黏度下，随金属含量的增加，焊料的桥连的倾向也相应增大。回流焊后要求器件管脚焊接牢固，焊量饱满、光滑并在器件（阻容器件）端头高度方向上有1/32/3高度的爬升。从上表可以看出随着金属含量的减少，回流焊后焊料的厚度减少，为了满足对焊点焊膏量的要求，通常选用8592金属含量的焊膏，焊膏制作厂商一般将金属含量控制在89或90，使用效果更好。（6）工作寿命与储存期限工作寿命是指焊膏印后到安放元件之间允许经历的时间，若焊膏中所含溶剂挥发性过大，易使焊膏干燥而不易作业，且易失去对元件的黏着力。应选择至少有4有效工作时间的焊膏，否则会对批次生产造成困扰。储存期限是指在规定的保存条件下，焊膏从出厂到性能不致严重降低的保存期限，一般规定为3-6个月，也有年的。由于焊膏中有化学添加物，易因温度和时间而变化，失去原有功能，因此保存期限和使用期限需加注意。2.焊膏使用和贮存的注意事顶(1)膏的登记与保存焊膏购买到货后，应登记到达时间、保质期、型号，并为每罐焊膏编号，使用时遵循“先进先出”的原则。焊膏应以密封形式保存在恒温、恒湿的冰箱内，温度在约为，温度过高，焊剂与合金焊料粉起化学反应，使黏度上升影响其印刷性；温度过低（低于），焊剂中的松香会产生结晶现象，使焊膏形状恶化，解冻时会危及焊膏的流变特征。(2)焊膏使用时的注意事项使用时，应提前至少4从冰箱中取出，写下时间、编号、使用者、应用的产品，并密封置于室温下，待焊膏达到室温时打开瓶盖。如果在低温下打开，容易吸收水汽，再流焊时容易产生锡珠。注意：不能把焊膏置于热风器、空调等旁边加速它的升温。开封后，应至少用搅拌机搅拌30或手工搅拌5min，使焊膏中的各成分均匀，降低焊膏的黏度.当班印刷首块印制板或设备调整后，要利用焊膏厚度测试仪对焊膏印刷厚度进行测定，测试点选在印制板测试面的上下，左右及中间等点，记录数值，要求焊膏厚度范围在网板厚度的1015之间。置于网板上超过30min未使用时，应先用丝印机的搅拌功能搅拌后再使用。若中间间隔时间较长（超过），应将焊膏重新放回罐中并盖紧瓶盖，再次使用焊膏开封后，应至少用搅拌机或手工搅拌，使焊膏中的各成分均匀。印制板的板面及焊点的多少，决定第一次加到网板上的焊膏量，一般第一次加200300，印刷一段时间后再适当加入一点，确保焊膏在印刷时沿刮刀前进方向作顺时针走向滚动，厚度约等于1/2到3/4个金属刮刀的高度。板印刷焊膏后应在尽可能短的时间内贴装完，以防止助焊剂等溶剂挥发，原则上不应超过，超过时间应把焊膏清洗后重新印刷。开封后，原则上应在当天内一次用完，超过时间使用期的焊膏绝对不能使用。从网板上刮回的焊膏也应密封冷藏。印刷时间的最佳温度为253，温度以相对湿度4565为宜。温度过高，焊膏容易吸收水汽，在再流焊时产生锡珠。不要把新鲜焊膏和用过的焊膏放入同一个瓶子内。当要从网板收掉焊膏时，要换另一个空瓶来装，防止新鲜焊膏被旧焊膏污染。建议新、旧焊膏混合使用时，用1/4的旧焊膏与3/4的新鲜焊膏均匀搅拌在一起，保持新、旧焊膏混合在一起时都处于最佳状态。生产过程中，对焊膏印刷质量进行100检验，主要内容为焊膏图形是否完整、厚度是否均匀、是否有焊膏拉尖现象。当班工作完成后按工艺要求清洗网板。在印刷实验或印刷失败后，印制板上的焊膏要求用超声波清洗设备进行彻底清洗并晾干，以防止再次使用时由于板上残留焊膏引起的回流焊后出现焊球。3.网板的制作网板是焊膏印刷的关键部件，它由网框、丝网和掩模图形构成。一般，掩模图形用适当的方法制作在丝网上，与PCB上待漏印焊膏的SMT焊盘一一对应，丝网则绷在网框上.(1)网框。网框的作用是支撑和绷紧丝网，使丝网与PCB夹持机构的工作台保持平行。一般采用中空铝合金型材，以满足强度要求又便于印刷操作。(2)丝网。丝网绷紧在网框上，它是掩模图形的载体，也是控制焊膏印刷量的重要工具，它能决定焊膏印刷精度和质量。丝网可用不同材料编制，其中不锈钢丝网最适合于焊膏印刷。(3)网板开口类型。通常有化学腐蚀、激光切割和激光切割并电镀3种方法：化学腐蚀孔壁粗糙，只能用于0.65mm以上间距印刷，但比其它钢网费用低激光切割采用锥形开孔，有利于脱模，可以用文件加工，误差更小，精度更高激光切割并电镀孔壁光滑且可以收缩，具有最好的脱模特性，在硬度和强度方面更胜于不锈钢，耐磨性更好，适合0.3mm及以下间距的印刷，但制作费用高昂。对于高精度的网板，应选用激光切割并电镀制作方式，因为激光切割的孔壁直，粗糙度小（小于3）且有一个锥度.(4)网板基准点用于焊膏印刷时网板的定位，与PCB的基准相对应。要求制作精细，根据丝印机的要求可以加工成蚀透或半蚀透，半蚀透的基准点上涂黑胶，涂胶要求平整、圆滑.(5).网板的各部分与焊膏印刷的关系开孔的外形尺寸。网板上开孔的形状与印刷板上焊盘的形状尺寸对焊膏的精密印刷是非常重要的。网板上的开孔主要由印刷板上相对应的焊盘尺寸所决定。一般，网板上开孔的尺寸应比相对应的焊盘小10。网板的厚度。网板的厚度与开孔的尺寸对焊膏的印刷以及后面的再流焊有着很大的关系，具体为厚度越薄开孔越大，越有利于焊膏释放。经证明，良好的印刷质量必须要求开孔尺寸与网板厚度比值大于1.5。否则焊膏印刷不完全。一般情况下对0.5的引线间距，用厚度为0.12-0.15网板，0.3-0.4的引线间距，用厚度为0.1-0.12网板。网板开孔方向与尺寸。焊膏在焊盘长度方向上的释放与印刷方向一致时，比两者方向垂直时的印刷效果好。4.焊膏印刷过程的工艺控制焊膏印刷是一个工艺性很强的过程，其涉及到的工艺参数非常多，每个参数调整不当都会对贴装产品质量造成非常大的影响。丝印机印刷参数的设定调整a.刮刀压力。刮刀压力的改变，对印刷来说影响重大。太小的压力，会使焊膏不能有效地到达网板开孔的底部且不能很好地沉积在焊盘上；太大的压力，则导致焊膏印得太薄，甚至会损坏网板。理想状态为正好把焊膏从网板表面刮干净。另外刮刀的硬度也会影响焊膏的厚薄。太软的刮刀（复合刮刀）会使焊膏凹陷，所以在进行细间距印刷时建议采用较硬的刮刀或金属刮刀。b.印刷厚度。印刷厚度是由网板的厚度所决定，当然机器的设定和焊膏的特性也有一定的关系。印刷厚度的微量调整，经常是通过调节刮刀速度及刮刀压力来实现。适当降低刮刀的印刷速度，能够增加印刷至印制板的焊膏量。有一点很明显：降低刮刀的速度等于提高刮刀的压力；相反，提高了刮刀的速度等于降低了刮刀的压力。c.印刷速度。刮刀速度快有利于网板的回弹，但同时会阻碍焊膏向印制板焊盘上传递，而速度过慢会引起焊盘上所印焊膏的分辨率不良。另一方面刮刀的速度和焊膏的黏稠度有很大的关系，刮刀速度越慢，焊膏的黏稠度越大；同样，刮刀速度越快，焊膏的黏稠度越小。通常对于细间距印刷速度范围为25mm/s左右。d.印刷方式。焊膏的印刷方式可分为接触式（oncontact）和非接触式（offcontact）印刷。网板与印制板之间存在间隙的印刷称为非接触式印刷。在机器设置时，这个距离是可调整的，一般间隙为0-1.27；而焊膏印刷没有印刷间隙（即零间隙）的印刷方式称为接触式印刷。接触式印刷的网板垂直抬起可使印刷质量所受影响最小，它尤适合细间距的焊膏印刷。e.刮刀的参数。刮刀的参数包括刮刀的材料、厚度和宽度、刮刀相对于到刀架的弹力以及刮刀对于网板的角度等，这些参数均不同程度地影响着焊膏的分配。其中刮刀相对于网板的角度为6065时，焊膏印刷的品质最佳。在印刷的同时要考虑到开口尺寸和刮刀走向的关系。焊膏的传统印刷方法是刮刀沿着网板的或方向以90角运行，这往往导致了器件在开孔不同走向上焊膏量不同，经实验认证，当开孔长方向与刮刀方向平行时刮出的焊膏厚度比两者垂直时刮出的焊膏厚度多了约60。刮刀以45的方向进行印刷，可明显改善焊膏在不同网板开孔走向上的失衡现象，同时还可以减少刮刀对细间距网板开孔的损坏。f.脱模速度。印制板与网板的脱离速度也会对印刷效果产生较大影响。时间过长，易在网板底部残留焊膏，时间过短，不利于焊膏的直立，影响其清晰度.g.网板清洗。生产过程中对网板的清洁方式和清洁频率将直接影响印刷质量的好坏，建议采用酒精清洗和用压缩空气吹两种方式相结合对网板进行清洁，其方式为：一般在生产10块PCB后应对网板进行清洗：先用洁净的纱布蘸取适量的酒精进行两面擦试，然后用气枪由底向上吹（反之则易污染PCB），最后再用干布擦试干净。其中要注意的问题是酒精不要用的太多，否则网板底部残留少量酒精，与PCB接触时浸润PCB焊盘，使焊盘对焊膏的黏着力下降，造成印刷焊膏过少。另外也要注意气压不要过大，否则容易造成QFP的管脚开孔处变形。5.焊膏印刷效果的检测据统计，组装件的焊点缺陷有一半以上是由于印刷不良造成的，因此在印刷完成后对焊膏印刷效果进行检查非常必要。传统的做法是在印刷完成之后安排一个工位进行人工检查，对不合格品进行修补或剔除。但随着目前CSP（芯片尺寸封装）芯片最细间距降到0.5，对焊膏印刷进行定性判断已不能满足需要，必须要对其作定量分析，包括印刷的高度（厚度）、宽度、体积等，这就要用到先进的测量仪器。(1)测量原理一般焊膏的印刷高度在100数量级，无法直接用尺规进行测量，通常都是采用间接方式计算其高度。将一束光束以45入射角照在被测焊膏上，通过测量该光束在焊膏的顶部和底部的交线在垂直方向上的投影，就可计算出被测物体的高度。(2)自动高度测量仪早期的测量装置用一个CCD摄像机将PCB平面图像在显示器上显示出来，显示屏上有上下和左右两条水平线，可通过控制旋