SMT基础与工艺课件：锡膏漏印模板和钢网

锡膏漏印模板和钢网锡膏印刷是把适量的锡膏均匀地施加在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，并具有足够的强度。学习目标1.了解锡膏印刷的常见方法。2.掌握钢网的结构与制造方法。3.掌握模板窗口形状与尺寸设计方法。锡膏印刷工艺与设备1锡膏印刷工艺与设备2一、锡膏印刷的常见方法1.滴涂（注射）式自动滴涂机适用于批量生产，但由于效率低，滴涂质量不容易控制，应用比较少。手工滴涂法适用于极小批量生产，或新产品的研制阶段，以及生产中修补、更换元器件等。锡膏印刷工艺与设备3一、锡膏印刷的常见方法2.丝网印刷丝网印刷用的网板是在金属或尼龙丝网表面涂覆感光胶膜，采用照相、感光、显影、坚膜的方法在金属或尼龙丝网表面制作漏印图形。每个漏印开口中所含的细丝数量不同，不能保证印刷量的一致性，而且印刷时刮刀容易损坏感光胶膜和丝网，使用寿命短，因此现在已经很少应用。锡膏印刷工艺与设备4一、锡膏印刷的常见方法3.金属模板和钢网印刷金属模板和钢网是用不锈钢或铜等材料的薄板，采用化学腐蚀、激光切割、电铸等方法制成的。金属模板和钢网印刷常用于多引脚、窄间距、高密度产品的大批量生产。金属模板和钢网印刷的质量比较好，使用寿命长，因此金属模板和钢网印刷是目前应用最广泛的方法。锡膏印刷工艺与设备5二、金属模板和钢网的结构与制造方法1.结构模板的外框是铸铝框架（或铝方管焊接而成），中心是金属模板，框架与模板之间依靠丝网相连接，呈“刚—柔—刚”的结构。这种结构确保金属模板既平整又有弹性，且使用时能紧贴PCB表面。铸铝框架上备有安装孔，供印刷机上装夹之用。锡膏印刷工艺与设备6二、金属模板和钢网的结构与制造方法1.结构模板结构如下图a）“刚—柔—刚”结构模板

b）全金属结构模板

c）实物照片锡膏印刷工艺与设备7二、金属模板和钢网的结构与制造方法2.制造方法（1）化学腐蚀法在不锈钢金属薄板的正反面都贴好照相用的感光膜，然后采用照相用的曝光技术，对正反面的感光膜进行曝光，再利用化学腐蚀法腐蚀掉没有受感光膜保护的金属部分，即完成开孔过程。位置的精度有较大的误差，孔的内壁因腐蚀不理想而不够光滑，适用于制作孔径较大的钢网。锡膏印刷工艺与设备8二、金属模板和钢网的结构与制造方法2.制造方法（1）化学腐蚀法下图是采用化学腐蚀法制作的钢网锡膏印刷工艺与设备9二、金属模板和钢网的结构与制造方法2.制造方法（2）激光切割法用激光发生器产生的光束作为切割用的光刀，直接在金属薄板上进行切割开孔，再经过抛光处理即可。在切割过程中，产生的金属渣会落在薄板的表面和孔的内壁，使表面粗糙，故应进行电抛光处理。锡膏印刷工艺与设备10二、金属模板和钢网的结构与制造方法2.制造方法（2）激光切割法电抛光的方法是，把一个电极接到金属薄板上，并把金属薄板浸入酸液中，另一个电极插入酸液中，通电后，电流使腐蚀剂首先侵蚀孔内壁较粗糙的表面，由于对孔内壁的作用大于对金属薄板顶面和底面的作用，所以孔内壁就会产生抛光的效果。激光切割法的优点是精度高，孔径大、孔径小的钢网都能制作，目前绝大多数钢网都采用这种方法来制作。锡膏印刷工艺与设备11二、金属模板和钢网的结构与制造方法2.制造方法（2）激光切割法下图为采用激光切割法制作的钢网。锡膏印刷工艺与设备12二、金属模板和钢网的结构与制造方法2.制造方法（3）电镀法采用电镀法来制作钢网时，精度更高，开孔的密度可以更密集，适用于制作超细、超高精度的网孔。因为此方法生产成本高、会对环境产生污染，故较少使用。锡膏印刷工艺与设备13二、金属模板和钢网的结构与制造方法2.制造方法（3）电镀法下图为采用电镀法制作的钢网。锡膏印刷工艺与设备14二、金属模板和钢网的结构与制造方法2.制造方法（3）电镀法下图为采用三种钢网制作方法加工后，其孔壁形状的比较。a）化学腐蚀开孔后的孔壁b）激光切割后的孔壁c）电镀开孔后的孔壁锡膏印刷工艺与设备15三、模板窗口形状与尺寸设计1.影响模板印刷质量的因素下图是放大后的模板窗口Fs—锡膏与PCB焊盘之间的黏合力

Ft—锡膏与模板窗口壁之间的摩擦阻力K1—窗口壁的光滑度

K2—锡膏黏度

A—锡膏与模板窗口壁之间的接触面积（模板窗口壁面积）B—锡膏与PCB焊盘之间的接触面积（焊盘面积）锡膏印刷工艺与设备16三、模板窗口形状与尺寸设计1.影响模板印刷质量的因素（1）当锡膏与PCB焊盘之间的黏合力大于锡膏与模板窗口壁之间的摩擦力，即Fs>Ft时，就有良好的印刷效果，显然，模板窗口壁应光滑。（2）当焊盘面积大于模板窗口壁面积，即B>A时，也有良好的印刷效果，但窗口壁面积不宜过小，否则锡膏量会不够。显然，模板窗口壁面积与模板厚度有直接关系。锡膏印刷工艺与设备17三、模板窗口形状与尺寸设计1.影响模板印刷质量的因素人们无法测量也没有必要测量锡膏与PCB焊盘之间的黏合力和锡膏与窗口壁之间的摩擦力，而是通过宽厚比与面积比这两个参数来评估模板的漏印性能，其定义分别为：宽厚比=窗口的宽度/模板的厚度=W/H，式中W是窗口的宽度，H是模板的厚度。宽厚比参数主要适合验证细长形窗口模板的漏印性。锡膏印刷工艺与设备18三、模板窗口形状与尺寸设计1.影响模板印刷质量的因素面积比=窗口的面积/窗口壁的面积=LW/［2（L+W）H］，式中L是窗口的长度。面积比参数主要适合验证方形窗口模板的漏印性。印刷锡铅焊膏时，宽厚比≥1.6、面积比≥0.66，模板具有良好的漏印性；印刷无铅焊膏时，宽厚比≥1.7、面积比≥0.7，模板才有良好的漏印性，这是由于无铅焊膏的密度比锡铅焊膏小，以及自润滑性稍差引起的，此时窗口尺寸应稍大一点才有良好的印刷效果。锡膏印刷工艺与设备19三、模板窗口形状与尺寸设计1.影响模板印刷质量的因素评估QFP焊盘模板时应用宽厚比参数验证；评估BGA、0201焊盘模板时应用面积比参数来验证；若模板上既有FQFP又有BGA图形，则分别用两个参数来评估。在CSP焊盘印刷时，若仍用宽厚比来评估就会误判。焊膏印刷质量好坏不仅取决于模板窗口尺寸，也与锡膏粉末颗粒大小有关。锡膏印刷工艺与设备20三、模板窗口形状与尺寸设计2.模板窗口的形状与窗口尺寸设计将形状为长方形的窗口改为圆形或尖角形，其目的是防止印刷后或贴片后因贴片压力过大使锡膏铺展到焊盘外边，导致再流焊后焊盘外边的锡膏形成小锡球而影响到焊接质量。如下图所示锡膏印刷工艺与设备21三、模板窗口形状与尺寸设计2.模板窗口的形状与窗口尺寸设计改变模板窗口形状时，应防止过尖的形状给模板清洁工作带来麻烦。模板窗口形状更改不应太复杂，通常在印刷锡铅焊膏时可适当缩小模板窗口尺寸。锡膏印刷工艺与设备22三、模板窗口形状与尺寸设计3.模板的厚度与印刷质量的关系FC、CSP所需锡膏量较少，故所用模板的厚度应该薄，窗口尺寸也应较小；而PLCC等器件焊接所需锡膏量较多，故所用模板较厚，窗口尺寸也较大，显然用同一厚度的模板难以兼容上述两种要求。为了实现上述多种器件的混合组装，现已实现采用不同结构的模板来完成锡膏印刷。锡膏印刷工艺与设备23三、模板窗口形状与尺寸设计3.模板的厚度与印刷质量的关系（1）局部减薄模板局部减薄模板的大部分面积仍是采用一般元器件所需要的厚度，即仍为0.15mm，但在FC、CSP器件处将模板厚度用化学方法减至0.75～0.1mm，这样使用同一块模板就能满足不同元器件的需要。锡膏印刷工艺与设备24三、模板窗口形状与尺寸设计3.