印刷的重要性

1、第一章 PRINTING一 PRINTING之重要性PRINTING是SMT全制程中最重要的，制程有90%的问题出自于此，且不易看出Too much solder paste short（锡膏太多造成短路） Too less solder paste open（锡膏太少造成空焊）1. FYPT（first yield pass rate 第一次良率） 有A，B两块Board,如A因出现短路，ICT未过等原因而有几次Rework，其FYPT会低于B，未来易出问题。若FYPT低，则须Rework的板子比率即高，这些板子未来出问题的机会也较高。所以我们要努力提高FYPT，减少Rework数量。3.S

2、older Paste (锡膏) a.锡膏中包含锡珠FLUX和SOLVENTS 锡珠的直径介于20-50u oxide 10 20 50 u 一般不使用直径20u以下的锡珠，因为其氧化的面积较大，由图可见在20-50u之间 曲线较平缓，其氧化面积较小。 b. Flux的含量及关于锡膏氧化的问题 由于我们使用no-clean制程，所以Solder paste中Flux的含量较少(即Flux不能太多)，在Reflow的过程中会被partsPCBSolder paste表面的氧化层消耗掉。由于Solder paste随温度和时间的增加，其氧化层会不断增加，所以要降低Solder paste保存的温度

3、和时间，否则须加入更多的Flux。 建议锡膏放在冰箱10以下，否则Solvent挥发掉或FLUX活性降低(或作用完)以后，Rework无用，之后会出现许多氧化造成的问题。 锡膏打开后，要在三天内使用完毕（最多不超过一星期）。锡膏从冰箱内取出，要回温24小时（16小时亦可接受）后才可以开盖及使用，因为从冰箱中取出锡膏，打开盖子后，由于外界温度较高，水(H2O)会凝结到Solder paste上去，造成氧化。另外，由于使用完放进去时，密封情况不比出厂时，水汽和氧气会进去，造成氧化(水比氧气的影响力更大),所以从冰箱中取出之锡膏,已开过盖,就不要再放回冰箱,要在三天内使用完(当然期间要将罐盖盖好,越

4、快用完越好.) PCB在Printing和Placement (置件)之间的时间不要超过11.5小时（越短越好，Motorola建议为15分钟），否则时间越长，氧化越多，注意印好后不要放入干燥箱,因为那会使SOLVENT更易于挥发掉。二SOLDER PASTE PARAMETERS FLUX ACTIVATION （助焊剂活性） METAL CONTENT （锡量） VISCOSITY （浓稠性） SOLVENTS （溶剂） 1.温度每升高1，Viscosity会下降4% 适宜温度 应保持在 2226之间操作 高于30锡膏会太稀 小于20锡膏会太稠 22 26 2.Metal Contenta

5、.以锡膏的厚度来测量锡量不及以锡膏的重量测量来的正确，因为锡膏中含有Flux和Solvents, Flux和Solvents重量较轻，体积较大，所以在测出厚度差不多的情况下，锡量其实会有相当大的不同。以厚度来测量，因为有dog ear等情况存在 ，误差较大,检测率在±10%以内,而以重量来测量, 检测率在±30%以内. b.印完锡Reflow以后，由于Flux等挥发掉，PCB上锡膏厚度将下降一半。 c.新旧锡膏不要混用，因为用过的锡受氧化，有空隙，混到新锡膏中，会造成更多氧化。因此，一次倒入的锡膏量以2050 Boards为佳，时间45min1hour(最多使用1hour,

6、最好低于45min,但若设置太少，造成作业管理的困难)。 粘稠度 time ：一次加入锡量较少的曲线图：一次加入锡量较多的曲线图在曲线峰点，Slumping易造成Short 在曲线谷点，no solvent and flux易造成open 可见，曲线振动越小越好,因为变动小,表示变量也小,制程会较稳定。在Stenciling上停止操作的时间要小于1015分钟,停止操作时间若超过10min,就应将Solder Paste收入锡膏罐中并密封，待要用时,再做搅拌后才能使用.如停止使用时间太长，Solvents挥发掉，Solder Paste 太稠，就会停留在曲线峰点。d.出现立碑效应的原因：锡膏太稠

7、orplacement的时间太长。e. Auto printing 的一项新功能：kneading 可以在Auto print 设定固定的时间，超过这个时间，其自行再做二至三次推动，达到搅拌功能，保持viscosity均匀。如果稠度太高，锡量不足，在第二次刮的时候，可以补足锡量。 .Solvents PCB 在Stenciling时间太长,Solvents会挥发掉，Solder paste 会太稠，造成问题。三.PROCESS PARAMETERS STENCILING Squeegee Speed (印刷速度) Squeegee Pressure (印刷压力)SNAP-Off (接触良好性)

8、Solder Paste (锡膏)Temperature (温度) dog earBOARDStencil smearing dog ear: 印刷速度快，压力大，累积到board末端，压力达到最大，可造成10%的过多锡量，形成dog earsmearing: 由于压力过大造成的缝隙中的锡膏溢出Pressure too high dog ear smearing 需cleaning (清洁sencil的频率要更快) too much solder paste 也会造成short的问题 Conclusion: I. make pressure as low as possible (尽量减小压力

9、） II. limit the speed （限制速度）1. PressureNormal Pressure: 2kg for each 100mm squeegee (100mm的刮刀使用kg压力) 5kg for each 250mm squeegee(250mm的刮刀使用5kg压力) pressure 15n/s speed 2. SpeedNormal Speed: speed 2025mm/s for pitch 0.5mm speed 1520mm/s for pitch 0.4mm3. 由于压力小的缘故，印刷后的钢板上会留有锡膏（锡珠） 锡珠直径为2050u,solder pas

10、te为150u,所以有一个锡珠出来,tolerance就为30%, 易造成短路.解决办法：a. 用pin 撑PCB(即撑钢板)，使钢板无凹陷，有时在钢板有凹的情况下,会以加压方式来解决,这种做法不正确,一般可以调pin ,pin的tolerance可达2025u。如pin不够高，可在pin上贴透明胶带,使用大头pin会较佳。b. 循序渐进地增加压力，到无锡珠时OK。4. 如果出现短路很多的现象，在SNAP-OFF无问题的前提下，要检查压力和速度。可以以手拉方式检测squeegee压力，若用手即能拉动，压力则不至太大。可以将SNAP取为负值，以减小pressure设置值。刮刀角度：6070度（钢

11、的刮刀好于橡胶刮刀）5. 如果出现空焊很多的现象，要检查锡膏的使用情况。6. 在钢板离膜时,会出现两边都有dog ear的现象(一般出现在印刷初始的几片),这是由于放置时间过长,Thixotropy作用力减小,viscosity上升造成的，所以应尽量使中间的间断减少四.关于钢板的一些问题 1. 钢板的开孔要小于padlead pitch为0.40.5mm时,tolerance取10u一般的电容电阻的pad取25u2. 好的钢板敲起来较清脆，若钢板上pitch有坏，该钢板不能再使用。如刮刀有损伤，会造成不平，从而伤害钢板。3. pitch最小取0.4是因为钢板上的pad孔若再小（约180u）,锡

12、珠含量太少，过炉时会拉断(即锡会有断开现象)。4. 钢板清洁剂： IPA因挥发性差，适用于钢板撤下后的清洗； CFC挥发性较好，适用于操作过程中的清洗。 若在操作中使用IPA,应给以充分的挥发时间,不要一擦完即印锡膏.若如此做易发生短路问题,因为IPA残留会使solder paste之 viscosity变低而造成溢流现象.5. 使用laser制做的钢板好于用化学制做的钢板。 laser 制作(易脱膜) 蚀刻(化学)制作(易残留锡膏) 2000/10/11 OPEN DISCUSS-1一.Solder Paste mix solder-balls more oxide flux activat

13、ion limited (no clean) solvents (viscosity) (honey) wax thixotropy1. 如新旧锡膏不要混用，混用旧锡（已使用）易使新锡产生较多的氧化物；2. 因为是不需清洗的制程，所以flux的含量要限制；3. solvents多，viscosity低；4. wax（蜡）在温度高的时候会使viscosity降低。二.Oxidation life time in jar (3-6month) 用refrigerator降温后，若将已开封的锡膏再放入冰箱，会使之从冰箱移出时，有更多的湿气（水汽）进入锡膏中，造成氧化物会更多的现象； on stenc

14、il 在钢板上时间长, 氧化物渐增； before placement (this time should limit) 置件前时间要限制； during reflow三.high speed then high pressure 刮锡速度愈快，会需要设定愈高的刮刀 then more slumping 压力，就会产生更多的dog ears和board then more dog-ears 背后的smearing. then more smearing under-side 四.Large Solder 锡量太多,印刷时看上去很好,但在mounting时有零件压下去,锡膏会溢出pad,且融锡后

15、，锡占用的的区域会约只有pad的一半，在材料下方多出的锡无空间可去，即会造成side-ball。 可以将钢板刻成以下样子,以解决锡量太多,造成short的问题: 五. Printing Faults 4 smearing excessive pressure registration fault 对偏 smearing skipping （锡未从钢板面清洗净） 正常情况下,表面张力较大,可以拉住锡珠,而对偏后,将锡珠拉回的表面张力不够,锡珠往下流动,导致short(因为pitch太小,有一颗锡珠流出,就可能引起short). 六点胶作业 1.电阻、电容的needle要求small, stopp

16、er height low IC的needle要求bigger, stopper height low 我们在检查点胶的情况时，可以将零件从板上取下，观察其背面的胶点，一般有胶即 可。如胶太多，会跑到pad上去，造成零件空焊。 2.板子上出现胶点忽大忽小的现象,是因为点胶头下去的距离未调好,造成点胶头上有残锡。 3.由于点胶时有加温(30),稠度会下降，而PCB板比胶冷，胶下来时，下部先硬，上部较软，这样即可拉出thread来。（见附图） thread 0 七其它问题：1.如果是金手指，在镀锡后，一般不要去擦拭，因为易剥落金(金层:3u),使下面的镍氧化(镍层：2.5u)，产生问题。2.SNA

17、P-OFF: 0 (使钢板接触到PCB) 下图是刮刀在钢板上的状况 SNAP-OFF SNAP-OFF为正，易造成smearing short 3.湿度环境：humidity为4060% 较佳4.BGA零件 一般设置上限为225 (时间为10s).因为其零件较厚,上表面与下表面温差为8 , 所以可以适当提高温度.5.对于0805,0603,0402的零件,点胶以一点为好。 6.温度上升至110160松香作用，稠度下降，到183松香作用完，因此从183到215升温速度要很快,而降温速度能慢一些则更好。7.Curing Rate 硬化度（90%） 温度 curing rate 时间 2000/10

18、/13 OPEN DISCUSS-2一 关于profile的一些问题1. 接点应以焊的方式连接，但材质不同，焊的方式也不同，注意不要以缠的方式来连接。用扭卷（缠）的方式所测的温度不是接触材料点的温度，而是两条线第一个接触点的温度。2. 目前我们使用的测温线太短，在过炉时易抖动，造成连接点脱落，以至测出的温度曲线不正确。（我们测出的温度曲线经常是相同的，可能就是出自这个原因，因抖动而接点脱落，测出的是air temperature）3. 新炉子如何调profilea.首先要对炉子进行一下检测 用一块空板过炉（上面有零件会影响温度，板子越大越好），将测得的温度与设定的温度作比较，以此来检测新炉子各

19、个点及设定温度间的差异。b.设置炉子的温度 可以用一块板子分别放入旧炉子和新炉子中（当然，旧炉子的温度设置必须正确），分别作出profile，进行比较，再做调整。 调整原则：先作出大致轮廓，再进行细节调整； 先满足温度要求，再满足时间要求。c. 如果整个形状较好，但低于或高于标准温度曲线，则可调链速，若曲线高于标准曲线， 说明其速度慢，可将速度提高；若曲线低于标准曲线，说明其速度快，可将速度降低。 d.排热速度不要设的太快，这样就可不必将温度设的太高。二关于制程方面的一些问题1. Single side trace (附图1) 因为只在单面焊，所以焊点要大，否则易发生damage double

20、 side trace 因为两面都有焊，所以焊点较小。 2.五种类型：a .Type I 之制程(附图1) Glue placement curing glue pin through placement again or inserting wave solderingb. Type II 之制程(附图2) Solder paste placement reflow soldering inserting wave soldering c. Type III 之制程(附图3) Solder paste placement reflow glue placement curing insert

21、ing wave soldering 由于其正面印锡，背面点胶，故要先印锡，再点胶，因为胶的粘附力小于锡，先 点胶易缺件。 d. Type IV 之制程(附图4) Solder paste placement reflow solder paste again placement reflow e. Type V 之制程(MPS制程：multipoint soldering process) (附图5) 要使用特殊设备，用罩子来保护某些不能沾锡或受高热之材料。三.PCB板设计时，应尽量将重要组件放在上面，先加工。因为新板子较正确，而在经过一些制程后，板子会出现变形等情况，不再如以前一样正确，所

22、以次要零件后加工。 对于温度敏感的零件要后加工，因为两次过炉会伤害该零件。 同时，要考虑到重要零件经两次过炉，氧化的情况会加重，所以要后加工。 四.在加工过程中，电阻翻转易发生短路，电容翻转则无关系。 这是由电阻、电容的结构不同造成的： 电阻的有效区域是正面写有阻值的黑色块，如果翻转，若下有锡珠，易发生短路。 (见下图) 有效阻值区 锡珠 pad 阻值区的隔离保护膜较薄，不足以保护，所以电阻翻转易发生短路。电容的构造是层迭式的： 所以即使翻转也无关系 。 五Handle时的注意处： 用手拿IC，要仔细，一定要用吸笔； 不要用手撕PCB上的标签，一定要用针笔； IC的脚千万不要用手碰，因手上有杂

23、物，附上后会影响焊接。 2000/10/16 WAVE SOLDERING一. wave与reflow的比较 Wave Reflow solder Flux solder paste heat flux Hot solder heat sensitive component cannot Heat sensitive Length of leads Not too close higher package density Shadow effect Footprints longer short footprints Dummy track glue One direction 在wave中，

24、脚间距不要太小，一般为0.40.5mm; 在reflow中，脚间距可小一半， 可以为0.25mm。 o o 这里的脚间距指： 二关于wave的问题1. Board一接触锡面时，即会产生short。在exit zone of wave （锡面脱离区域），锡会被拉回，所以应不会导致short, 如有出现short ，问题一般出在离开锡面的点上。（见图52）2. Dummy track 有了dummy track ,点胶量可以减少，以减小open的现象 且dummy track上有绝缘，不会与pad形成short。 dummy track 3. 进炉方向 wave: 对于有脚的零件，如何进炉无方向问

25、题； 对于无脚的零件，要横向进炉，否则会有shadow effect （见图）reflow: 无进炉方向问题4. Shadow effect 阴影效应 （见图39） Wave : footprint要尽量长一些，以克服shadow effect； 进炉时，大的零件放在后面，小的零件放在前面，否则shadow effect的影响会较大； Reflow: footprint :要尽量短一些，以减小造成材料立起的作用力; 电阻和电容无shadow effect;如两个零件的间隙很小，可使用double wave 双波 （见图103）二. Fluxing 1. 见图44：foam fluxing (气

26、泡式) 适用于较简单、不需清洗的板子； 必须调整flux的含量，因为这是开放式作业，flux易挥发掉，时间一长， density 会上升 （即变稠），一般认为这种制程不好，因为会沾附较多的flux，而不易控制flux量。2. Top Union 现在使用的是 air pressure: Spray Fluxing Parameters包括 Density of flux Orifice (opening of needle) of spray nozzle （喷嘴数量） Air pressure Conveyor speed3. Spray fluxing device Ultrasonic

27、超音波 Air pressure 目前我们正在使用 Drum spray 是目前最好的，但贵（见图46）。 使用超音波能将flux变成雾状，易于喷均匀，但容易到处跑，大约会损失50%， 还会在零件底层后面造成flux残留问题。 使用air pressure 易造成的问题：board上接近喷头的地方flux较多，远离喷头的地方flux较少，会造成不均匀。4. 检测board上flux 是否均匀 可以使用fax paper (对热、酸非常敏感)来检查，将fax paper 铺在板子上。 如果在spray fluxing 后，fax paper 上的flux 有的地方多、有的地方少，说明喷的不均匀；

28、 如果fax paper 上很黑，甚至有裂痕，说明flux量太大，可以调整链速来加速； 如果出现这种情况： 说明在开始处喷得晚了，而后面又收得快 了，此时可以检查机器的喷出时间设定 sensor状况是否良好。 三. Pre-heating 预热 （在wave soldering 之前） Evaporation of solvents 溶剂挥发 Reduces thermal shock 降低热作用 Accelerates chemical action 加速化学作用 Board 120 250 Flux activation 130 这里的温度指的是板子反面的温度（即锡温） 1. 如果听到滋滋

29、的响声，说明solvent太多（未挥发完），可能是flux太多或预热不足，所以要增加预热时间；2. 预热PCB底面要到120，正面最好在110左右，可以防止到250之间的温差太大，因为温差太大，热作用就越大；3. 锡面温度须为 250±3，因为温度再高，就要造成氧化较易出现的问题；温度再低（如245±3），则因PCB的温度低于锡面温度，PCB一接触到锡面，锡面下降约5：245-3-5=237，温度太低，本应接触锡面的时间为1.5s2.5s,现须减慢链速，使之停留时间长一些（约增1s）。同时要注意，机器设置的温度未必是锡面的实际温度，因为机器的测温感应器不是在锡面上的。四.

30、在过锡炉过程中的一些问题1. Double wave soldering system 双波焊系统（见附图f） 一般是IC及厚的零件需双波焊 ，因为吸热要较多。2. 过锡面时零件脚上的压力 （见附图d,e） 压力测量可使用MENISCO graph 仪器，所用零件是沾了3次flux的零件，上面的氧化物已被弄干净，焊锡性很好3. 对于吃锡性不好的零件，允许值范围较大，所以要将设定时间增大（设定时间是指从start到max的时间）；有些零件需把锡吃到上面去，若无法达到可以把锡和board的温度调到大于186来解决（见附图a）。4.见图 由表可见，脚长不同，产生solder joint 的时间亦不同

31、(见附图b)； (见附图c)，把零件脚弯曲之后，可以阻止零件吸热，使之更易产生solder joint5. 零件 board a 锡流 a. Immersion depth: board吃锡深度 如板子厚，immersion depth 大一些，吃锡时间长；如薄，immersion depth 小一些，但吃锡深度太深，会造成溢锡。 b. 接触时间：即soldering 时间 链条倾角越大，接触时间越少； 到a点处，速度为零，有一个peel back回拉力，把锡拉离板面，所以离 c. 锡流上来的速度，越到中间越慢，离开锡面的速度控制，要保证在中间点前离开（即a点），如晚离开，零件的脚上会出现锡尖

32、，如太快离开，则易出现short; d. 锡面要调到非常光滑（象镜子一样），溢流速度最慢； e. board 上的氧化物（或残留物）接触到锡面，会被锡流冲掉，如冲掉量过大会，影响焊锡的质量。 五. 波焊质量控制之主要制程（工艺）因素（造成short的因素）： Dried flux layer thickness 干助焊剂的厚度 Pre-heating 预热 Transport inclination 链条传输角度 Flatness of board 板子的平整度 Solder temperature 焊锡温度 Contact time in both waves 双波焊的接触时间 Immers

33、ion depth into the wave 吃锡深度 Flow direction of second wave 第二波的流向1. 因为是no-clean制程，flux 很薄，所以不能以测厚度的方法来测flux层的厚度，可使用fax-paper来测； 2. flux需要预热（至120）； 3. 进入的角度越小，接触的时间越长；进入的角度越大，接触的时间越短；这个时间可以由机器来固定； 4. board 的平整度：tolerance 应约为±0.3mm; 5. 焊锡温度：250±3 6. 单波时间：1.52.5u , 如board上有大零件，一次吃锡不够，不要采取增加时间的方法，因为这样做会使零件离开锡面的位置不在中点，造成short，所以可以再开一个波，时间约为0.5s,第一波通常要比第二波锡面高； 7.可以使用