SMT印刷工艺培训教材——印刷工艺的调制和管制

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SMT印刷工艺培训教材——印刷工艺的调制和管制

3 印刷工艺的调制和管制：

3.1 所用辅料是锡膏和钢网模板：

    锡膏的储存和使用必须遵循《锡膏储存和使用规范》，并且要严格做到印刷 使用的锡膏必须回温4小时，以避免水汽的冷凝和保证一定的粘度。

    对于钢网模板，必须保证清洁，开孔内没有残余锡膏，否则会造成少锡，拉尖，边缘不整等印刷缺失。清洗时严格遵守钢网清洗规范，特别注意不要让酒精清洗液浸润张网用的胶布（胶），多次浸润后，粘胶会松脱，造成钢网张力不够。

3 .2另一个需要注意的是印刷环境：

    一般温度范围：20－27℃，不同温度有不同的印刷结果。paste不可在29℃以上印，可能会短路，印刷机和外部环境要严格控制。一般为：25℃，65RH。

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（黏度随温度的变化情况）

3.3 针对我司的全自动印刷机，主要控制的工艺参数有：刮刀的长度，前后刮刀印刷速度，前后刮刀印刷压力，PCB和钢网间的印刷间隙，PCB与钢网的分离速度，钢网的清洁频率，钢网的清洁方式等。

    整个印刷工艺可细分四个工序：1,夹紧对位；2,填锡；3,刮平；4,释放 ，下面介绍各工序过程及控制点。

3.3.1夹紧对位：PCB经过Loader Rail进入印刷机内，首先由两边轨道夹持和底部支撑顶针机械定位，然后光学识别系统对PCB和Stencil进行识别校正，保证钢网的开口和PCB的焊盘准确对位。

3.3.1.1 PCB板的夹紧状况：

    DEK机与MPM的定位夹紧方式有区别。DEK采用压板外加顶针的夹紧方式，而MPM采用内挤，真空吸附外加顶针或垫块的方式。

    应随时关注夹紧装置和PCB的夹紧状况，特别是薄板和大跨度的PCB。否则：

1）PCB前后左右不平整，在上顶印刷过程中对钢网和刮刀造成损伤，或与钢网贴和不良，造成锡膏渗漏而连锡。

2）印刷机照相识别后，上顶印刷过程中PCB位置偏移导至印刷偏位。

3）造成印刷厚度不均匀或偏厚。

3.3.1.2 在此过程中的问题常常是偏位：

    影响锡膏印刷偏位因素比较多，通常出现偏位的原因有识别点质量差，识别点光度没有调整好、印刷机ACTUATOR磨损而精度降低、控制卡或马达功能不正常（老化、温度高）。

（1） 识别点质量不良处理方法

    识别点质量不良包括PCB识别点质量差和钢网识别点质量差，PCB识别点质量不好出现较多是因为识别点的镀锡层被部分氧化，氧化部分在被设备识别时会在光亮的识别点中间出现部分暗点，当图象处理系统分析识别点中心坐标时就会受到氧化点的影响而将识别点的中心找偏，而引起印刷偏位。出现这种情况现场通常的处理方法是用布沾酒精将氧化层清除掉。

    钢网识别点质量差引起偏位是另外一种和识别点相关的偏位现象，出现这种问题的根本原因是我们的识别点涂色的质量不好，在钢网使用过程中被钢网自动清洁机构长期清洁而将涂上的胶水部分损坏，现场的处理方法一般是用色笔将识别点的半刻孔涂黑，然后用透明胶纸将其盖好，这样处理存在一个问题，用透明胶将涂黑识别点盖住，会在PCB和钢网之间产生一个间隙，引起锡膏过后，如果不用胶纸盖住，钢网清洁机构很快将会将涂黑的识别点损坏。对这一问题的彻底解决方法是要求钢网供应商改进识别点的制作工艺。

（2）识别点参数调整（DEK印刷机的调节方法）

识别点的参数是影响识别点成像质量的一个重要因素，下面介绍一下识别点参数调整的原理和要求。

一、点的形状（类型选择）

    DEK265GSX 机器可以接受的 MARK 点类型Circle( 圆） , Rectangle （矩形） , Diamond （菱形） , Triangle （三角形） , Doulble Square （双正方形） , Cross （十 字形） , vedio model 等。

    根据 PCB板和钢网上MARK 点的形状选择相应的 MARK 点类型。，并给出相应 识别点种类参数。当PCB上识别点质量差或无识别点而用焊盘作为识别点时，需要选用VEDIO MODEL模式，但是采用这种模式时容易出现印刷偏位。

二、光度（Light） 的调节

1 背景选择和目标分数的设定

    根据 MARK点本身及周围背景进行选择 DARK/LIGHT 。 Acceptance Score: 机器设定的对每一类型的 MARK 能够接受的最低分值（设定与 实际照相的质量对比）。实际的与设定的匹配的好分值越高。 Acceptance Score 分值由操作者给出，照相系统接受所有高于 此分值的 MARK 点 Target Score: 设置 Target Score 是告诉照相系统机器将接受它收索到的第一个 高于此分值的点。当找不到高于此分值的点时，机器会记住所有分值超过 Acceptance Score 的点，并在其中选取最优秀者。

    在一般情况下， Acceptance Score分值设置为500 ， Target Score 分值设置为 700 。 如果分数设置不合适，如目标分数太小，在找识别点时如果机器首先找到的满足得分要求的其他点时就会将该点误判为识别点，这样就会出现一些偶然偏位。

2 圆形 MARK 点的相应参数

    上图三个圆圈中中间圆圈表示识别点的外形，外圈表示进行识别点图象分析时考虑的背景范围，内圈和识别点之间是对识别点图象分析的范围，对于以上分析范围以外的部分如果出现干扰点，机器就不会考虑。但是如果如果内圈太大，外圈太小，就比较容易出现印刷偏位。 3 光度的调节

调节原理

  

    如上图，在柱状图中有两个尖峰值，分别代表了 Dark 和 light 两种区域的图形质 量，通过改变照射光的等级可以改变尖峰之间的差值。 调整结果是上图的两个尖峰越高，间距越大照相质量越好，反之照相质量就差，出现偏位的可能性就比较大，按照我们目前使用设备的经验，得分超过700分一般是不会出现印刷偏位的，但是当识别点附近如果有另外一个类似点时也有可能出现偏位的问题。

钢网自动矫正的ACTUATOR磨损：

    DEK丝印机的位置自动对中过程：机器的照相系统找到识别点，通过图象处理系统找到钢网和PCB识别点的中心，通过比较钢网和PCB识别点中心的差距，确定应该矫正的距离，钢网的自动位置矫正的ACTUATOR部分就会向ACTUATOR的马达 发出运动指令，使钢网运动到相应的印刷位置。由于ACTUATOR部分是采用丝杆传动的原理，丝杆使用一段时间以后就会磨损，这样，在驱动部分发出相同的驱动指令的时候，ACTUATOR的运动行程是不同的，而且这一运动系统采用的是步进马达驱动的开环控制，当出现ACTUATOR行程错误时机器无法补偿，所以机器使用一年每用经过CALIBRATION就会出现偏位现象。

    处理措施：出现这种偏位的处理方法可以有两个：1 当磨损量不大时，只需要对机器进行VISION和OFFSET的CALIBRATION就能解决问题。2 当磨损量太大，就只能够更换ACTUAOTR的传动部分，然后重新进行CALIBRATION。判断的方法只能够根据备件的使用时间。

    预防措施：预防措施是减少ACTUATOR运动的阻力，加强ACTUATOR头部和钢网架接触面之间的摩擦，经常清洁和润滑这一部分。

自动矫正机构控制卡和驱动马达老化

    由于钢网自动矫正机构采用步进马达驱动的开环控制系统，所以当控制卡和驱动马达老化，或者控制卡温度太高，容易引起步进马达掉步而引起印刷偏位，我们的印刷机出现由于控制卡损坏或温度高引起偏位的现象的案例比较多。

    处理措施：出现控制卡和驱动马达老化的问题时我们只能将备件更换，当出现控制卡温度过高引起偏位，我们可以检查控制箱内空气循环是否良好，如果出现隔尘网太脏或冷却风扇坏，就需要保养或更换隔尘网、更换冷却风扇。

3.3.2填锡和刮平：

刮刀带动锡膏刮过钢网的图案区，在这一过程中，必须让锡膏滚动和良好的填充，其影响因素与锡膏的粘度，剪切力，颗粒度大小及钢网开口设计有关，这是印刷工艺中品质控制的关键因素之一。

    当 锡膏的粘度，颗粒度大小及钢网开口设计已优选定型，印刷效果就与 刮刀硬度、刮刀压力、刮刀速度、印刷间隙、钢网质量、刮刀质量、清洁效果等有关而且这些影响印刷相互关联，综合影响印刷效果。

3.3.2.1刮刀硬度

    刮刀硬度对印刷厚度，印刷后的形状的影响是比较大的，反映到我们公司就是钢刮刀和胶刮刀的区别。在相同的印刷压力下，用钢刮刀锡膏厚度会偏高，锡膏厚度的均匀性会比较好。用胶锡膏厚度会越低（挖掘现象），印刷的厚度也不均匀。

3.3.2.2刮刀压力

    压力的参数跟刮刀的长短和PCB的长度等有关,压力应适中.压力太低,造成刮不干净,印锡厚度超标准,同时钢网与 PCB可能贴合状况不一致,印锡厚度会不均匀;太大,刮刀与钢网摩擦太大,降低它们的使用寿命.

    刮刀压力对印刷厚度的影响是和刮刀硬度有关的，对于硬度较大 的刮刀，刮刀的压力对印刷厚度的影响相对较小，而对与硬度较小的刮刀，由于压力越大刮刀能够挤入网孔程度越大，所以锡膏厚度也就会越低。所以对于钢刮刀调整压力对调整锡膏厚度的贡献是有限的 。一般 以刮刀刮过stencil而网上没有残留的paste则压力合适。

强调压力的原因是：如果压力过大，则锡膏会被挤到钢网的底下，容易形成锡球和桥接等。

3.3.2.3刮刀速度

    刮刀在模板上刮锡膏的速度也是影响锡膏厚度的一个重要因素。一般而言，速度快，给予锡膏的剪切力会越大，在触变特性的作用的情况下，锡膏的流动性会较好，填充较好，但填充时间又会短， 同时高速印刷会降低paste粘度 ，会减少焊盘上的paste量，如果paste含固量较小，则印刷后金属量小，焊点会很小，则板子的问题会增多。同时刮刀速度和刮刀压力也存在一定的转换关系，即：降低所以刮刀速度对印刷效果而言是一个综合作用的结果。通常印刷速度低会得到较好的印刷结果，对高速要试验看结果。

（ 锡膏在印刷过程中黏度的变化情况）

3.3.2.4印刷间隙

    印刷间隙对印刷厚度也有较大的影响，尤其在钢网张力较大，刮刀压力相对不是很大是，钢网与PCB之间印刷间隙的设置能够增加印刷的高度。通常我们都不会用增加间隙来提高锡膏的厚度，一般印刷间隙都设置为0。

    钢网上贴胶纸调整钢网的开孔大小或者保护识别点都会影响到PCB和钢网之间的间隙而影响的锡膏的厚度，使粘贴胶纸附近的锡膏厚度偏高。

3.3.2.5钢网质量和刮刀质量

    由于钢网在刮刀的压力和推力下长期使用将会改变钢网平整度和网的绷网张力，当钢网本身平整度不好，会出现印刷的锡膏厚度一致性比较差。

    刮刀在钢网上长期摩擦，会被钢网孔的刃口磨成很多高低不平的小缺口，当出现这种情况以后，刮刀就无法将钢网的锡膏刮干净，而在刮锡膏的方向留下锡膏条纹。有锡膏残留下的焊盘上的锡膏就会厚度偏高。 刮刀上一般有一层光滑耐磨的镍合金.要关注刮刀的磨损情况,如有镀层掉落时应更换刮刀,否则会加速钢网的磨损;应注意刮刀不能长期处于大压力的工作状态.一般处理这种问题方法就是定期的更换不良刮刀。

3.3.2.6 钢网的清洗

    由于锡膏使用过程中，锡膏会向钢网孔下渗透，当钢网清洁效果差时，生产一段时间以后就会在钢网下表面钢网开孔周围残留一圈锡膏残留物，这一圈残留物将会在此后的印刷过程中影响锡膏的厚度，使该开孔对应的锡膏厚度增加，同时易造成连锡，的厚度，使该开孔对应的锡膏厚度增加，同时易造成连锡。 焊后出现锡渣，锡珠。所以保养的时候加强对钢网清洁机构的保养和状态检查，重点检查钢网清洁架上的塑料清洁刮刀片（为易损件）以及真空吸嘴是否堵塞，确保钢网清洁机构能够正常工作，保证清洁效果。每隔一定时间对钢网进行一次手工清洁。

3.3.2.7刮刀角度:

    目前不需手工调整刮刀的角度,但应注意异常情况.一般刮刀在运动时 的角度在60---65度.在这种角度下,刮刀与锡膏的接触面积适中,可以产生良好的滚动,同时又能保持对锡膏的流动压力,使其有良好的填充效果.角度太大,滚动压力会不够,角度太小,会造成滚动不好,刮不干净锡膏.

3.3.3 释放

    印好的锡膏由钢网口中转移到PCB的焊盘上的过程，良好的释放可以保证得到良好的锡膏外形。通常，钢网越薄，焊盘越大/宽，释放越容易，相反亦然。目前，细间距QFP，BGA的钢网开口锡膏释放的问题正是我们印刷的瓶颈。

锡尖和锡塌陷

    产生锡尖和锡塌陷因素比较多，如脱模速度、脱模距离、钢网孔侧壁光洁度、锡膏黏度等。在钢网和锡膏得到控制的情况下， 锡尖和锡塌陷产生的原因通常时因为锡膏脱模不好，特别是在细间距的情况下。

    印刷机为了改善锡膏脱模，一般都有脱模速度、脱模距离控制的功能。在细间距情况下，建议脱模速度为：0.1mm/s～0.3mm/s,有的机器还有振动功能，以帮助脱模。

    根据情况，增加脱模距离，保证脱模完成后且与钢网有一段距离后，TABLE才会加速下降。这样才会避免因脱模过快和太早加速下降而形成负真空而产生锡尖和锡塌陷。

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应用性应该不错哈

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