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回流焊维护保养清洗剂合明科技分享:表面贴装回流焊锡膏印刷工艺与效果影响分析

发布日期:2020-05-25 发布者:合明科技Unibright 浏览次数:874

回流焊维护保养清洗剂合明科技分享:表面贴装回流焊锡膏印刷工艺与效果影响分析


表面贴装技术(SMT)主要包括:锡膏印刷,精确贴片,回流焊接. 其中锡膏印刷质量对表面贴装产品的质量影响很大,据业内评测分析约有60%的返修板子是因锡膏印刷不良引起的,在锡膏印刷中,有三个重要部分,焊膏、钢网模板、和印刷设备,如能正确选择,可以获得良好的印刷效果 .

锡膏的应用涂布工艺,可分为两种方式: 一种是使用钢网作为印刷版把锡膏印刷到PCB上,适合大批量生产应用,是目前最常用的涂布方式; 另一种是注射涂布,即锡膏喷印技术,与钢网印刷技术最明显的不同就是喷印技术是一种无钢网技术,独特的喷射器在PCB上方以极高的速度喷射锡膏,类似于喷墨打印机。

1.    SMT锡膏的成份:

锡膏是将焊料粉末与具有助焊功能的糊状助焊剂(松香、稀释剂、稳定剂等)混合而成的一种浆料。

就重量而言,80~90%是金属合金

 就体积而言,50%金属 / 50%焊剂

2.    SMT锡膏的成份:

金属合金 以往,焊料的金属粉末主要是锡铅(Sn/Pb)合金粉末,伴随着无铅化及ROHS绿色生产的推进,有铅锡膏已渐渐淡出了SMT制程,对环境及人体无害的ROHS对应的无铅锡膏已经被业界所接受。

•  目前,ROHS无铅焊料粉末成份,是由多种金属粉末组成,目前的几种无铅焊料配比共晶有,锡Sn-银Ag-铜Cu、锡Sn-银Ag-铜Cu-铋Bi、锡Sn-锌Zn,其中锡Sn-银Ag-铜Cu配比的使用最为广泛。

•锡Sn-银Ag-铜Cu:具有良好的耐热疲劳性和蠕变性,熔化温度区域狭窄;不足的是冷却速度较慢,焊锡表面易出现不平整的现象。

•锡Sn-银Ag-铜Cu-铋Bi:熔点较Sn-Ag-Cu合金低,润湿性较Sn-Ag-Cu合金良好,拉伸强度大;缺点熔化温度区域大。

•锡Sn-锌Zn:低熔点,较接近有铅锡膏的熔点温度,成本低;缺点是润湿性差,容易被氧化且因时间加长而发生劣化。.


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1.SMT锡膏的成份:助焊剂

•助焊剂的主要作用:   

.使金属颗粒成为膏状,以适应印刷工艺;   

.控制锡膏的流动性;   

.清除焊接面和锡膏的氧化物,提高焊接性能;   

.减缓锡膏在室温下的化学反应;   

.提供稳固的SMT贴片时所需要的粘着力;

 

2.SMT锡膏的物理特性粘性: 锡膏具有粘性,常用的粘度符号为:µ;单位为:kcp.s   锡膏在印刷时,受到刮刀的推力作用,其粘度下降,当到达网板开口孔时,粘度达到最低,故能顺利通过网板孔沉降到PCB的焊盘上,随着外力的停止,锡膏的粘度又迅速的回升,这样就不会出现印刷成型的塌落和漫流,得到良好的印刷效果。 粘度是锡膏的一个重要特性,从动态方面,在印刷行程中,其粘性越低对流动性越好,易于流入钢网孔内;从静态方面考虑,印刷后,锡膏停留在钢网孔内,其粘度高,则保持其填充的形状,而不会往下塌陷。

 影响锡膏粘度的因素: 锡膏合金粉末含量对粘度的影响,锡膏中合金粉末的增加引起粘度的增加。 锡膏合金粉末颗粒大小对粘度的影响,颗粒度增大时粘度会降低。 温度对锡膏粘度的影响,温度升高粘度下降,印刷的最佳环境温度为23±3 ℃。 剪切速率对锡膏粘度的影响,剪切速率增加粘度下降。

.锡膏粉末的颗粒度: 根据PCB的组装密度(有无窄间距)来选择锡膏合金粉末的颗粒度,常用的合金粉末颗粒的尺寸分为四种颗粒度等级。

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5.锡膏的合金粉末颗粒尺寸对印刷的影响 锡膏的合金粉末颗粒尺寸直接影响锡膏的填充和脱模 细小颗粒的锡膏印刷性比较好,特别对高密度、窄间距的产品,由于钢网开口尺寸小,必须采用小颗粒合金粉末,否则会影响印刷脱模。 小颗粒合金粉末的优点:印刷性好,印刷图形的清晰度高。 小颗粒合金粉末的缺点:易塌边、表面积大,易被氧化。

 

6.锡膏的有效期限及保存及使用环境 一般锡膏在密封状态下,0~10℃条件下可以保存6个月,开封后要尽快使用完; 锡膏的使用环境是要求SMT车间的温度为:22~26℃,湿度为:40~60RH.


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7.锡膏造成的缺陷:

未浸润   

助焊剂活性不强  

 金属颗粒被氧化的很历害

印刷中没有滚动   

流变不合适性,例 如: 粘度 、触变性指数   

黏性不合适

桥接   

焊膏塌陷

焊锡不足   

由于微粒尺寸大,不正确的形状,或不可印刷性,焊膏堵塞模板孔

 锡球   

焊膏塌陷   

在回流焊中溶剂溅出   

金属颗粒氧化.

 

SMT印刷工艺参数

1.图形对准: 通过印刷机相机对工作台上的基板和钢网的光学定位点(MARK点)进行对中,再进行基板与钢网的X、Y、Θ精细调整,使基板焊盘图形与钢网开孔图形完全重合。

2.刮刀与钢网的角度: 刮刀与钢网的角度越小,向下的压力越大,容易将锡膏注入网孔中,但也容易使锡膏被挤压到钢网的底面,造成锡膏粘连。一般为45~60 °.目前,自动和半自动印刷机大多采用60 °

3.锡膏的投入量(滚动直径): 锡膏的滚动直径∮h≈13~23mm较合适。 ∮h过小易造成锡膏漏印、锡量少。 ∮h过大,过多的锡膏在印刷速度一定的情况下,易造成锡膏无法形成滚动运动,锡膏无法刮干净,造成印刷脱模不良、印刷后锡膏偏厚等印刷不良;且过多的锡膏长时间暴露在空气中对锡膏质量不利。   

在生产中作业员每半个小时检查一次网板上的锡膏条的高度,每半小时将网板上超出刮刀长度外的锡膏用电木刮刀移到网板的前端并均匀分布锡膏。

4.刮刀压力: 刮刀压力也是影响印刷质量的重要因素。刮刀压力实际是指刮刀下降的深度,压力太小,刮刀没有贴紧钢网表面,因此相当于增加了印刷厚度。另外压力过小会使钢网表面残留一层锡膏,容易造成印刷成型粘结等印刷缺陷。

5.印刷速度: 由于刮刀速度与锡膏的粘稠度呈反比关系,有窄间距,高密度图形时,速度要慢一些。速度过快,刮刀经过钢网开孔的时间就相对太短,锡膏不能充分渗入开孔中,容易造成锡膏成型不饱满或漏印等印刷缺陷。     

 印刷速度和刮刀压力存在一定的关系,降速度相当于增加压力,适当降低压力可起到提高印刷速度的效果。     

理想的刮刀速度与压力应该是正好把锡膏从钢网表面刮干净。

6.印刷间隙: 印刷间隙是钢网与PCB之间的距离,关系到印刷后锡膏在PCB上的留存量。

7.钢网与PCB分离速度: 锡膏印刷后,钢网离开PCB的瞬间速度即为分离速度,是关系到印刷质量的参数,在密间距、高密度印刷中最为重要。先进的印刷机,其钢网离开锡膏图形时有1(或多个)个微小的停留过程,即多级脱模,这样可以保证获取最佳的印刷成型。 分离速度偏大时,锡膏粘力减少,锡膏与焊盘的凝聚力小,使部分锡膏粘在钢网底面和开孔壁上,造成少印和锡塌等印刷缺陷。     

分离速度减慢时,锡膏的粘度大、凝聚力大而使锡膏很容易脱离钢网开孔壁,印刷状态好。

 

 8.清洗模式和清洗频率:    

 清洗钢网底面也是保证印刷质量的因素。应根据锡膏、钢网材料、厚度及开孔大小等情况确定清洗模式和清洗频率。(设定干洗、湿洗、一次往复、擦拭速度等)钢网底部擦拭清洁有水基清洗剂剂、酒精等清洁剂,相对来说水基清洗剂成本会比酒精高,效果会更好。例如W2000水基环保清洗剂,在线清洁;钢网离线清洗剂有超声波清洗和喷淋清洗两种工艺模式,离线清洗超声波清洗剂有水基清洗剂W1000,中性环保清洗剂;喷淋机或者气动喷淋机适用的水基中性清洗剂EC-200。超声波清洗机HM838配合水基中性清洗剂,一次性实现干净干燥的清洗效果。

 钢网污染主要是由于锡膏从开孔边缘溢出造成的。如果不及时清洗,会污染PCB表面,钢网开孔四周的残留锡膏会变硬,严重时还会堵塞钢网开孔。.

文章来源:网络



合明科技谈:水基清洗剂为什么需要配合清洗设备

在IPC-CH-65B中文清洗标准中,水基清洗步骤定义:

①、洗涤:首要的清洗操作,利用化学和物理作用将不良杂质(污染物)从表面去除。洗涤液可由纯水或含弱碱性化学品的水所构成。

②、冲洗:清洗作业(通常跟随在洗涤步骤之后),干净纯水冲洗置换,通常是通过稀释,任何残留污染的洗涤液。通常会采用多道冲洗来减少任何残留污染。

③、干燥: 去除任何残留在已洗涤和已冲洗表面的水的制程。干燥后必须是无污的表面。

水基清洗工艺概述:

清洁的目的是去除零件表面的外来杂质,以避免对产品的性能和外观上造成不利影响。如清洁丝网和钢网是为保持其最佳状态以方便再次使用。

所需的清洁程度可能会因产品类型和性能需求有所不同,如丝网和钢网通常清洗到“视觉清洁”的状态,部件清洁必须能够消除可见与不可见的污染物,如离子化的材料及可能会干扰润湿性和粘合性的残留物。对于电子组装件,“视觉清洁”的外观可能会达到令人满意的外观标准,但确保产品性能方面可能不会令人满意。因此,通常采用半定量和定量测试,以确认清洗过程中的目标得到满足,在清洁中“性能设置要求”是首要目标,其他目标也必须设定和实现。清洗过程中不得损坏已清洁的部分,清洗必须在实际和符合成本效益方面能够完成。应用的清洗工艺也必须是安全的以及环境的相容性。

水本身是一个非常安全的材料,不会损坏电子装配过程中使用的大部分部件。水在安全和健康方面不存在任何问题。使用低离子浓度的DI水在某些情况下可能影响表面。另外,零件清洗后水必须被清除,因为湿气的存在可能会干扰电气性能,所以干燥步骤必须是水基清洗过程中的一部分。在所有的清洗过程,需要检查零件的相容性和冲洗的敏感性。必要时,应该检查这个设计以确保敷形涂覆足够干燥。

当选择一个清洗工艺时,必须考虑许多因素,处理产量、劳动力、空间要求、洗涤/冲洗介质、搅拌方法、应用条件和设备的功能都必须考虑到。

总之,清洗工艺设计的目标是对产品没有损害,采取可操作的、有竞争力的成本、安全和环保的方法,从零件表面清除不需要的物质(工艺残渣)。

综上,水基清洗配套清洗设备是必需的,以便确保安全可靠的水基清洗工艺流程。深圳市合明科技有限公司,集设备和材料研发、生产、销售为一体的高新技术企业。合明科技水基清洗系列产品可涉及电子制程全工艺段,即网板在线清洗、网板离线及错印板清洗、PCBA清洗、治具载具清洗、设备保养清洗, 以安全、环保、清洗力强等优势被广泛运用。




以上一文,仅供参考!

 

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以上为本公司一些经验的累积,因工艺问题内容广泛,没有面面俱到,只对常见问题作分析,随着电子产业的不断更新换代,新的工艺问题也不断出现,本公司自成立以来不断的追求产品的创新,做到与时俱进,熟悉各种生产复杂工艺,能为各种客户提供全方位的工艺、设备、材料的清洗解决方案支持。

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