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刮刀移動(dòng)相對于鋼網(wǎng)開(kāi)窗的方向也影響焊膏的沉積率(有填充率和轉移率共同作用的實(shí)際焊膏量)。一般而言,與刮刀移動(dòng)方向平行的焊盤(pán)上的焊膏沉積量會(huì )比較多,且表面呈波浪式的不平形態(tài)(壓力釋放的結果);而與刮刀移動(dòng)方向垂直的焊盤(pán)沉積量比較少,且比較寬(這與印刷速度有關(guān)),如圖所示。
此現象說(shuō)明,鋼網(wǎng)開(kāi)窗圖形對填充率有影響,單個(gè)開(kāi)窗內已經(jīng)刮平的焊膏圖形會(huì )受到后續繼續填充的影響,不完全保持“刮平”狀態(tài),有可能被劑而鼓起,這點(diǎn)如同界面金屬的偶合現象。
PCB的支撐,是焊膏印刷最重要的調試內容。
PCB缺乏有效的支撐或支撐不合理,將導致焊膏增厚,這對于精細間距元器件的焊接將是致命的。
PCB支撐要達到的目標是鋼網(wǎng)在刮刀壓力作用下能夠緊貼PCB表面。
一般經(jīng)驗是將PCB支撐為在寬度方向略微向上變形的狀態(tài),如圖所示,這樣能夠保證PCB與刮刀接觸的地方平行。
擦網(wǎng)的目的是保持印刷圖形完整。
隨著(zhù)印刷次數的增加,鋼網(wǎng)底部會(huì )黏附焊膏,不僅影響鋼網(wǎng)與PCB的緊密接觸,還會(huì )堵塞孔口,影響漏印。目前全自動(dòng)印刷機都具備自動(dòng)擦網(wǎng)功能,可進(jìn)行濕擦、干擦、真空擦及其組合擦,如“濕擦+真空擦+干擦”或“濕擦+干擦+真空擦”。為了徹底清除孔口周?chē)呀?jīng)結成硬痂的焊膏,一般在印刷30~50次后增加一道人工清除工藝。
這里需要了解一點(diǎn),鋼網(wǎng)孔壁粗糙度對擦網(wǎng)后印刷結果影響不同??妆诖植?,容易吸附焊膏中的焊劑,會(huì )提高孔壁處焊膏的黏度,影響焊膏的轉移。對于孔壁粗糙的鋼網(wǎng),濕擦后鋼網(wǎng)孔口比較干凈,但往往首塊PCB印刷會(huì )少錫,干擦反而不會(huì )少錫,這一現象并非擦網(wǎng)方式所導致,而是鋼網(wǎng)孔壁粗糙所導致的。如果采用FG鋼網(wǎng)(細晶粒鋼網(wǎng))則不會(huì )有此現象。
印刷的對象是焊膏,了解其物理性能對正確的使用焊膏非常重要。
焊膏是一種具有觸變性的假塑性流體,當有恒定剪切應力或拉伸應力作用時(shí),焊膏的黏度隨時(shí)間的延長(cháng)而減少,隨應力的增加而降低。簡(jiǎn)單地講,就是有剪切應力作用時(shí)(如刮刀刮動(dòng)焊膏)焊膏變稀,沒(méi)有剪切應力作用時(shí)則變稠。焊膏的這一特性對于印刷是非常有意義的,印刷時(shí),它的黏度降低,可以順利地實(shí)現填充與轉移;一旦印刷完成,焊膏又能保持需要的形狀而不塌落。
焊膏黏度在印刷過(guò)程中變化如圖所示。
焊膏黏度與溶劑沸點(diǎn)對焊膏的轉移率影響很大,如圖所示。
常見(jiàn)焊膏印刷不良圖形如圖所示。
前面詳細介紹了印刷工藝的原理,這些知識非常重要,也是必須掌握的基本知識。必須意識到,討論這些因素時(shí)假定設備、鋼網(wǎng)、刮刀、焊膏等都是正常的,也就是無(wú)問(wèn)題的。事實(shí)上,這樣的假設是不存在的,因此實(shí)際生產(chǎn)中所出現的印刷問(wèn)題成因是多方面的、復雜的。
圖所示為某公司統計的影響焊膏橋連的主要原因及發(fā)生次數,可以看到,“參數問(wèn)題”只是造成印刷橋連的第三位因素,有很多原因屬于設備、刮刀‘鋼網(wǎng)等異常。
1) 印刷支撐
印刷支撐是印刷工藝控制最主要的因素之一。無(wú)支撐或支撐不起作用等情況都會(huì )使PCB與鋼網(wǎng)之間產(chǎn)生間隙,最終導致焊膏過(guò)厚,直接的表現就是焊膏圖形拉尖。這是精細間距元器件橋連的主要原因之一。
2) 擦網(wǎng)
對于精細間距元器件,焊盤(pán)圖形一般都比較小,開(kāi)窗的面積比往往接近甚至小于0.66。如果擦網(wǎng)不合適,往往會(huì )堵孔。擦網(wǎng)不干凈常見(jiàn)的原因有擦網(wǎng)裝置高度設置不適合,沒(méi)有接觸到鋼網(wǎng);酒精噴涂太多或不噴酒精;機器故障,不執行擦網(wǎng)動(dòng)作。這些看似不應該發(fā)生的問(wèn)題往往發(fā)生的問(wèn)題往往發(fā)生的概率很高。從這點(diǎn)可以看到,工藝是一個(gè)復雜的系統工程技術(shù)問(wèn)題。
為什么酒精噴涂太多,會(huì )有問(wèn)題?這點(diǎn)往往多數人不注意。其實(shí),焊膏本身具有一定的潤滑作用,如果把開(kāi)窗的四壁都清洗干凈,那么焊膏的沉積就會(huì )不良,這也是為什么焊膏印刷的首塊往往會(huì )少錫的原因,也是前面提到的應該慎用濕錫功能的原因。
3) 鋼網(wǎng)變形
通信產(chǎn)品板,屬于“寬”的大小元器件混裝的應用組件,往往需要使用階梯鋼網(wǎng),而階梯鋼網(wǎng)最容易出現的問(wèn)題就是局部鼓起來(lái)或者說(shuō)變形。這個(gè)變形也是引起焊膏厚度變化的重要因素。
4) 其他
元器件布局等其他因素,也是影響焊膏印刷厚度的重要因素,在此不再一一介紹。
案例:PCB加工質(zhì)量對焊膏印刷影響
某公司在生產(chǎn)同一產(chǎn)品時(shí),發(fā)現來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同板廠(chǎng)生產(chǎn)的PCB焊膏印刷效果不一樣,A廠(chǎng)的PCB焊膏印刷圖形正常,而B廠(chǎng)的則拉尖,如圖所示。
分析:
用同一生產(chǎn)線(xiàn)、鋼網(wǎng)及參數,分別對 A、B廠(chǎng)的PCB進(jìn)行印刷,然后分析印刷圖形差異的原因。
0.4mm間距的CSP,一般焊盤(pán)直經(jīng)設計0.25mm。若采用0.1mm厚鋼網(wǎng)印刷,則鋼網(wǎng)開(kāi)口面積比為0.625,小于公認的最小面積比0.66,容易引起堵孔現象。
對比兩種PCB的加工質(zhì)量,發(fā)現出現印刷拉尖的PCB往往阻焊開(kāi)窗偏位,如圖所示。
之所以出現此情況,是阻焊開(kāi)窗偏位間隙比較窄的地方抬高來(lái)鋼網(wǎng),使焊盤(pán)其他部分與鋼網(wǎng)之間形成間隙的結果。
此案例說(shuō)明,PCB的制造質(zhì)量影響鋼網(wǎng)的擦拭頻率與焊膏印刷圖形的質(zhì)量。因此,對于布局有精細間距元器件的PCB,阻焊的偏位比厚度控制也許更有意義!
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