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SMT電子廠錫膏印刷標準及常見不良分析滙總

添加時間: 2020-10-23 21:37:00   > 2020-10-23 21:37:00
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摘要:全球電子製造業正進入一箇創新密集和新興企業快速髮展的時期,隨著元件封裝的飛速髮展,越來越多的PBGA、CBGA、CCGA、QFN、0201、01005,03015阻容元件等得到廣泛運用,錶麵貼裝技術亦隨之快速髮展,在其生産過程中,焊接品質越來越受到工程師們的重視,作爲電子元件的基礎工程和核心構成,SMT技術(錶麵貼裝技術)與電子信息技術保持衕步髮展的態勢,併且在電子信息産業中所髮揮的作用越來越突齣,地位越來越重要。

 全球電子製造業正進入一箇創新密集和新興企業快速髮展的時期,隨著元件封裝的飛速髮展,越來越多的PBGA、CBGA、CCGA、QFN、0201、01005,03015阻容元件等得到廣泛運用,錶麵貼裝技術亦隨之快速髮展,在其生産過程中,焊接品質越來越受到工程師們的重視 作爲電子元件的基礎工程和核心構成,SMT技術( 錶麵貼裝技術 )與電子信息技術保持衕步髮展的態勢,併且在電子信息産業中所髮揮的作用越來越突齣,地位越來越重要。



某種程度上講,片式化、小型化已成爲衡量電子元件技術髮展水平的重要標誌之一


典型SMT貼裝工藝三步:

一、添加錫膏;
二、元件貼裝;
三、迴流焊接;



SMT整線工藝流程構成 : 

SMT首件檢測儀 ——>印刷(紅膠/錫膏) ——> 檢測(可選3D-SPI全自動或人工檢測) ——> 貼裝(先貼小器件後貼大器件) ——> 檢測(可選AOI 光學/目視檢測) ——> 焊接(採用熱風迴流焊進行焊接) ——> 檢測(選用AOI 光學檢測外觀及功能性測試檢測) ——> 維修(使用工具;焊颱及熱風拆焊颱等) ——> PCBA分闆(手工或者全自動分闆機進行切闆)



第一步:添加錫膏

目的是將適量的錫膏均勻的施加在PCB指定的焊盤上,以保證貼片元件與PCB相對應的焊盤在迴流焊接時,達到良好的連接效果併具有足夠的焊接強度 電子行業中,焊錫膏用於 SMT組裝、半導體封裝等領域,通過不衕的塗覆和焊接工藝形成的焊點起到機械連接、電導通、熱傳導的作用。




錫膏是由多種金屬粉末、糊狀焊機和一些助焊劑混閤而成的,具有一定黏性的膏狀體。常溫下,由於錫膏具有一定的黏性,可將電子元器件黏貼在PCB相應的焊盤上,在傾斜角度不是太大,也沒有外力碰撞的情況下,一般元件是不會移動的,當錫膏加熱到一定溫度時,錫膏中的助焊劑得到揮髮帶走焊盤和元件金屬部分的雜質和氧化物,且金屬粉末溶化轉換成錫漿再流動,且錫漿浸潤元器件的焊端與PCB焊盤,冷卻後元器件的焊端與焊盤被焊料連結在一起,形成電氣與機械相連接的焊點。在冷卻時需要急速冷卻,避免錫漿與空氣中的氧氣結閤産生氧化,影響焊接強度和電氣效果。

錫膏是由專用設備施加在焊盤上,目前施加錫膏的設備有:全自動錫膏印刷機、半自動印刷機、手動印刷颱等。


錫膏在印刷過程中,由於颳刀的推力作用,其粘度和流變性會髮生變化,當到達鋼網開孔位置時,其粘度會降低,通過網孔的滲漏作用順利沉降到PCB焊盤上,此時錫膏會有輕微的塌落和漫流,隨後粘度在淬變劑作用下會迅速迴陞,併形成與網孔對應的形狀,從而得到良好的印刷效果。

下圖爲錫膏印刷示意圖:

第二步:元件貼裝

本工序是用貼片機或手工將片式元器件準確的貼裝到印好錫膏或貼片膠的 PCB 錶麵相對應的位置。


人工手動貼裝主要工具有:真空吸筆、鑷子、 IC 吸放對準器、放大鏡等。


第三步:迴流焊接

由於迴流焊接工藝有“再流動”及“自定位”等特點,使迴流焊接工藝對貼裝精度要求相對比較寬鬆,比較容易實現焊接的高度自動化與高速度。衕時也正因爲再流動及自動定位效應的特點,迴流焊接工藝對鋼網網孔設計、焊盤設計、元器件標準化、元器件端頭與印製闆質量以及工藝蔘數的設置有更嚴格的要求 。


迴流焊接作爲 SMT 生産中的關鍵工序,閤理的溫度麴線設置是保證迴流焊接質量的關鍵。不恰當的溫度麴線會使 PCB 闆齣現焊接不全、虛焊、立碑、空洞等焊接缺陷,影響産品質量。

圖上所示錫膏迴焊影響其錫性與焊點強度方麵的因素很多,此處歸納爲五大方曏,根據多年現場經驗可知,以錫膏與印刷及迴焊麴線(Profile)等三項佔焊接品質之比重高達七八成以上

近幾年,隨著電子終端産品特彆是智能手機、智能手錶等便攜式産品的小型化,高集成化,以及原材料成本的增加,貼片陶瓷電容器一直在往小尺寸方曏髮展。

在智能手機市場,主流的MLCC尺寸已經過渡到0201(0.6×0.3mm)尺寸,01005(0.4*0.2mm)尺寸,甚至更小尺寸的008004(0.2*0.1mm)也在少數産商內部作評估,在其生産過程中,錫膏印刷對於整箇生産過程的影響和作用越來越受到工程師們的重視。

在SMT行業中企業也都廣泛認衕要穫得的好的焊接,質量上長期可靠的産品,首先要重視的就是焊膏的印刷。

生産中不但要掌握和運用SMT錫膏印刷技術,併且要求能分析其中産生問題的原因,併將改進措施運用迴生産實踐中。

SMT錫膏印刷標準及常見不良有:少錫、連錫、拉尖、移位、漏印、多錫、塌陷、PCB闆髒等,錫膏印刷厚度爲鋼網厚度的-0.02mm~+0.04mm;

SMT錫膏印刷標準蔘數


1,CHIP元件印刷標準

1.錫膏無偏移;
2.錫膏量,厚度符閤要求;
3.錫膏成型佳.無崩塌斷裂;
4.錫膏覆蓋焊盤90%以上。

2,CHIP元件印刷允許

1.鋼網的開孔有縮孔,但錫膏仍有85%覆蓋焊盤;
2.錫膏量均勻;
3.錫膏厚度在要求規格內
4.印刷偏移量少於15%

3,CHIP元件印刷拒收

1.錫膏量不足.
2.兩點錫膏量不均.
3.錫膏印刷偏移超過15%焊盤

4,SOT 元件錫膏印刷標準

1.錫膏無偏移;
2.錫膏完全覆蓋焊盤;
3.三點錫膏均勻;
4.錫膏厚度滿足測試要求。


5,SOT 元件錫膏印刷允許

1.錫膏量均勻且成形佳;
2.有85%以上錫膏覆蓋焊盤;
3.印刷偏移量少於15%;
4.錫膏厚度符閤規格要求


6,SOT 元件錫膏印刷拒收

1.錫膏85%以上未覆蓋焊盤;
2.有嚴重缺錫


7,二極管、電容錫膏印刷標準
1.錫膏印刷成形佳;
2. 錫膏印刷無偏移;
3.錫膏厚度測試符閤要求;


8,二極管、電容錫膏印刷允許

1.錫膏量足;
2。錫膏覆蓋焊盤有85%以上;
3.錫膏成形佳;
4.印刷偏移量少於15%。


9,二極管、電容錫膏印刷拒收

1.焊盤15%以上錫膏未完全覆蓋;
2. 錫膏偏移超過15%焊盤


10  焊盤間距=1.25-

0.7MM 錫膏印刷標準 1.各錫膏100%覆蓋各焊盤;
2.錫膏量均勻,厚度在測試範圍內;
3.錫膏成型佳,無缺錫、崩塌;
4.無偏移現象。


11 焊盤間距=1.25-0.7MM 錫膏印刷允許

1.錫膏成形佳,元件焊腳錫飽滿,無崩塌、無橋接;
2.有偏移,但未超過15%焊盤;
3.錫膏厚度測試閤乎要求;
4.爐後焊接無缺陷。


12,焊盤間距=1.25-0.7MM 錫膏印刷拒收

1.錫膏超過15%未覆蓋焊盤;
2.偏移超過15%;
3.錫膏幾乎覆蓋兩條焊盤,爐後易造成短路;
4.錫膏印刷形成橋連。


13,焊盤間距=0.65MM 錫膏印刷標準

1.各焊盤錫膏印刷均100%覆蓋焊盤上;
2.錫膏成形佳,無崩塌、無偏移、無橋接現象;
3.錫膏厚度符閤要求。


14,焊盤間距=0.65MM 錫膏印刷允收

1.錫膏成形佳,無橋接、無崩塌現象;
2.錫膏厚度測試在規格內;
3.各點錫膏偏移量小於10%焊盤。
4.爐後焊接無缺陷。


15,焊盤間距=0.65MM 錫膏印刷拒收

1.錫膏超過10%未覆蓋焊盤;
2.偏移超過10%;
3.錫膏幾乎覆蓋兩條焊盤,爐後易造成短路;


16,焊盤間距≤0.5MM 錫膏印刷標準

1.各焊盤錫膏印刷均100%覆蓋焊盤上;
2. 錫膏成形佳,無崩塌現象;
3.錫膏厚度符閤要求


17,焊盤間距≤0.5MM 錫膏印刷允收

1.錫膏成形雖略微不佳,但錫膏厚度測試在規格內;
2.各點錫膏無偏移、無橋接、無崩塌;
3.爐後無少錫 假焊現象。


18,焊盤間距≤0.5MM 錫膏印刷拒收

1.錫膏成型不良,且斷裂;
2.錫膏塌陷、橋接;
3.錫膏覆蓋明顯不足。

錫膏印刷缺陷改善措施

                         

錫膏印刷

錫膏印刷工位主要有以下缺陷:

錫膏不足, 錫膏過多, 錫膏橋接,錫膏粘颳刀

錫膏不足

機器/工藝方麵

可能原因

改進措施

1.模闆太薄

增加模闆厚度

模闆厚度應用的基本指導

模闆

適用元件

8 ~ 20 mil

Chip 元件

8 mil

元件引腳間距 > 31mil

6 mil

元件引腳間距 20 ~ 25 mil

< 6 mil

元件引腳間距 < = 20 mil

可能原因

改進措施

2.模闆開孔太小

增加模闆開孔

3. 模闆質量不好

檢查模闆質量

4. 颳刀變形

檢查颳刀

物料/工藝方麵

可能原因

改進措施

1.粘度太高

檢測錫膏粘度,詢問供應商

2.錫膏內錫球太大

檢測錫膏內錫球,詢問供應商

3. 錫膏內金屬含量太低

檢測錫膏內金屬含量,詢問供應商

4.錫膏內有氣泡

詢問供應商

5. 錫膏迴溫不夠

錫膏迴溫

6. 模闆上錫膏量不夠

加錫膏

錫膏過多

機器/工藝方麵

可能原因

改進措施

1.模闆損壞

檢驗模闆

2. 模闆質量不好

檢驗模闆質量

3. 模闆鬆動

重繃模闆

4.颳刀速度太快

降低颳刀速度

5. 颳刀壓力太小

增加颳刀 壓力

物料/工藝方麵

可能原因

改進措施

1.錫膏粘度太高

檢測錫膏粘度

2.闆子彎麴

篩選PCB闆

3. PCB闆 焊盤 之間高度不平

篩選PCB闆

4. PCB闆焊盤與焊盤之間無阻焊 膜

修改設計

  錫膏粘颳刀

機器/工藝方麵

可能原因

改進措施

N/A

N/A

物料/工藝方麵

可能原因

改進措施

1.模闆上錫量不夠

加錫膏

2.錫膏粘度太高

檢測錫膏粘度併質詢供應商



錫膏印刷時需註意的技能關鍵如下:


1. 印刷前鬚查看颳刀、鋼網等用具。 保證潔淨,沒塵埃及雜物避免錫膏受汙染及影響落錫性;颳刀口要平直,沒缺口。鋼網應平直,無明顯變形。開口槽邊際上不行有殘留的錫漿硬塊或其他雜物;


2. 應有夾具或真空設備固定底闆,避免在印刷過程式中PCB髮作偏移,而且可進步印刷後鋼網的彆離作用;


3. 將鋼網與PCB之間的方位調整到越符閤越好(空地大會引至漏錫,水平方曏錯位會導緻錫膏印刷到焊盤外) ;


4. 剛開始印刷時所加到鋼網上的錫膏要適量,一般A5標準鋼網加200g左右,B5標準鋼網加300g左右、A4 標準鋼網加400g左右;


5. 跟著印刷作業的連續,鋼網上的錫膏量會逐漸削減,到恰當時分應增加適量的新鮮錫膏。

焊錫膏是SMT製程中極爲重要的一環,牠將直接影響整箇SMT製程的能力,據悉,由錫膏産生的缺陷佔SMT中缺陷的60%--70%。而目前市麵上的錫膏産品,其使用與管理卻頗爲複雜。



存放時,要求環境溫度約爲2-10℃,溫度過高,焊劑與閤金焊料粉起化學反應,使粘度上陞影響其印刷性;溫度過低(低於零度),焊劑中的鬆香會産生結晶現象,使焊膏形狀惡化,在解凍上會危及 錫膏的流變特性。而在使用前,還需經過"迴溫"工序,若迴溫時間不足,錫膏與室溫溫差大會形成凝露,造成錫珠及焊錫不均勻等不良;另外溫度過低將會影響錫膏的流動性,從而造成印刷不良。不論是保存不當,還是迴溫不當,都大大增加瞭SMT生産過程中的風險。因此,如何解決以上問題對提陞産品良率,降低生産成本顯得尤爲重要。

近年來,電子廠開始導入用來控製錫膏印刷機內部環境溫濕度的恆溫恆濕設備,牠以爲SMT錫膏印刷機提供運行條件爲目的,全麵提陞瞭SMT製造過程中的印刷品質。


在錫膏印刷過程中,爲什麽要使用恆溫恆濕機?


1、溫度對錫膏的影響。實驗證明,溫度陞高,錫膏的黏度會變低。

2、黏度變低會造成以下不良:

A 黏度降低會造成積壓擴散,印刷時錫膏往旁邊擴散而橋接;

B、黏度變低會造成坍塌,印齣錫膏塊因保持力不夠,坍塌而橋接,這箇現象一般會髮生在印刷過程後(泥石流);

C、黏度變低會造殘缺、脫模不良、塞孔、成型差。


由此可見,溫度對濕膏黏度的影響很大,直接影響到産品的核心品質,因此在印刷過程中控製好印刷機內部工作溫度是非常重要的。


錫膏印刷能力評估( Printability

   
是指對密距( Fine Pitch)多墊區(例如 QFP之連墊),或直徑很小的圓墊等連續印刷多次,希翼仍不緻造成黏度值或抗垂流性的改變,甚至放置 10小時仍未髮生坍塌的情形。此種特性對於連續施工頗爲重要,對現場而言此檢驗方法也併不睏難,美式規範中亦未列入此項,日繫規範可蔘考 JIS-Z-3284附件 5。下二圖卽爲首印樣與第 30次印樣的比較。




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