基于無鉛SMT焊膏印刷參數(shù)優(yōu)化控制研究

徐建麗

（淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 淮安 223003）

基于無鉛SMT焊膏印刷參數(shù)優(yōu)化控制研究

徐建麗

（淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 淮安 223003）

無鉛表面組裝制程是以模板印刷、表面貼裝元件放置、回流焊或波峰焊為主要步驟。其中模板印刷制程在生產(chǎn)線中扮演第一個(gè)重要的步驟。文章設(shè)計(jì)了“印刷結(jié)果觀測(cè)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)”方法，并找出模板印刷工藝無鉛化生產(chǎn)的最優(yōu)化工作參數(shù)，得出NP-04LP絲網(wǎng)印刷機(jī)，0.127mm厚的不銹鋼模板在使用Loctite LF320無鉛焊膏時(shí)，考慮SMT整條工序的速率，優(yōu)化的絲網(wǎng)印刷工藝參數(shù)為：壓力設(shè)置：6 kg～8kg；印刷速度：25 mm/s～125mm/s，以供業(yè)界參考。

模板印刷；無鉛化；優(yōu)化

1 引言

無鉛SMT制程是以模板印刷、表面貼裝元件放置、回流焊或波峰焊為主要步驟。其中模板印刷制程在生產(chǎn)線中扮演第一個(gè)重要的步驟，印刷后若錫膏量不足，焊點(diǎn)將可能發(fā)生空焊；而若錫膏量過多，則可能發(fā)生橋接現(xiàn)象而引起短路。影響模板印刷制程中錫膏厚度的參數(shù)包括模板厚度、模板開孔尺寸及形狀、刮刀材質(zhì)等諸多因素。若模板印刷品質(zhì)不佳，后續(xù)制程中的元件置放準(zhǔn)確度與極佳的焊接溫度曲線亦難以彌補(bǔ)潛在的焊接品質(zhì)缺陷。因此，對(duì)于任何一家SMT企業(yè)來說，如何對(duì)影響模板印刷制程的參數(shù)進(jìn)行合理化設(shè)置變得尤為重要，它將直接關(guān)系到SMT產(chǎn)品的質(zhì)量以及由此而引發(fā)的巨大品質(zhì)效益。

2 模板印刷原理

模板印刷在SMT中是一個(gè)關(guān)鍵的步驟，其目的是將適量的焊膏準(zhǔn)確地分配到PCB的指定位置，其印刷步驟為圖1所示。在印刷步驟一中，焊膏在刮刀前滾動(dòng)，通過刮刀向下擠壓的力量，將焊膏填充在模板的開孔中，并堆積于PCB上的相對(duì)焊盤（Pad）上；在步驟二中，將模板與PCB分離，進(jìn)行脫模的動(dòng)作，焊膏便堆積于焊盤上而完成印刷的目的。

3 無鉛錫膏印刷參數(shù)優(yōu)化研究

3.1 印刷結(jié)果觀測(cè)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的安排

絲網(wǎng)印刷機(jī)NP-04LP，使用0.125mm厚模板和無鉛錫膏Loctite LF320印刷MQⅡ產(chǎn)品的線路板。選取線路板上0.6mm和0.5mm間距的矩形焊盤及BGA96（0.5mm間距）焊盤為觀察研究對(duì)象。

實(shí)驗(yàn)中刮刀的印刷移動(dòng)速度范圍25mm/s～250mm/s，壓力為2kg～9kg，模板和線路板直接接觸。

線路板被在正方向和垂直方向各印刷一次，再分別用顯微鏡做外觀檢查，用3D激光測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行錫膏高度測(cè)量。

3.2 觀測(cè)結(jié)果的數(shù)字化評(píng)估

實(shí)驗(yàn)的結(jié)果都是一些表征現(xiàn)象，為此將實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的各種現(xiàn)象和缺陷進(jìn)行數(shù)字化評(píng)估，見表1。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)定及分析

以下的方塊圖是在不同的參數(shù)設(shè)置下的評(píng)定結(jié)果，其中四區(qū)是明顯不適合印刷的設(shè)置（未進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)定），其他區(qū)域及結(jié)果圖說明如下：

（1）印刷過程的觀察，以在不同設(shè)置下出現(xiàn)最大百分比為結(jié)果。

●二區(qū)占90%，為優(yōu)選的參數(shù)設(shè)置；

●一區(qū)占80～90%，為可接受的狀態(tài)；

●三區(qū)占80%，為應(yīng)避免的設(shè)置。

圖2是印刷過程的觀察結(jié)果圖。橫坐標(biāo)由左到右是逐漸增加的印刷速度；縱坐標(biāo)由下到上是逐漸增加的印刷壓力。從結(jié)果中可以確認(rèn)，在印刷過程中，隨壓力的增加，可以觀察到不同的速度下都能得到好的結(jié)果。

（2）印刷后的板面觀察

●二區(qū)占85%，為優(yōu)選的參數(shù)設(shè)置；

●一區(qū)占75～85%，可接受的狀態(tài)；

●三區(qū)占75%以下，為應(yīng)避免的設(shè)置。

印刷后的板面觀察結(jié)果如圖3所示。只有在25mm/s～125mm/s情況下，以一定壓力印刷的線路板才能出現(xiàn)滿意的印刷結(jié)果。

（3）錫膏在板上的高度測(cè)量

●模板厚度0.127mm的92.5～107.5%為二區(qū)，為優(yōu)選的參數(shù)設(shè)置；

●模板厚度的87.5～92.5%和107.5～117.5%為一區(qū)，可接受的狀態(tài)；

●其他高度為三區(qū)，應(yīng)避免的設(shè)置。

圖4是印刷錫膏的高度的測(cè)量結(jié)果。

對(duì)印刷過程的觀察結(jié)果（圖2）、印刷后板面的觀察結(jié)果（圖3）和印刷錫膏的高度的測(cè)量的結(jié)果（圖4）疊加整合得圖5，為模板印刷的操作窗口。其中二區(qū)為優(yōu)先選用的參數(shù)設(shè)置。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

從“印刷結(jié)果觀測(cè)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)”中收集到的缺陷和錫膏高度測(cè)量的匯總結(jié)果，可得出NP-04LP絲網(wǎng)印刷機(jī)，0.127mm厚的不銹鋼模板在使用Loctite LF320無鉛焊膏，考慮SMT整條工序的速率，優(yōu)化的絲網(wǎng)印刷工藝參數(shù)為：

（1）壓力設(shè)置：6kg～8kg；

（2）印刷速度：25mm/s～125mm/s。

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The Study of Solder Paste Printing Parameter Optimizing Control based on Lead-free Sourface Mount Technology

XU Jian-li
（Huai’an College of Information Technology,Huai’an223003,China）

The production system of SMT mainly includes six steps which are stencil printing, component placement, reflow soldering, adhesive dispense, wave soldering and inspection. Stencil printing acts as the first important step in the production line.This text designs printing observation numeric experiment to identify the process-optimized parameters of screen printing and obtains that pressure establishment is 6 kg ～8kg and Print speed is 25 mm/s ～125mm/s with NP-04LP silk-screen press and the 0.127mm thick stainless steel template and Loctite the LF320 non-lead soldering paste.

stencil printing ; lead-free; optimizing

TN305.94

A

1681-1070（2011）02-0001-03

2010-12-22

徐建麗（1981-），女，江蘇淮安人，碩士，講師，工程師，淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師，主要研究方向是現(xiàn)代電子產(chǎn)品制造技術(shù)。

封 裝 、 組 裝 與 測(cè) 試