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5G领域CCD印刷机印刷过程中的关健因素控制

5G领域CCD印刷机印刷过程中的关健因素控制

2020-08-10 09:38

据研究及实际经验确定影响细间距元件锡膏印刷品质的因素有:工艺硬件、工艺参数、钢网底部清洁机构、环境、机器条件、培训等。
 本文将通过介绍下面的几点关键因素,帮助读者在可制造性设计,材料的选择,工艺的控制等方面加深理解,并能够在生产实践中很好的优化控制精细间距元件的印刷工艺。
  
 锡膏的选择                         
 PCB的可制造性设计
 印刷钢网的设计和制作     
 使PCB 获得平整支撑的夹具
 刮刀的选择印刷锡膏检查

  

 一、锡膏的选择
 锡膏属于非牛顿流体,决定它印刷特性的主要是粘度和金属颗粒的大小及分布。它的粘度不是固定不变的,会随着剪切力和剪切速度的增加而降低,如下图所示:

 

 使用粘度不当的锡膏会出现少锡或多锡,甚至连锡等印刷缺陷。需要注意的是锡膏的粘度受温度的影响非常大,当温度升高10 摄氏度锡膏的粘度将降低到原来的一半!另外锡膏中金属成份的含量也会对锡膏的粘度有影响,0.5%的变化其影响程度就很大。
 影响锡膏印刷性能的另一主要因素就是其中金属颗粒的大小。IPC 按照金属颗粒的大小范围给锡膏分成了1~6 类,如下表:

 二、PCB的可制造性设计
 影响PCB可制造性的因素有:
 1、阻焊膜的厚度       
 2、尺寸的稳定性         
 3、通孔的可靠性
 4、基准点的质量       
 5、抗扭曲变形的能力     
 6、PCB 板的平整性
 7,元器件和导线的布局 
 8、焊盘的平整性

 

 (上图:间距为12Mils焊盘为8Mils的器件,阻焊层移位)
 阻焊膜的厚度及精度,基准点的设计及质量,元器件和导线的布局,尺寸的稳定性,以及在印刷过程中对于PCB 的操作控制等,都对印刷工艺产生影响。
 阻焊膜的厚度会影响焊盘与印刷钢网之间的间隙,阻焊膜太厚会导致全自动锡膏印刷机在印刷时焊盘和钢网之间不能密封而使锡膏被挤到钢网底部形成锡珠或桥连。一般采用液态定影(LPI)获得的阻焊膜厚度为0.2~0.7mil,采用干膜法(DY)获得的厚度会较厚,为0.3~3mil,而印刷(SCP)获得的厚度0.5~1.5mil。有时一些金属化孔被阻焊膜堵住,注意这些通孔不要离细间距元件区域太近,否则因为PCB 不平整而导致上述印刷缺陷。
  
 三、印刷钢网的设计和制造
 比较好的钢网设计能获得较好的锡膏传输效率,当然必须在印刷工艺处于稳定且可控条件下。锡膏传输效率是指使用钢网印刷实际获得的锡膏量与理论锡膏量之比。根据以下经验曲线:

 

 网板的厚度变的异常重要,当我们使用0.08mm厚度的网板时,必须注意一个事项:
 更薄的网板无法为同一PCB板上的其它类型元件提供充足的焊膏,这需要我们更加仔细的计算各器件开口的面积比和宽厚比。
 阶梯钢网是在一块钢片上制作出厚度要求不同的钢网,通常阶梯的厚度不超过钢片厚度的一半,对于阶梯向下的钢网建议使用橡胶刮刀,对于阶梯向上的钢网,阶梯在钢网和PCB焊盘间要适当过渡,但在设计上尽量避免阶梯边缘0.5mm内的01005、0201、CSP等细间距器件。

 

 四、使PCB 获得平整支撑的夹具
 固定的整板支撑不能将板顶起超出印刷表面,也不能让板在印刷过程中移动。如果基板在印刷机中不能获得平整的支撑,锡膏在钢网上刮刀区域内会刮不干净,时间长了变干,造成印刷缺陷,影响印刷品质。

 

 

  

 (上图,4G手机PCB板与印刷机真空腔体定位)
 DESEN公司生产的德森印刷机已经开发出针对复杂的高混合装配的电路板,挠性电路板,陶瓷基板及晶圆印刷支撑的解决方案,还可以根据客户不同的应用要求制做工装治具,帮助解决复杂情况下锡膏印刷的问题。
  
 五、全自动印刷机刮刀的选择
 对于细间距元件的锡膏印刷一般选用印刷角度为45或55的金属刮刀,材料为不锈钢片。刮刀的长度要求尽量接近于印刷板的尺寸,如使用过长的刮刀,则必须设置更大的印刷压力,带来如下问题:
 1) 刮刀和印刷钢网很快被损坏;
 2) 由于过高的印刷压力会减少锡膏的传输体积并可能引起桥连;
 3) 锡膏残留在钢网上,不能被刮干净,助焊剂成份挥发导致锡膏变干,影响印刷品质。
 因此刮刀头部的设计结构与刮刀的下压深度(即刮刀压力)变的非常关健:


 六、印刷锡膏检查
  SMT高精密印刷带来的另一个难点在于印刷后的锡膏检查,靠人工是无法做到的,必须使用SPI进行全检;德森全自动印刷机与SPI形成闭环反馈系统,利用SPI反馈的数据,可实现对印刷产品的实时监控,自动控制锡膏印刷机进行X、Y和Ө值修正,并根据预设值触发自动清洁擦拭,实现无人干涉印刷。
 多方试验证明,产品的60-70%不良来自于印刷环节,所以只有严格管控印刷环节中的各要素,才能使印刷品质进一步提升,进而提升良率!

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