摘要：
锡膏印刷属于SMT工艺的前端部分，其重要性不容忽视，可以说是整个SMT工艺过程中的关键工序之一。在生产过程中，SMT贴片过程中70%以上的缺陷都或多或少与锡膏印刷有关，多层PCB板上的问题更加显著。锡膏印刷工艺中常见的缺陷有锡膏印刷不足、拉尖、塌陷、厚度不均、渗透、偏移等，继而引发元器件桥连、空洞、焊料不足、开路等不良情况的发生。
关键词: 锡膏印刷、塌陷、偏移
影响锡膏印刷质量的因素
影响锡膏印刷质量的因素有很多，其中印刷设备，网板质量、锡膏、刮刀、PCB板、印刷工艺参数、操作环境等都会对结果产生影响。在SMT生产的实际操作中，由于印刮刀的类型、材质、形状、硬度等不便于修改。因此文章将主要从钢网、锡膏、PCB板以及印刷参数等方面分析影响锡膏印刷的因素。
钢网的设计、制造以及使用
钢网对锡膏的影响具体表现为对锡膏的印刷释放率产生影响。锡膏印刷释放率的定义是:焊盘上的锡膏体积和网板开孔体积之比
锡膏印刷释放率=释放到焊盘上的锡膏体积/网板开孔体积
钢网设计最重要的控制参数是开孔尺寸和模板厚度。因为开孔尺寸和钢网厚度会直接影响锡膏释放率
影响锡膏释放率的其他因素:
01
钢网开孔孔壁的几何形状
02
网板开孔孔壁的光滑程度
03
钢网和PCB板的分离速度
04
钢网和PCB板的间隙
05
钢网开孔尺寸的精度
网板的面积比为垂直网板的面积和侧壁面积的比值。宽厚比为开孔宽度和网板厚度的比值
面积比=开孔面积/开孔壁面积=(L×W)/［2×(L+W)×T］
宽厚比=开孔宽度/网板厚度=W/T
由于行业的不断发展电子元器件的集成度越来越高，引脚间距也随之减小，对应的焊盘尺寸与钢网的开孔尺寸也越来越小。钢网开孔的微小型化导致对钢网的性能要求非常苛刻。因此在设计钢网时，为保证钢网达到75%的焊膏释放率的标准，必须要使其宽厚比＞1.5，面积比≥0.66。IPC-7525B标准中明确了各种类型元器件的开孔尺寸，但在实际生产中应综合考虑印制板组装的具体元器件引脚间距，做出合理的优化后才能满足整板的锡膏释放率。
钢网的制造方式对网板的侧壁光滑程度，精度等具有重要影响。目前网板制造方式有:激光切割、化学腐蚀、电铸成型以及混合工艺。激光切割和化学腐蚀属于减成工艺，而电铸成型属于加成工艺。这两类工艺价格差异较大，目前在实际生产中，考虑成本和周期因素，主要采用激光切割方式，特别是间距小于0.5mm的网板生产。激光切割的优点是没有图像转移步骤，位置精度高，出错概率小。激光切割钢网的孔壁可以形成大约2°的锥角，即形成底面开孔比刮刀面稍微大一点的锥形孔，利于锡膏释放。
锡膏及其使用
锡膏是由焊料合金粉、糊状助焊剂和一些添加剂混合而成的具有一定黏性和良好触变特性的膏状体。锡膏在常温下具有一定黏性，可以将元器件预先黏合起来，当锡膏被加热到一定温度后，助焊剂等物质挥发，合金粉熔融变为液态，并依靠其表面张力和润湿作用，填充焊缝，随着温度降低，使焊盘和元器件粘结在一起，形成牢固的焊点。
锡膏在钢网上通过刮刀被印刷在PCB上，实质是锡膏的触变性在发生变化。锡膏的触变性是指在一定的剪切力和温度下，黏度急剧下降，从而使锡膏能通过网板开孔，并具有良好的脱模性;当去除剪切力后，锡膏又恢复较高黏度。
即有剪切应力时，锡膏变稀，无剪切应力时，锡膏变稠
01
锡膏的保存
锡膏需要在0℃～5℃的环境下保存，且须在有效期内使用。使用前，需要将锡膏放置于室温下回温，待锡膏达到室温后才能打开锡膏容器防止水汽凝结，之后须用锡膏搅拌机对锡膏进行搅拌，使其各项指标满足印刷机要求。锡膏从冰箱中取出放置在26.6℃的室温中，在4小时后即可达到标准的室温温度。
02
锡膏的搅拌
在达到标准的温度后对回温后的锡膏进行搅拌，并测量其黏度。在搅拌时间为60～130秒时，使锡膏的黏度符合判定合格的标准。锡膏搅拌时间和锡膏回温温度即环境温度成正相关，环境温度越低，需要搅拌的时间越长;环境温度越高，需要搅拌的时间越短。经试验，最终确定搅拌时间和环境温度标准，以便锡膏黏度等各项指标完全满足印刷要求，
如果没有专用的锡膏搅拌机，也可以用目测的方式来确定锡膏的黏度。具体做法为用搅拌工具搅拌锡膏30秒后挑起部分锡膏，让锡膏自行下落，若锡膏不能滑落，则黏度过大；若锡膏一直下落没有断裂，则黏度过低。
PCB板及其使用
PCB板的平整度是影响锡膏印刷质量好坏的重要因素之一，尤其是尺寸较大的PCB板，必须使用定制的工装进行支撑。否则容易使PCB挠曲变形，影响锡膏的印刷量。
印刷参数的调整
印刷工艺参数的调整非常重要，包括印刷速度、刮刀角度、压力、网板和PCB的分离速度等。
01
刮刀速度
刮刀速度越快，锡膏滚动的速度就越快，锡膏黏度越小，有利于锡膏的填充。但速度快也会产生问题，速度越快锡膏填充时间越短，就会对锡膏的填充产生影响。找到合适的速度才能使锡膏得到充分的填充。
02
刮刀压力
刮刀压力要合适，若压力过大，会损坏刮刀和网板，还会使网板表面粘上锡膏。若压力太小，可能会造成锡膏量不足。由于网板侧壁的摩擦阻力和锡膏的内聚力，在网板和PCB板的分离的过程中，在网板侧壁处的速度比孔中心附近的分离速度要小，所以会导致网板侧壁上残留锡膏，进而导致焊膏释放率降低。
03
刮刀角度
刮刀角度越小，对锡膏向下的压力就越大，也不容易刮干净网板表面的锡膏。如果角度太大，锡膏无法形成滚动，不利于锡膏的释放。因此一般全自动印刷机规定刮刀角度为60°左右。
如何检测锡膏的印刷
锡膏印刷完成后，必须对锡膏的印刷质量进行检测。锡膏的检测一般需要专用的设备完成，锡膏印刷的高度、体积、面积、偏离、3D形状都是需要满足的要求。IPC7527标准中对高度、面积、体积的要求为锡膏印刷量占网板计算量的75%～125%。在实际生产中，细间距器件的锡膏印刷需要更加严格的控制。
总结
对于整个SMT生产来说锡膏的印刷质量与最后产品的品质密不可分，而影响锡膏印刷的因素非常之多，文章着重探讨了影响锡膏印刷的钢网、锡膏、PCB板以及印刷参数的调整这几方面的因素，具体的细节需要我们在实际生产过程中不断分析总结，实践出真知，如何更好的印刷锡膏是我们不断地追求。
