基于无铅SMT焊膏印刷参数优化控制研究

徐建丽

（淮安信息职业技术学院，江苏 淮安 223003）

基于无铅SMT焊膏印刷参数优化控制研究

徐建丽

（淮安信息职业技术学院，江苏 淮安 223003）

无铅表面组装制程是以模板印刷、表面贴装元件放置、回流焊或波峰焊为主要步骤。其中模板印刷制程在生产线中扮演第一个重要的步骤。文章设计了“印刷结果观测数字化实验”方法，并找出模板印刷工艺无铅化生产的最优化工作参数，得出NP-04LP丝网印刷机，0.127mm厚的不锈钢模板在使用Loctite LF320无铅焊膏时，考虑SMT整条工序的速率，优化的丝网印刷工艺参数为：压力设置：6 kg～8kg；印刷速度：25 mm/s～125mm/s，以供业界参考。

模板印刷；无铅化；优化

1 引言

无铅SMT制程是以模板印刷、表面贴装元件放置、回流焊或波峰焊为主要步骤。其中模板印刷制程在生产线中扮演第一个重要的步骤，印刷后若锡膏量不足，焊点将可能发生空焊；而若锡膏量过多，则可能发生桥接现象而引起短路。影响模板印刷制程中锡膏厚度的参数包括模板厚度、模板开孔尺寸及形状、刮刀材质等诸多因素。若模板印刷品质不佳，后续制程中的元件置放准确度与极佳的焊接温度曲线亦难以弥补潜在的焊接品质缺陷。因此，对于任何一家SMT企业来说，如何对影响模板印刷制程的参数进行合理化设置变得尤为重要，它将直接关系到SMT产品的质量以及由此而引发的巨大品质效益。

2 模板印刷原理

模板印刷在SMT中是一个关键的步骤，其目的是将适量的焊膏准确地分配到PCB的指定位置，其印刷步骤为图1所示。在印刷步骤一中，焊膏在刮刀前滚动，通过刮刀向下挤压的力量，将焊膏填充在模板的开孔中，并堆积于PCB上的相对焊盘（Pad）上；在步骤二中，将模板与PCB分离，进行脱模的动作，焊膏便堆积于焊盘上而完成印刷的目的。

3 无铅锡膏印刷参数优化研究

3.1 印刷结果观测数字化实验的安排

丝网印刷机NP-04LP，使用0.125mm厚模板和无铅锡膏Loctite LF320印刷MQⅡ产品的线路板。选取线路板上0.6mm和0.5mm间距的矩形焊盘及BGA96（0.5mm间距）焊盘为观察研究对象。

实验中刮刀的印刷移动速度范围25mm/s～250mm/s，压力为2kg～9kg，模板和线路板直接接触。

线路板被在正方向和垂直方向各印刷一次，再分别用显微镜做外观检查，用3D激光测量系统进行锡膏高度测量。

3.2 观测结果的数字化评估

实验的结果都是一些表征现象，为此将实验中可能出现的各种现象和缺陷进行数字化评估，见表1。

3.3 实验结果评定及分析

以下的方块图是在不同的参数设置下的评定结果，其中四区是明显不适合印刷的设置（未进行实验评定），其他区域及结果图说明如下：

（1）印刷过程的观察，以在不同设置下出现最大百分比为结果。

●二区占90%，为优选的参数设置；

●一区占80～90%，为可接受的状态；

●三区占80%，为应避免的设置。

图2是印刷过程的观察结果图。横坐标由左到右是逐渐增加的印刷速度；纵坐标由下到上是逐渐增加的印刷压力。从结果中可以确认，在印刷过程中，随压力的增加，可以观察到不同的速度下都能得到好的结果。

（2）印刷后的板面观察

●二区占85%，为优选的参数设置；

●一区占75～85%，可接受的状态；

●三区占75%以下，为应避免的设置。

印刷后的板面观察结果如图3所示。只有在25mm/s～125mm/s情况下，以一定压力印刷的线路板才能出现满意的印刷结果。

（3）锡膏在板上的高度测量

●模板厚度0.127mm的92.5～107.5%为二区，为优选的参数设置；

●模板厚度的87.5～92.5%和107.5～117.5%为一区，可接受的状态；

●其他高度为三区，应避免的设置。

图4是印刷锡膏的高度的测量结果。

对印刷过程的观察结果（图2）、印刷后板面的观察结果（图3）和印刷锡膏的高度的测量的结果（图4）叠加整合得图5，为模板印刷的操作窗口。其中二区为优先选用的参数设置。

4 实验结论

从“印刷结果观测数字化实验”中收集到的缺陷和锡膏高度测量的汇总结果，可得出NP-04LP丝网印刷机，0.127mm厚的不锈钢模板在使用Loctite LF320无铅焊膏，考虑SMT整条工序的速率，优化的丝网印刷工艺参数为：

（1）压力设置：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

徐建丽（1981-），女，江苏淮安人，硕士，讲师，工程师，淮安信息职业技术学院教师，主要研究方向是现代电子产品制造技术。

封 装 、 组 装 与 测 试