锡膏丝印技术.pptx
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1、锡膏应用工艺常用常用SMTSMT组装工艺中的组装工艺中的第一个,也可能是最难第一个,也可能是最难控制的一个工艺程序。控制的一个工艺程序。02第1页/共110页锡膏应用工艺两 种 常 用 的 涂 布 方 法两 种 常 用 的 涂 布 方 法印 刷 方 法注 射 方 法P r i n t i n gD i s p e n s i n g03第2页/共110页基 板丝网或模板焊盘锡 膏刮 刀锡膏印刷工艺定位填锡刮平释放04第3页/共110页PRINCIPLESQUEEGEESOLDER PASTESCREENSOLDER LANDPCB丝网印刷工艺一 种 旧 技 术。除 了 特 殊 用 途 外 已
2、被 模 板 印 刷适 合 大 批 量 生 产 应 用。金 属 丝 网 较 受 欢 迎。金 属 丝 以4 5度 角 为 最 适 合。一 般 为 无 接 触 式 印 刷。Screen PrintingScreen Printing05代 替。第4页/共110页丝网印刷工艺丝 网 结 构印刷结果Screen PrintingScreen Printing06第5页/共110页丝 网 厚 度 =(2 X 丝 线 直 径)+DD锡 膏 量 =(2 X 丝 线 直 径 X 开 孔 面 积 比)+D锡膏量的估计丝网厚度丝 线乳 胶07第6页/共110页丝网应用的弱点较小的有效开孔(需要更大的开孔面积)。较昂
3、贵的制作工艺。需要黏性较低的锡膏,印刷效果较差。印刷后锡膏较易坍塌。开孔较易阻塞。不适合用于较微间距。08第7页/共110页模板锡膏印刷Stencil PrintingStencil Printing漏印模板模板开孔印刷结果09第8页/共110页模板锡膏印刷的好处较好的锡膏释放。锡膏量较易计算和控制。能处理较微间距应用。免去印刷中的预先填补Flood的工序。较低的刮刀损耗。较耐用和储存要求较松。保养和清洗较易。生产工艺调制较简单。10第9页/共110页模板锡膏印刷是个工艺系统.基板:基板材料 焊盘设计 工艺能力漏印板:材料和工艺 开孔设计 布局 大小和厚度刮刀和设置:材料和硬度 外形 设置角度
4、 高度和压力 长度 平面度 刮动速度锡膏:流动性 黏性 颗粒大小 新鲜度 挥发性丝印机:可控性 精度 重复和稳定性 保养工艺操作:工艺知识 材料管理 监控管理 操作态度 手艺 保养工作 一个复杂的系统!11 颗粒形状第10页/共110页锡 膏 性 能操 作 知 识 技 术丝印机性能正 确 的 锡 膏位 置、外 形、量漏 印 板 技 术模板锡膏印刷的技术整合12第11页/共110页模板锡膏印刷技术锡 膏 滚 动良 好 的 填 充锡膏必须滚动锡膏必须滚动13第12页/共110页模板锡膏印刷技术刮 刀 角 度刮刀压力锡 膏 特 性刮 刀 角 度刮刀速度锡 膏 特 性锡膏总受力14第13页/共110页
5、Ph V X n X(sin)2Ph=锡 膏 的 流 体 压 力模板锡膏印刷的流体力学V=刮 刀 下 的 锡 膏 量n =锡膏粘性 Viscosity =锡 膏 刮 动 速 度 =刮 刀 角 度15第14页/共110页=锡膏的反压力。V =刮刀下的锡膏量。V =刮刀速度.=刮刀角度.PSQFNETFLIFT=PSQFNET+FLIFTFLIFT=V x n xVx f()n =锡膏黏性。FLIF T模板锡膏印刷的流体力学16第15页/共110页Squeegee Speed (mm/s)Paste Amount (mg/mm2)2080604010012000.40.80.60.50.70.3P
6、rocess windowScoopingFlooding刮刀速度的影响其 他 因 素:其 他 因 素:锡 膏、模 板 厚 度、开 孔 设 计锡 膏、模 板 厚 度、开 孔 设 计17第16页/共110页刮刀压力的影响PSQFNETFLIFTFLIFT=V x n xVx f()在正确的刮刀高度的设置下,刮刀压力PS Q必 须 高 于 印 刷 时所 产 生 的 浮 力FLIF T。可 以 刚 刚 刮 清 钢 板 上 的 锡 膏 为 观 察 准 则。18第17页/共110页压力太小压力太大淹盖现象挖掘现象19刮刀压力的影响第18页/共110页f (g)X Ppasted X =填充速度=开 孔
7、外 形 系 数=模 板 厚 度=锡 膏 黏 性f (g)=锡膏压力Ppasted00.020.040.060.080.10.120.140.160.180.251020304050607080902 mm1 mm0.5 mmsqueegee speed (mm/s)dwell time(sec)DWELL TIME VS PRINT SPEED锡膏填充和停顿时间20第19页/共110页锡膏印刷的基板要求基板焊盘和设计和质量尺寸准确、稳定。设计配合模板。足够硬度和平坦和模板能有良好的接触面。适合稳固的在丝印机上定位。阻焊层和油印不影响焊盘。21第20页/共110页锡膏印刷的基板要求双面板底面元件
8、考虑:密度(支撑考虑)元件高度板面清洁:尘埃。残留锡膏。人体油渍。22第21页/共110页锡膏印刷的基板要求CoatingCu landPCBPCBsolder landsolder resist阻焊层避免高于焊盘。足够的阻焊油印刷距离。选择平坦的焊盘保护层:OSPSILVER/GOLD/NICKELTIN/LEAD HASL如用热风整平应采用水平整平工艺。23第22页/共110页模板阻塞现象2 分钟5 分钟15 分钟24第23页/共110页PRINT NUMBERAVE.PASTE VOLUMEPrinted solder volume behavior after pauses in pr
9、int cycle.缺锡现象因素:锡膏特性。锡膏状况。环境条件。间隔时间。模板设计。工艺设置。25第24页/共110页防止缺锡现象良好的模板开孔设计、材料和制作工艺。YGWHXTL优化的焊盘设计采用良好的锡膏和管理方法正确的工艺调制。管制间隔时间。适当的模板清洗。26第25页/共110页锡膏量不稳定的因素刮刀的压力不正确(太高或太低都会)锡膏没有滚动不良的模板设计不良的释放工艺调制不良的基板定位系统设备性能和状况。27第26页/共110页SQUEEGEESOLDER PASTESTENCILSOLDER LANDPCB接触式和无接触式印刷接触式印刷无接触式印刷良好的效果但需要手艺经验。能较好的
10、处理微间距。更应注意释放工艺。对模板较少张力。对较不平的基板有利。实用于释放控制较差的丝印机。适用于黏性较低的锡膏。效果较差但速度较快。28第27页/共110页刮刀的发展。刮刀和流变学。丝印刮刀的种类。刮刀的主要参数。新的刮刀技术和优缺点。29第28页/共110页刮刀的种类四边或菱形五边、DCUT或单锋形30第29页/共110页刮刀的种类长条切面聚氨基甲酸酯橡胶金属片31第30页/共110页刮刀的发展聚氨基甲酸酯橡胶初形 较广的控制范围 允许较快的速度 处理较粘的锡膏 磨损较大 变化的推进角度 较好的效果 对压力较敏感控制难度较高32第31页/共110页刮刀的发展聚氨基甲酸酯橡胶金属刮刀金属刮
11、刀:解决了橡胶刮刀的挖掘问题。简化工艺调制。性能较稳定。对PCB和漏印模板界面要求较高。不适用于Step-stencil的场合。寿命较橡胶类的长,但价格较高。非常通用。容易损坏,须小心处理。33第32页/共110页where,=锡膏对刮刀的浮力=锡膏在刮刀下的量V=刮刀刮动速度=刮刀推动的角度(对模板)PSQFNETFLIFT=PSQFNET+FLIFTFLIFT=V x n xVx f()Vn=锡膏的粘性(Viscosity)FLIF T适 用 在 正 常 工 艺 范 围 内 的 现 象!适 用 在 正 常 工 艺 范 围 内 的 现 象!丝印的流变现象34第33页/共110页45 o60
12、o55 o55 o刮刀推动角度刮刀角度(静态)不同于刮刀推动角度(动态)!刮刀角度(静态)不同于刮刀推动角度(动态)!35第34页/共110页STENCILSQUEEGEEATTACKANGLE可变刮刀推动角度刮刀推动角度漏印模板决定因素:刮刀硬度、静态角度、压力调制、速度调制。决定因素:刮刀硬度、静态角度、压力调制、速度调制。36第35页/共110页60 90 durometer90120 durometer120180 durometerDurometer-硬 度 计 标 度,常 用 于 标 定 刮 刀 的 硬 度。硬 度 计 标 度,常 用 于 标 定 刮 刀 的 硬 度。刮刀的硬度金属
13、刮刀橡胶刮刀刮 刀 硬 度 直 接 影 响 和 限 制 工 艺 调 制 能 力刮 刀 硬 度 直 接 影 响 和 限 制 工 艺 调 制 能 力 !37第36页/共110页60-80 durometer120 durometer刮刀的硬度低 硬 度:需较高的刮刀压力设置。印刷时刀锋可能会变形。较易产生挖掘的不良现象。较能跟随模板表面起伏情况。高 硬 度:稳定和较易控制。模板的磨损较大。较能防止挖掘的不良现象。不能跟随模板表面起伏情况。38第37页/共110页STRAIGHTNESSFLATNESSSHARPNESS 1 powder sizepreferred刮刀刀锋要求锋 利 程 度刀 面
14、平 坦 程 度锋 刃 平 直 程 度39第38页/共110页SINGLE SQUEEGEEDIRTY PROCESSDOUBLE SQUEEGEECLEANER PROCESS单刮刀和双刮刀40第39页/共110页SINGLE SQUEEGEEDOUBLE SQUEEGEEPUNCHINGPUSHING单刮刀和双刮刀对锡膏粉粒的影响(变形)对锡膏粉粒的影响(变形)41第40页/共110页新的刮刀技术密封式对锡膏有利。内部压力增加锡膏填充效果。工艺调制较简单。印刷速度较快。价格非常昂贵。只改善部分的丝印问题。42第41页/共110页PistonPaste cassetteTransfer hea
15、dSolder PasteConditioning chamberPCBStencil新的刮刀技术43第42页/共110页-良好钢网的要求。-钢网的性能参数。-钢网材料和制造工艺的选择。-开孔设计考虑。-如何制定完整的钢网制作指标?44第43页/共110页正确的锡膏量良好的释放后外形良好的基板界面容易定位和印刷丝印钢网性能考虑可靠的焊点可靠的硬件接触和稳定没有焊球、短路等问题减少清洗频率良好的工艺管制能力设计必须照顾到同一板上不同元件的需求设计必须照顾到同一板上不同元件的需求 !45第44页/共110页影响钢网设计的因素YGWHXTL元件封装种类元件封装种类元件种类的混合范围元件种类的混合范围
16、焊盘的设计焊盘的设计丝印机性能丝印机性能锡膏特性锡膏特性46第45页/共110页PerformanceBrassStainless steelMolybdenumAlloy 42NickelMechanical strengthChemical resistanceEtchabilityCostFine-pitch capabilityNote ANote ANote A:Need electropolishing.常用钢网材料的比较47第46页/共110页钼的特性-自润滑特性。-比不锈钢密度还高。-较高的伸缩性、抗拉强度和硬度。-耐用性能好:-抗腐蚀力较强。-优良的外形或尺寸稳定性。-价格较
17、不锈钢高出30%至 50%左右。48第47页/共110页钼和不锈钢钢网的比较STAINLESS STEELMOLYBDENUM不锈钢钼49第48页/共110页钢网厚度-200 m(8 mil)最常用。-120/150(56 mil)m 供微细间距。(passive chips,large pitch ICs,BGA etc.)-常见的标准厚度有120m,150m,180m,200m,250m.-100 m(4 mil)已开始被微细间距和FC应用上采用。厚度必须配合焊盘设计和元件外形厚度必须配合焊盘设计和元件外形 !50第49页/共110页开孔尺寸和印刷效果APERTURE TOO SMALLI
18、RREGULAR SHAPEAPERTURE TOO SMALLPYRAMID SHAPEAPERTURE JUST RIGHTCUBIC SHAPEAPERTURE TOO LARGESCOOPED SHAPE太小太小适当太大51第50页/共110页开孔考虑长和宽的比例限制长和宽的比例限制Where:L=Aperture length (mm)W=Aperture width (mm)D=Stencil thickness (mm)=W +0.3 WD2L(max.)LWMin.W =5 X solder powder size1552第51页/共110页开孔尺寸Typical cleara
19、nce:For0.4 mm pad0.05 mm-0.1 mmFor0.4 mm pad0.015 mm-0.03 mmNo.of openings:2 For3 mm pad3 For 3-4 mm padDistance between openings:0.2-0.3 mm1.5-2 mm pad1.5-2 mm pad边 框 决 定 于 基 板 质 量 和 设 备 精 度边 框 决 定 于 基 板 质 量 和 设 备 精 度 !53第52页/共110页开孔的分成Na=1+integer(L/2)Sa=integer(10 x(L-0.1-(Na-1)x D)/Na)/10Pa=(L-S
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