SMT电子厂锡膏印刷标准及常见不良分析汇总--值得分享收藏!

来源:收集 点击数:56 更新时间:2018/11/5 10:08:20

SMT电子厂锡膏印刷标准及常见不良分析汇总--值得分享收藏!
   全球电子制造业正进入一个创新密集和新兴企业快速发展的时期,随着元件封装的飞速发展,越来越多的PBGA、CBGA、CCGA、QFN、0201、01005,03015阻容元件等得到广泛运用,表面贴装技术亦随之快速发展,在其生产过程中,焊接品质越来越受到工程师们的重视作为电子元件的基础工程和核心构成,SMT技术(表面贴装技术)与电子信息技术保持同步发展的态势,并且在电子信息产业中所发挥的作用越来越突出,地位越来越重要。



常见的封装尺寸英制与公制尺寸对照表如下:

某种程度上讲,片式化、小型化已成为衡量电子元件技术发展水平的重要标志之一。

典型SMT贴装工艺三步:

一、添加锡膏;
二、元件贴装;
三、回流焊接;



SMT整线工艺流程构成 : 

SMT首件检测仪——>印刷(红胶/锡膏)——>检测(可选3D-SPI全自动或人工检测)——>贴装(先贴小器件后贴大器件)——>检测(可选AOI 光学/目视检测)——>焊接(采用热风回流焊进行焊接)——>检测(选用AOI 光学检测外观及功能性测试检测)——>维修(使用工具;焊台及热风拆焊台等)——>PCBA分板(手工或者全自动分板机进行切板)


第一步:添加锡膏

目的是将适量的锡膏均匀的施加在PCB指定的焊盘上,以保证贴片元件与PCB相对应的焊盘在回流焊接时,达到良好的连接效果并具有足够的焊接强度电子行业中,焊锡膏用于SMT组装、半导体封装等领域,通过不同的涂覆和焊接工艺形成的焊点起到机械连接、电导通、热传导的作用。

锡膏是由多种金属粉末、糊状焊机和一些助焊剂混合而成的,具有一定黏性的膏状体。常温下,由于锡膏具有一定的黏性,可将电子元器件黏贴在PCB相应的焊盘上,在倾斜角度不是太大,也没有外力碰撞的情况下,一般元件是不会移动的,当锡膏加热到一定温度时,锡膏中的助焊剂得到挥发带走焊盘和元件金属部分的杂质和氧化物,且金属粉末溶化转换成锡浆再流动,且锡浆浸润元器件的焊端与PCB焊盘,冷却后元器件的焊端与焊盘被焊料连结在一起,形成电气与机械相连接的焊点。在冷却时需要急速冷却,避免锡浆与空气中的氧气结合产生氧化,影响焊接强度和电气效果。

锡膏是由专用设备施加在焊盘上,目前施加锡膏的设备有:全自动锡膏印刷机、半自动印刷机、手动印刷台等。

锡膏在印刷过程中,由于刮刀的推力作用,其粘度和流变性会发生变化,当到达钢网开孔位置时,其粘度会降低,通过网孔的渗漏作用顺利沉降到PCB焊盘上,此时锡膏会有轻微的塌落和漫流,随后粘度在淬变剂作用下会迅速回升,并形成与网孔对应的形状,从而得到良好的印刷效果。

下图为锡膏印刷示意图:


第二步:元件贴装


本工序是用贴片机或手工将片式元器件准确的贴装到印好锡膏或贴片胶的PCB表面相对应的位置。

人工手动贴装主要工具有:真空吸笔、镊子、IC吸放对准器、放大镜等。


第三步:回流焊接

由于回流焊接工艺有“再流动”及“自定位”等特点,使回流焊接工艺对贴装精度要求相对比较宽松,比较容易实现焊接的高度自动化与高速度。同时也正因为再流动及自动定位效应的特点,回流焊接工艺对钢网网孔设计、焊盘设计、元器件标准化、元器件端头与印制板质量以及工艺参数的设置有更严格的要求 。

图片来源,曼联电子

回流焊接作为SMT生产中的关键工序,合理的温度曲线设置是保证回流焊接质量的关键。不恰当的温度曲线会使PCB板出现焊接不全、虚焊、立碑、空洞等焊接缺陷,影响产品质量。

SMT焊接品质之比重分析图


图上所示锡膏回焊影响其锡性与焊点强度方面的因素很多,此处归纳为五大方向,根据多年现场经验可知,以锡膏与印刷及回焊曲线(Profile)等三项占焊接品质之比重高达七八成以上

近几年,随着电子终端产品特别是智能手机、智能手表等便携式产品的小型化,高集成化,以及原材料成本的增加,贴片陶瓷电容器一直在往小尺寸方向发展。

在智能手机市场,主流的MLCC尺寸已经过渡到0201(0.6×0.3mm)尺寸,01005(0.4*0.2mm)尺寸,甚至更小尺寸的008004(0.2*0.1mm)也在少数产商内部作评估,在其生产过程中,锡膏印刷对于整个生产过程的影响和作用越来越受到工程师们的重视。

在SMT行业中企业也都广泛认同要获得的好的焊接,质量上长期可靠的产品,首先要重视的就是焊膏的印刷。

生产中不但要掌握和运用SMT锡膏印刷技术,并且要求能分析其中产生问题的原因,并将改进措施运用回生产实践中。



SMT锡膏印刷标准及常见不良有:少锡、连锡、拉尖、移位、漏印、多锡、塌陷、PCB板脏等,锡膏印刷厚度为钢网厚度的-0.02mm~+0.04mm;

锡膏印刷不良示意图

SMT锡膏印刷标准参数


1,CHIP元件印刷标准

1.锡膏无偏移;
2.锡膏量,厚度符合要求;
3.锡膏成型佳.无崩塌断裂;
4.锡膏覆盖焊盘90%以上。

2,CHIP元件印刷允许

1.钢网的开孔有缩孔,但锡膏仍有85%覆盖焊盘;
2.锡膏量均匀;
3.锡膏厚度在要求规格内
4.印刷偏移量少于15%

3,CHIP元件印刷拒收

1.锡膏量不足.
2.两点锡膏量不均.
3.锡膏印刷偏移超过15%焊盘

4,SOT 元件锡膏印刷标准

1.锡膏无偏移;
2.锡膏完全覆盖焊盘;
3.三点锡膏均匀;
4.锡膏厚度满足测试要求。


5,SOT 元件锡膏印刷允许

1.锡膏量均匀且成形佳;
2.有85%以上锡膏覆盖焊盘;
3.印刷偏移量少于15%;
4.锡膏厚度符合规格要求


6,SOT 元件锡膏印刷拒收

1.锡膏85%以上未覆盖焊盘;
2.有严重缺锡


7,二极管、电容锡膏印刷标准
1.锡膏印刷成形佳;
2. 锡膏印刷无偏移;
3.锡膏厚度测试符合要求;


8,二极管、电容锡膏印刷允许

1.锡膏量足;
2。锡膏覆盖焊盘有85%以上;
3.锡膏成形佳;
4.印刷偏移量少于15%。


9,二极管、电容锡膏印刷拒收

1.焊盘15%以上锡膏未完全覆盖;
2. 锡膏偏移超过15%焊盘


10 焊盘间距=1.25-

0.7MM 锡膏印刷标准 1.各锡膏100%覆盖各焊盘;
2.锡膏量均匀,厚度在测试范围内;
3.锡膏成型佳,无缺锡、崩塌;
4.无偏移现象。


11 焊盘间距=1.25-0.7MM 锡膏印刷允许

1.锡膏成形佳,元件焊脚锡饱满,无崩塌、无桥接;
2.有偏移,但未超过15%焊盘;
3.锡膏厚度测试合乎要求;
4.炉后焊接无缺陷。


12,焊盘间距=1.25-0.7MM 锡膏印刷拒收

1.锡膏超过15%未覆盖焊盘;
2.偏移超过15%;
3.锡膏几乎覆盖两条焊盘,炉后易造成短路;
4.锡膏印刷形成桥连。


13,焊盘间距=0.65MM 锡膏印刷标准

1.各焊盘锡膏印刷均100%覆盖焊盘上;
2.锡膏成形佳,无崩塌、无偏移、无桥接现象;
3.锡膏厚度符合要求。


14,焊盘间距=0.65MM 锡膏印刷允收

1.锡膏成形佳,无桥接、无崩塌现象;
2.锡膏厚度测试在规格内;
3.各点锡膏偏移量小于10%焊盘。
4.炉后焊接无缺陷。


15,焊盘间距=0.65MM 锡膏印刷拒收

1.锡膏超过10%未覆盖焊盘;
2.偏移超过10%;
3.锡膏几乎覆盖两条焊盘,炉后易造成短路;


16,焊盘间距≤0.5MM 锡膏印刷标准

1.各焊盘锡膏印刷均100%覆盖焊盘上;
2. 锡膏成形佳,无崩塌现象;
3.锡膏厚度符合要求


17,焊盘间距≤0.5MM 锡膏印刷允收

1.锡膏成形虽略微不佳,但锡膏厚度测试在规格内;
2.各点锡膏无偏移、无桥接、无崩塌;
3.炉后无少锡 假焊现象。


18,焊盘间距≤0.5MM 锡膏印刷拒收

1.锡膏成型不良,且断裂;
2.锡膏塌陷、桥接;
3.锡膏覆盖明显不足。

锡膏印刷缺陷改善措施

                         

锡膏印刷

锡膏印刷工位主要有以下缺陷:

锡膏不足, 锡膏过多, 锡膏桥接,锡膏粘刮刀

锡膏不足

机器/工艺方面

可能原因

改进措施

1.模板太薄

增加模板厚度

模板厚度应用的基本指导

模板

适用元件

8 ~ 20 mil

Chip 元件

8 mil

元件引脚间距 > 31mil

6 mil

元件引脚间距 20 ~ 25 mil

< 6 mil

元件引脚间距 < = 20 mil

可能原因

改进措施

2.模板开孔太小

增加模板开孔

3. 模板质量不好

检查模板质量

4. 刮刀变形

检查刮刀

物料/工艺方面

可能原因

改进措施

1.粘度太高

检测锡膏粘度,询问供应商

2.锡膏内锡球太大

检测锡膏内锡球,询问供应商

3. 锡膏内金属含量太低

检测锡膏内金属含量,询问供应商

4.锡膏内有气泡

询问供应商

5. 锡膏回温不够

锡膏回温

6. 模板上锡膏量不够

加锡膏

锡膏过多

机器/工艺方面

可能原因

改进措施

1.模板损坏

检验模板

2. 模板质量不好

检验模板质量

3. 模板松动

重绷模板

4.刮刀速度太快

降低刮刀速度

5. 刮刀压力太小

增加刮刀 压力

物料/工艺方面

可能原因

改进措施

1.锡膏粘度太高

检测锡膏粘度

2.板子弯曲

筛选PCB板

3. PCB板 焊盘 之间高度不平

筛选PCB板

4. PCB板焊盘与焊盘之间无阻焊 膜

修改设计

 锡膏粘刮刀

机器/工艺方面

可能原因

改进措施

N/A

N/A

物料/工艺方面

可能原因

改进措施

1.模板上锡量不够

加锡膏

2.锡膏粘度太高

检测锡膏粘度并质询供应商


锡膏印刷时需注意的技能关键如下:


1. 印刷前须查看刮刀、钢网等用具。 保证洁净,没尘埃及杂物避免锡膏受污染及影响落锡性;刮刀口要平直,没缺口。钢网应平直,无明显变形。开口槽边际上不行有残留的锡浆硬块或其他杂物;


2. 应有夹具或真空设备固定底板,避免在印刷过程式中PCB发作偏移,而且可进步印刷后钢网的别离作用;


3. 将钢网与PCB之间的方位调整到越符合越好(空地大会引至漏锡,水平方向错位会导致锡膏印刷到焊盘外) ;


4. 刚开始印刷时所加到钢网上的锡膏要适量,一般A5标准钢网加200g左右,B5标准钢网加300g左右、A4 标准钢网加400g左右;


5. 跟着印刷作业的连续,钢网上的锡膏量会逐渐削减,到恰当时分应增加适量的新鲜锡膏。

焊锡膏是SMT制程中极为重要的一环,它将直接影响整个SMT制程的能力,据悉,由锡膏产生的缺陷占SMT中缺陷的60%--70%。而目前市面上的锡膏产品,其使用与管理却颇为复杂。

存放时,要求环境温度约为2-10℃,温度过高,焊剂与合金焊料粉起化学反应,使粘度上升影响其印刷性;温度过低(低于零度),焊剂中的松香会产生结晶现象,使焊膏形状恶化,在解冻上会危及锡膏的流变特性。而在使用前,还需经过"回温"工序,若回温时间不足,锡膏与室温温差大会形成凝露,造成锡珠及焊锡不均匀等不良;另外温度过低将会影响锡膏的流动性,从而造成印刷不良。不论是保存不当,还是回温不当,都大大增加了SMT生产过程中的风险。因此,如何解决以上问题对提升产品良率,降低生产成本显得尤为重要。

近年来,电子厂开始导入用来控制锡膏印刷机内部环境温湿度的恒温恒湿设备,它以为SMT锡膏印刷机提供运行条件为目的,全面提升了SMT制造过程中的印刷品质。


在锡膏印刷过程中,为什么要使用恒温恒湿机?


1、温度对锡膏的影响。实验证明,温度升高,锡膏的黏度会变低。

2、黏度变低会造成以下不良:

A黏度降低会造成积压扩散,印刷时锡膏往旁边扩散而桥接;

B、黏度变低会造成坍塌,印出锡膏块因保持力不够,坍塌而桥接,这个现象一般会发生在印刷过程后(泥石流);

C、黏度变低会造残缺、脱模不良、塞孔、成型差。


由此可见,温度对湿膏黏度的影响很大,直接影响到产品的核心品质,因此在印刷过程中控制好印刷机内部工作温度是非常重要的。


锡膏印刷能力评估(Printability

   
是指对密距(Fine Pitch)多垫区(例如QFP之连垫),或直径很小的圆垫等连续印刷多次,希望仍不致造成黏度值或抗垂流性的改变,甚至放置10小时仍未发生坍塌的情形。此种特性对于连续施工颇为重要,对现场而言此检验方法也并不困难,美式规范中亦未列入此项,日系规范可参考JIS-Z-3284附件5。下二图即为首印样与第30次印样的比较。

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