SMT貼片工藝中無(wú)鉛錫膏印刷的關(guān)鍵細(xì)節(jié)及優(yōu)化策略
來(lái)源:優(yōu)特爾錫膏 瀏覽: 發(fā)布時(shí)間:2025-07-16
在SMT貼片工藝中,無(wú)鉛錫膏(以Sn-Ag-Cu體系為主)因熔點(diǎn)高(217-227℃)、氧化敏感性強(qiáng)、粘度穩(wěn)定性要求高等特點(diǎn),其印刷質(zhì)量直接決定后續(xù)回流焊的焊點(diǎn)可靠性(如虛焊、橋連、錫珠等缺陷)。
關(guān)鍵細(xì)節(jié)和優(yōu)化策略兩方面展開,聚焦無(wú)鉛錫膏印刷的核心控制點(diǎn):
無(wú)鉛錫膏印刷的關(guān)鍵細(xì)節(jié);
無(wú)鉛錫膏印刷的核心目標(biāo)是:在PCB焊盤上形成形狀完整、厚度均勻、無(wú)缺陷的錫膏圖形(與焊盤匹配),需重點(diǎn)控制以下細(xì)節(jié):
1. 錫膏本身的特性管理
無(wú)鉛錫膏的物理特性(粘度、觸變性、錫粉粒度)是印刷的基礎(chǔ),需嚴(yán)格把控:
粘度控制:無(wú)鉛錫膏粘度通常在100-300 Pa·s(25℃,剪切速率10s?1),粘度太高會(huì)導(dǎo)致印刷圖形不飽滿(少錫),太低則易塌邊(橋連)。
需通過(guò)以下方式維持:
儲(chǔ)存:2-10℃冷藏(避免結(jié)冰),保質(zhì)期6個(gè)月內(nèi)使用(超過(guò)3個(gè)月需重新測(cè)試粘度);
回溫與攪拌:取出后室溫(23±3℃)回溫4-8小時(shí)(禁止加熱回溫,避免水汽凝結(jié)),回溫后用自動(dòng)攪拌器攪拌2-5分鐘(轉(zhuǎn)速100-300rpm),確保錫粉與助焊劑混合均勻(手工攪拌易引入氣泡,不推薦)。
錫粉粒度與形狀:無(wú)鉛錫膏錫粉多為球形(減少氧化面積),粒度常用3號(hào)粉(25-45μm)或4號(hào)粉(15-38μm):
細(xì)間距焊盤(≤0.4mm)需用4號(hào)粉(填充性好,減少橋連),但易氧化,印刷后需1小時(shí)內(nèi)完成貼片(避免吸潮);
大焊盤(≥0.5mm)可用3號(hào)粉(成本低,抗氧化性稍好),但需確保鋼網(wǎng)開孔不堵塞。
2. 鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)與制作精度
鋼網(wǎng)是錫膏印刷的“模具”,其參數(shù)直接決定錫膏轉(zhuǎn)移量和圖形精度,無(wú)鉛錫膏因錫粉較粗,對(duì)鋼網(wǎng)要求更高:
鋼網(wǎng)厚度:根據(jù)焊盤大小選擇,原則是“焊盤越小,鋼網(wǎng)越薄”:
細(xì)間距(0.3-0.4mm):鋼網(wǎng)厚度0.10-0.12mm;
常規(guī)間距(0.5-1.0mm):0.12-0.15mm;
大焊盤(≥1.0mm):0.15-0.20mm(避免少錫)。
開孔尺寸與形狀:需與PCB焊盤匹配,遵循“開孔面積≤焊盤面積”(防止錫膏溢出),且滿足“寬厚比≥1.5”和“面積比≥0.66”(保證錫膏順利脫模):
開孔寬度=焊盤寬度-0.05mm(防止橋連),長(zhǎng)度=焊盤長(zhǎng)度-0.1mm(邊緣留間隙);
異形焊盤(如BGA焊盤)開孔需做“防縮頸處理”(邊緣倒圓角R0.05mm),避免錫膏殘留;
鋼網(wǎng)材質(zhì):優(yōu)選304不銹鋼(硬度高,耐磨),表面做納米涂層(如鎳涂層、特氟龍涂層)——減少錫膏粘連,提高脫模性(無(wú)鉛錫膏助焊劑粘性較高,易粘鋼網(wǎng))。
3. 印刷參數(shù)的精準(zhǔn)調(diào)控
印刷機(jī)參數(shù)需與錫膏特性、鋼網(wǎng)/PCB匹配,核心參數(shù)包括:
刮刀參數(shù):
材質(zhì):聚氨酯刮刀(硬度70-80 Shore A,無(wú)鉛錫膏粘度高,需稍硬刮刀避免變形),刃口保持鋒利(磨損超過(guò)0.1mm需更換,否則導(dǎo)致印刷圖形邊緣模糊);
角度:45°-60°(角度越小,壓力越大,錫膏轉(zhuǎn)移量越多,但易導(dǎo)致鋼網(wǎng)變形;角度過(guò)大則轉(zhuǎn)移量不足,推薦50°);
壓力:每100mm刮刀長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)壓力1-2N(如300mm刮刀壓力3-6N),原則是“剛好刮凈鋼網(wǎng)表面錫膏”:壓力不足會(huì)殘留錫膏(導(dǎo)致后續(xù)印刷圖形變厚),壓力過(guò)大則鋼網(wǎng)變形(錫膏量減少,甚至刮傷PCB)。
印刷速度:10-50mm/s,需與錫膏觸變性匹配:
觸變性高的錫膏(剪切變稀明顯)可稍快(30-50mm/s),避免圖形塌邊;
細(xì)間距焊盤需慢(10-20mm/s),確保錫膏充分填充開孔(減少氣泡)。
脫模參數(shù):鋼網(wǎng)與PCB分離的過(guò)程(關(guān)鍵!無(wú)鉛錫膏易因脫模不良導(dǎo)致圖形變形):
脫模方式:細(xì)間距焊盤用“分步脫模”(先抬起0.5mm,停頓0.1s,再完全抬起),減少錫膏拉伸;
脫模速度:0.5-3mm/s(速度越快,錫膏圖形越易斷裂;太慢則易粘連,推薦1-2mm/s)。
4. PCB與鋼網(wǎng)的對(duì)位精度
PCB焊盤與鋼網(wǎng)開孔的對(duì)位偏差會(huì)導(dǎo)致錫膏偏移(覆蓋綠油或漏?。?,需控制:
對(duì)位方式:采用光學(xué)對(duì)位(識(shí)別PCB基準(zhǔn)點(diǎn)Mark),精度≤±0.02mm(細(xì)間距焊盤需≤±0.01mm);
PCB固定:用真空吸附或機(jī)械夾具固定PCB(防止印刷時(shí)翹曲),尤其是薄PCB(厚度≤0.8mm)需加支撐(避免中間凹陷導(dǎo)致鋼網(wǎng)貼合不良);
鋼網(wǎng)張力:鋼網(wǎng)張力需≥35N/cm(用張力計(jì)檢測(cè)),張力不足會(huì)導(dǎo)致鋼網(wǎng)局部變形(對(duì)位偏差+錫膏量不均),建議每批次生產(chǎn)前檢查。
5. 印刷環(huán)境與過(guò)程監(jiān)控
無(wú)鉛錫膏易吸潮和氧化,環(huán)境控制和實(shí)時(shí)監(jiān)控是減少缺陷的關(guān)鍵:
環(huán)境條件:溫度23±3℃,相對(duì)濕度40-60%RH(濕度>60%易吸潮,導(dǎo)致回流焊錫珠;<40%易產(chǎn)生靜電,吸附灰塵污染錫膏);
印刷后停留時(shí)間:印刷完成的PCB需在1小時(shí)內(nèi)進(jìn)入貼片環(huán)節(jié)(無(wú)鉛錫膏助焊劑易揮發(fā),暴露過(guò)久會(huì)導(dǎo)致粘度上升,貼片時(shí)元件偏移);
實(shí)時(shí)缺陷檢查:每5-10塊PCB抽取1塊,用2D/3D錫膏檢測(cè)(SPI):
檢測(cè)指標(biāo):錫膏厚度(偏差≤±10%)、面積(覆蓋焊盤≥90%)、有無(wú)橋連/少錫/錫珠;
發(fā)現(xiàn)缺陷立即停機(jī)調(diào)整(如橋連→檢查鋼網(wǎng)開孔是否過(guò)大、脫模速度是否過(guò)快;少錫→檢查鋼網(wǎng)是否堵塞、刮刀壓力是否過(guò)大)。
6. 鋼網(wǎng)清潔頻率與方式
無(wú)鉛錫膏錫粉較粗,易堵塞鋼網(wǎng)開孔(尤其細(xì)間距開孔),需定期清潔:
清潔方式:濕擦+干擦結(jié)合(用專用鋼網(wǎng)清潔劑,不含酒精,避免腐蝕助焊劑);
清潔頻率:每印刷5-10塊PCB清潔1次(細(xì)間距焊盤每3-5塊清潔1次),批量生產(chǎn)前需徹底清潔(用超聲波清洗10分鐘,去除殘留錫膏);
注意:清潔后需檢查鋼網(wǎng)開孔是否通暢(用背光檢查,不透光則為堵塞),堵塞的開孔用專用鋼針(匹配開孔尺寸)清理(禁止用硬物刮擦,避免擴(kuò)大開孔)。
無(wú)鉛錫膏印刷的核心邏輯是“匹配性優(yōu)化”——錫膏特性、鋼網(wǎng)參數(shù)、設(shè)備參數(shù)、環(huán)境條件需協(xié)同匹配。
通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化錫膏管理(回溫、攪拌、儲(chǔ)存)、高精度鋼網(wǎng)設(shè)計(jì)、參數(shù)DOE實(shí)驗(yàn)(找到
最佳壓力-速度-脫模組合)、實(shí)時(shí)SPI檢測(cè),可將印刷良率提升至99%以上,為后續(xù)回流焊的高質(zhì)量焊點(diǎn)奠定基礎(chǔ)。
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