细间距器件锡膏印刷关键工艺参数分析

曹鑫鑫 李龙 王东 吴学前

摘要：针对细间距器件的锡膏印刷问题，从锡膏的黏性和金属颗粒类别，印刷机的印刷速度、刮刀压力、脱模速度、印刷间隙、清洁频率，钢网设计这几个方面进行了分析，提出了工艺参数合理的设置区间，对行业内细间距器件的锡膏印刷有一定借鉴意义。

关键词：锡膏印刷;细间距器件;工艺参数

随着电子产品向更快、更轻、更小方向发展，电子元器件封装趋向小型化，其引脚间距也相应地减小，引脚间距越小，锡膏印刷品质对焊接质量的影响就越显著。若工艺参数控制不當，将批次性地出现桥连或漏焊等缺陷。为此，本文将从锡膏印刷工艺参数设置方面，分析影响细间距器件锡膏印刷品质的关键因素，并提出一定的控制措施。

1锡膏的工艺参数

锡膏主要由金属颗粒和助焊剂组成。对印刷性能起关键作用的是其黏度和金属颗粒的粒径大小和尺寸分布。锡膏在开封后需要进行搅拌来调节锡膏黏度。通常来说，对于引脚间距小于0.5mm的器件，若采用Sn63Pb37锡膏，建议锡膏黏度设置在90Pa*s-120Pa*s范围内。锡膏黏度受温度影响很大，其黏度会随着温度的升高而降低。需要注意的是，锡膏在印刷过程中，应形成良好的滚动效果，这样刮刀最前面的一部分锡膏会填充到钢网孔，锡膏所含的助焊剂可对钢网孔壁进行润湿，使得锡膏能更好地填充钢网或脱模，进而获得良好的印刷品质。对于锡膏所含金属颗粒的粒径大小和尺寸分布，根据《IPCJ-STD-005焊膏要求》对锡膏的分类办法，其结果如下表所示。

2锡膏印刷机工艺参数

锡膏印刷机工艺参数包括印刷速度，刮刀压力，脱模速度，印刷间隙，清洁频率等。想要获得较好的印刷质量，需要综合考量各个工艺参数的设置。

2.1印刷速度和刮刀压力

锡膏印刷速度通常控制在20-50mms范围内，在不影响生产效率的情况下，尽量采用较小的锡膏印刷速度，较低的印刷速度可使锡膏更好的填充钢网，减少锡少或漏焊的缺陷发生。刮刀压力的大小受到刮刀长度，印刷速度等因素的影响。在能将钢网上的锡膏刮干净的前提下，刮刀压力应该设置小一点，以降低刮刀在钢网上的磨损。实践表明，过大的刮刀压力对锡膏印刷质量并不会有提升，反而可能引起桥连，锡珠等缺陷。建议刮刀压力设置在10-30N100mm的范围内，具体大小设置也需要匹配印刷速度，若印刷速度较快，则应适当地增大刮刀压力，避免锡膏残余在钢网上。

2.2脱模速度和印刷间隙

脱模速度的大小在产品批量比较大的时候，对印刷时间的影响是显著的。因锡膏种类各异，其性能也会有较大的差别，建议根据实际印刷质量（最常见的影响就是拉尖）来调整脱模速度，对于细间距器件，脱模速度一般设置较小。采用钢网时，印制板上表面和钢网底部要充分接触，不能留有间隙，如此才能获得良好的锡膏印刷质量。钢网与印制板的间隙受到印制板的设计，印制板的翘曲、印刷时印制板的支撑等因素的影响，要消除此间隙，需要在设计，工装治具等方面进行考量控制。

2.3清洁频率

清洁钢网是为了获得较好的锡膏印刷质量。清洁频率并不是越快越好，相反，频繁的清洗反而会破坏助焊剂对钢网孔壁的润湿作用，且浪费清洁材料。合适的清洁频率需要通过印刷试验来确定。在保证印刷品质的前提下，应尽量降低清洁频率。

3钢网工艺参数

对于细间距器件来说，其焊盘往往较小，锡膏量也就少，从而助焊剂变少，去氧化能力就变弱，这将在一定程度上影响焊接质量。因此，在确保焊后不桥连的前提下，细间距器件的锡膏量施加多一点，焊接质量更好。钢网开孔设计是基于印制板焊盘设计尺寸进行确定，通常比焊盘尺寸略小，初步确定了开孔尺寸后，可以进一步确定钢网厚度，IPC7525B给出了不同器件钢网厚度的推荐值，常见的细间距器件钢网厚度为0.1-0.13mm。待两项参数都确定后，可进一步评估参数设计的合理性。通用的判断标准是是宽厚比大于1.5，面积比大于0.66，其计算方法如下所示，下图中参数W表示钢网开孔的宽度尺寸;L表示钢网开孔的长度尺寸;T表示钢网厚度。

4结语

锡膏印刷是SMT生产线至关重要的一环，但同时也是比较复杂的一道工序，其印刷质量受到众多因素的影响。对于细间距器件的印刷来说，其印刷品质的好坏可能对某些影响因素的变化更为敏感，比如材料选择和设计方面。因此，确定影响因素并了解这些因素对印刷质量的影响程度，找出关键因素，才能更好地控制印刷质量。

参考文献：

[1]IPCJ-STD-005《RequirementsforSolderingPastes》.

[2]贾忠中.SMT核心工艺解析与案例分析（第二版）.电子工业出版社，2013.

[3]王天曦，王豫明.电子组装先进工艺.电子工业出版社，2013.

[4]IPC-7525B《StencilDesignGuidelines》.