如何將錫膏印刷於電路板(solder paste printing)與影響錫膏印刷品質的因素

將錫膏(solder paste)印刷於電路板再經過回焊爐(reflow oven)將電子零件焊接於電路板上,是現今電子組裝製造業最普遍的製程工法。

錫膏的印刷其實有點像是在牆壁上油漆一般,所不同的,為了要更精確的將錫膏重複塗抹於電路板的一定位置與控制其錫膏量多寡,所以必須要使用一片所謂的「鋼板(stencil)」來控制錫膏的印刷。

錫膏一旦印刷位置偏移太多就無法起到零件焊接的目的,可能還會出現一些意想不到的品質問題,錫膏量的多寡則可能造成焊錫短路(short)或是空焊(non-wetting)等缺失。

▼錫膏印刷前。電路板上只有鍍金層。 ▼錫膏印刷後,這裡的錫膏被設計成「田」字型,來避免錫膏融錫後太過於集中於中心。
PCBwithoutSolderPaste PCBwithSolderPaste

「錫膏」的成份主要由助焊劑(flux)錫粉(powder)兩大部分完全混合後所組成,它的名字之所以有個「膏」字,是因為它的型態就跟我們每天拿來刷牙的牙膏類似,都是膏狀,可以用來印刷於電路板上,室溫下不至於有太大的形變,「膏」狀還可以用來黏住那些放置於電路板表面的電子零件,讓些零件SMT線上流動傳送時的些微的振動下也不至於位移,而其最大的作用當然是在流經高溫回焊爐後重新熔融,將電子零件焊接固定於電路板上,達到電子訊號連通的目的。

錫膏印刷製程(Solder paste printing process)

想了解更多關於錫膏的知識可以參考【介紹並認識【錫膏(solder paste)】的基本知識(含助焊劑)】一文。

錫膏印刷有三種類型:

錫膏印刷有分成全自動、半自動、手動三種類型。

影響錫膏印刷品質的因素與注意事項:

錫膏印刷是電路板焊錫好壞的基礎,其中錫膏的位置與錫量更是關鍵,經常見到錫膏印刷得不好,造成焊錫的短路(solder short)與空焊(solder empty)等問題出現。不過真的要把錫膏印刷好,還得考慮下列的因素:


延伸閱讀:
工廠轉廠技術移轉清單
如何評鑑一家SMT代工廠
電子製造工廠如何產出一片電路板

 
 
訪客留言內容(Comments)

大大您好,想請教一下廠商有回覆[吃錫不足]的異常單.他的回覆是”機台軌道未設定好,導致PCB形成拱狀,錫膏印刷時形成錫量不足”小弟想請問SMT線不都是滾輪帶輸送照理說應不會導致PCB形成拱狀,應該跟錫膏量或是鋼板厚度有關吧?

小弟並非SQE只是想朝此方向邁進,所以問的問題會比較呆滯,請見諒.

小白;
SMT的機台有很多種,你所看到的用滾輪輸送帶來傳送PCB僅是其中的一部分。
如果你仔細看一下電路板打件的時候,通常都是用鐵塊及定位柱來夾緊電路板的,
錫膏印刷的時候也是,但是這如果沒有設定好的確有可能造成板灣的情形,
但一般來說這樣的機會很少發生,因為錫膏印說刷之後還需要做錫膏的檢查,
如果真的有這樣的問題應該只會是少數的幾片由於電路板的外觀尺寸變化太太造成。

謝謝大大的解答,50PCS也能讓我抽到2PCS看來是廠商的不幸也是我的幸運了.

這正是我想學的知識!

樓主你好,

我們SMT-薄基板製程現在遇到一個問題:錫渣(錫珠)殘留在DIE區下方

鋼板厚度0.07MM / 基板厚度0.35MM / 全自動印刷機速度70 / 刮刀壓力0.6KG / 印一次清潔一次 / TYPE-4水洗錫膏

目前最大的困擾,錫珠殘留不知道在哪環節地方產生…
目前的想法是,會不會是清潔真空力道過大,所以導致清潔時,鋼板管壁內的錫珠被吸到鋼板背面,所以下一片基板進來印刷時,錫珠就會黏在上面了。

有嘗試過將清潔真空力道減少,但又會造成FLUX沒辦法清潔乾淨,而導致印刷橋接。

Ben;
這個問題已經超出了我的能力範圍,等看看會不會有好心人來回答吧!
或是到Facebook討論區尋求幫助。https://www.facebook.com/groups/researchmfg/

樓主您好!我學習了。能請教一下計算錫膏用量的方法嗎?感謝!Shirley

Shirley;
錫膏量的計算基本上是計算焊接的體積,如果是SMT零件,要計算零件腳四周側面吃錫的三角形體積,焊腳下面的體積暫時可以忽略;而paste-in-hole的零件,要計算PTH的直筒體積減去零件腳的直徑體積,依照IPC的要求至少要填滿75%。而真正的錫膏印刷量需要留意助焊劑(Flux)的比率,因為錫膏溶化後,助焊劑是不會被計算入最終的焊錫量的,這個要看每家錫膏的成分,最終所剩餘的金屬焊料可能只有原來錫膏的50%而已。網路上有很多人的經驗分享,可以自行Google一下【錫膏量 計算】就可以了。

大家好:
请问,半自动锡膏印刷机在印刷软PCB板的时候,怎么去定位软PCB板,因为PCB板只有0.28mm厚度。而且,PCB板的大小不同。急!

jean;
簡單的做法,一般會把軟板用可重複使用的雙面膠貼在PCB上印刷錫膏貼片並過爐。
量產的作法會製作托盤,將FPC放在托盤上做定位,托盤可以做定位光學點,讓錫膏印刷機及貼片機可以辨識定位。當然如果FPC本身就可以設計定位光學點最好。

问题追加:
关键是如何定位,每次更换PCB板都要与印刷钢网对位,如今考虑用弹性PIN针定位PCB板的孔,可孔位要有调节功能,不知如何设计?另外,请问一般钢网所能承受多大阻力的弹性PIN针呢?因为考虑到钢网很薄!非常感谢您的帮助!

Jean;
如果使用托盤,一般都會使用上下拖盤,這樣才能固定軟板,定位方面一般使用定位PIN,因為貼件的地方通常都會加補強板,有一定的厚度,細節有點忘記了。

你好!想請教一下現在最薄的鋼板(stencil)能做多薄?

Leo;
Stencil最薄能做多少我不知道,但有見過0.07mm的。
Stencil太過於薄反而會失去錫膏印刷的能力。

~”~ … 我剛應徵到 錫膏印刷作業員 用的是 https://cbu01.alicdn.com/img/ibank/2013/022/142/910241220_898673249.310×310.jpg … 像這網路圖片的半自動錫膏印刷機 我比較麻腦的是一開始校對鋼板跟電路板位置 有時會被唸 金手指走位了 有時又說超出綠線了 有 IC 位置偏了 … 到底 … 標準是 印刷後 除了不要碰到白線 黑線 … 怎樣才算置中咧

銘韓,
老實說,你所說的金手指走位、超出綠線、IC位置偏,這些似乎都不是錫膏問題,或是你想表達的是這些零件的錫膏偏位?
錫膏印刷的重點就是印刷置中,還有錫膏量的管控。

補充一下給Ben的回覆,要知道是不是stencil的問題,可以改使用手動配合專用清洗劑來清潔試試,就知道是不是Auto模式下真空力道的問題。

你好,我想請問SMT問題

錫膏刷完到打件機打件到PCB上,零件是如何固定在PCB的呢?
是錫膏有黏性將零件黏住嗎?

天天,
就如同文章中說的錫膏類似牙膏可以稍微黏住電子零件使其不至於在電路板於軌道中移動時受震動偏移。
但是還未重新熔融的錫膏還不能完全黏住零件,所以原則上不建議將電路板拿離開軌道,否則零件還是會掉下來的。

大大您好,想請教您關於SMT印錫階段的問題
condition:全自動上錫,基板厚:0.54mm, stencil厚0.08mm,solder paste:type-5,vacuum block layout:6*6,印錫壓力與刮刀數度皆降至最低規
issue:在印錫時發現基板center區無法與stencil緊密貼合,懷疑在process中有warpage 的現象,導至錫膏有溢流造成bridge,而嘗試將機台頂板的壓力加大,讓vacuum block與stencil間的間距縮小都無法解決此一現象,甚至有發生鋼板大量殘錫的現象。
–>想請教大大此一狀況可能的原因及解決的方向,感謝

Jeff,
你有做載具嗎?0.54mm的板子過完第一面一般都會彎曲變形。
如果做第一面就有問題,那你應該量一下空版的變形量,追蹤一下量過板子的錫膏印刷結果。
只有中間區域無法與stencil緊密貼合,你應該看看你的supporter是否恰當,另外可以稍微適量增加刮刀的壓力。鋼板的張力也要檢查。

大大您好,我的印錫機構僅分三層,上鋼板,中為基板,下為有簍空分佈的吸真空平台(vacuum block)
不太明白您說的載具是指?另supporter是指?

Jeff,
所以你用的是MPM?真空塊就是supporter了,你的真空塊中間的地方應該沒有支撐,可以考慮板子中間附近找位置作支撐,這樣才能確保中間位置的平整。

Please, for stencil acceptance spec, which is he the minimum and maximum height for 3 mils, 4 mils and 5 mils stencils?

Yoshiya,
I’m thinking you ask the thickness of stencil. If yes then my personal idea that you may follow the JIS or any industrial specification for the thickness of stencil. For example, you may check the JIS specification for it. Anyway, if there is special requirement then follow the agreement.

Dear Sir, thank you for your answer. I think I did not explain better. Let´s try again.
I have 1 stencil with 4mils thickness and I´d like do test if it is good or not regarding solder paste transfer so, I must print 1 PCB and measure the solder paste height and volume. Special related with height, for example:
4 mils stencil must measure 3,5 mils to 4,5 mils . I just to know the spec (minimum and maximum variation)

Yoshiya,
No. There is no specification for the thickness of solder paste printing. You shall check by yourself to see the printing result is good or not. Basically you can measure the mean value and standard deviation to see it meet your requirement or not.You shall know the how much volume of solder paste will make good or poor solder. As recommendation that you shall choice the critical component to check the solder paste printing result.

Thak you so much!!!


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