电子制造工艺：微电子焊膏印刷质量控制

电子制造工艺：微电子焊膏印刷质量控制

       焊膏印刷是目前电子制造工艺中的一道关键工序，焊膏印刷的质量直接影响到产品的性能。本文从漏模板、印刷电路板、焊膏、印刷机4个方面着手，探讨焊膏印刷的质量控制。

    关键词：焊膏　漏模板　印刷电路板　印刷机

　　一、前言

　　随着电子制造业的迅速发展，现在的电子组装工艺为表面安装技术SMT（Surface Mount 
Technology），随之出现了一种新的印刷工艺——焊膏印刷技术。尽管其印刷方式为丝网印刷的一种——漏模板印刷，但印刷介质不是油墨，而是电子功能性材料——焊膏。焊膏印刷的目的也不是得到悦目的阶调和层次，而是精确的分配焊膏，得到最佳的焊膏沉积厚度，为下一步的元件热熔焊接奠定基础。下面，首先简要介绍一下热熔焊的有关知识，再探讨焊膏印刷的质量控制。

　　二、热熔焊

　　在表面安装技术中，热熔焊是将表面安装元件与印刷电路板固定在一起。第一道工序是涂布焊膏并粘装元件，即在印刷电路板上元件安放点处印刷焊膏，由于焊膏的粘性作用，元件暂被固定住。第二道工序是进行热熔焊接（如图1略），通常在气相或红外炉内完成，焊膏在加热至熔点后液化，并在重力和表面张力作用下铺展，冷却后便将元件与印刷电路板连接在一起。第三道工序是除掉焊剂，进行清洁。

　　三、焊膏印刷的质量控制

　　在焊膏印刷过程中影响质量的因素很多，其中漏模板、印刷电路板、焊膏、印刷机是组成焊膏印刷的4项基本内容，这4方面相互联系，相互作用，决定着整个印刷工艺的质量。

　　1. 漏模板的优化

　　漏模板是焊膏印刷的基本工具，用于限制焊膏在印刷电路板表面焊盘上的分配位置。它是影响印刷质量的一个关键因素，设计、制作一个好的漏模板很重要。

　　1）漏模板的材料

　　漏模板材料对印刷质量的影响主要是刮刀施加压力时材料易发生变形，从而使焊膏的分配发生偏差。制造漏模板时尽量选用变形小的材料，一般由不锈钢板或黄铜板制成。

　　2）漏模板的厚度

　　漏模板的厚度决定了焊膏在印刷电路板上的沉积量，好的焊膏印刷必须有合适的焊膏沉积量。漏模板过厚会造成焊膏沉积过多，其后果是造成元件之间细小间距的短路和桥接（如图2略）；漏模板过薄会造成焊膏沉积量不足，其后果是造成焊接强度不够，易发生故障（如图3略）。表1给出了适于不同引线间距的漏模板厚度值。

　　3）漏模板的开口尺寸

　　漏模板的开口尺寸是影响焊接印刷质量的主要因素之一。漏模板开口尺寸与焊盘尺寸有一定关系，通常比焊盘尺寸略小10%～20%。如果开口过大，容易造成元件间的短路和桥接；如果开口过小，易发生焊接强度不足。表2给出了适于不同焊盘宽度的漏模板开口尺寸。

　　2. 印刷电路板

　　在焊膏印刷工艺中，印刷电路板为承印物，对印刷质量也有很大影响。

　　1）印刷电路板的平整度

　　印刷电路板翘曲不平会使印刷质量下降，造成印刷电路板的表态挠曲度小于0.3%。当发生不平的情况时，可以用支撑针或真空吸盘来纠正。

　　2）焊盘的光洁度

　　焊盘表面应该清洁、光滑，使焊膏与焊盘的粘附力……

　　3. 焊膏

　　1）焊膏黏度

　　哪果焊膏黏度过大，会造成焊膏流动性差，容易粘在漏模板的孔壁上或刮刀上；如果焊膏黏度过小，则不易控制焊膏的沉积形状，焊膏易发生塌陷，产生桥接。一般焊膏的黏度控制在800~1100Pa·S（采用Brookfield黏度计测量）。

　　2）焊膏颗粒的大小与均匀性

　　印刷焊膏一般要求颗粒大小适中、均匀。若颗粒过大或形状不规则，则很难使焊膏透过小的开口，造成沉积量不足，某些颗粒较大还会产生焊球；若焊膏颗粒过于细小，那么焊膏容易发生塌陷或桥接。一般要求最小的漏模板开口能同时透过4个焊膏颗粒。

　　4. 焊膏印刷机

　　1）精确的定位能力

　　典型的漏模板开口边缘距离焊盘边缘只有0.03～0.05mm，因此，印刷机必须能够进行重复、精确的定位。否则，焊膏会沉积在焊盘边缘之外，易造成桥接。

　　2）印刷压力和速度

　　印刷压力是一个重要因素。若印刷压力过小，会使焊膏不能有效地穿过漏模板开口而沉积到焊盘上；若印刷压力过大，则会使刮刀变形，刮走漏模板开口中的焊膏，造成凹形沉积面，严重时会损坏漏模板。合适的印刷压力为0.2～0.4N/mm。

　　印刷速度也很重要。若速度过快，磨擦产生的热量会改变焊膏的粘度，使印刷效果变差；若速度过慢，焊膏流动不畅，会造成沉积形状不规则。一般印刷速度取12.7～50mm/s，间距越小，速度越低。            　　

　　刮刀多由金属或聚酯材料制成，各适用于不同的场合。金属刀较硬，一般印刷效果较好；聚酯刀较软，容易变形，适于漏模板开口较小的情况。刮刀的运行角度一般为60°～65°，过大则无法有效推动焊膏，过小则无法施加足够的力以形成规定的焊膏沉积量。另外，刮刀的底边应保持水平，使各处压力一致。

　　四、总结

　　焊膏印刷是一个工艺性很强的技术，除了上述一些因素外，还有许多如环境温湿度、焊膏的储藏、漏模板的磨损等其他因素影响着焊膏印刷的质量。实际生产中要善于观察、认真分析，结合实际情况提出解决方案，以获得高质量的产品。