印刷模板设计(1)

焊接技术知识东莞新进电子有限公司印刷模板设计及制造技术随着SMT免清冼焊接技术的发展及环境保护意识的日益增强.免清冼技术及材料得到了日益广泛的应用.在电子生产领域,名免清冼的应用已得到广泛的认同及推广.免清洗即指采用免冼焊焊锡膏或免冼助焊剂,回流焊接后不需清冼的工艺技术,它不是指在印刷过程中不对模板进行清冼.它要求回流后,PCB上的助焊剂残余物要小.首先,它需要强调的是SMT与传统的DIP波峰焊不同的是清冼工艺不只是清冼PCBA上的助焊剂无残余物,还要清冼PCBA上的锡珠.采用免清冼工艺后的锡珠是一个主要缺陷.但是一张设计合理,制造工艺各当的模板,对控制锡珠和产生有着非常衙要的作用.总之,锡珠不但影响PCBA的外观,而且对电气性能的可靠性存在潜休的危险,预防锡珠的产生是SMT工艺采用免清冼材料各质量控制过程中的衙要课题.影响焊膏模板释放到PCB焊盘上效果的三外主要因素是﹕‧模板开口的宽度比(AspectRatio)/面积比(AreaRatio)‧模板开品的形状‧模板开口孔壁的粗糙度一般模板设计的开口尺寸(面积)比PCB焊盘的尺寸(面积)小.适当减小开口尺寸和模板的不同开口形状,对减少回流焊接后的锡珠﹑桥接等缺陷有很大的帮助.开口有一个最小的圆欠有利于减少锡珠的产生并有利于模板的清冼.一﹑宽度比/面积比(AspectRatio)/AreaRatio)宽度比=开口的宽度/模板的厚度=M/T面积比=开口的面积/开口孔壁的面积=(L×W)/【2×(L+W)×T】宽度比/面积比是焊膏印刷后焊锡膏释放到PCB焊盘上效果的主要因素之一.一般要求宽度比＞1.5,面积比＞0.66.二﹑一般印焊膏模板一口设计(见附表一)三﹑印焊膏模板开口修改方案1.LeadedSMD(Pitch=1.3~0.4mm)宽度一般缩窄0.03~0.08mm,长度一般缩窄0.05~0.13mm。2.PBGA(PlasticBGA)开口直径一般缩小0.05mm.3.CBGA(CeramicBGA)开口直径一般扩大0.05~0.08mm,或者采用厚度为0.2mm的材料4.BGA和CSP对于圆焊盘,模板开口设计成方形开口,边长等于或者小于0.025mm焊盘直径.对于方形开口,四角形应有一个小圆角.对于0.25mm方孔,圆角半径为0.06mm;对于0.35mm方孔,圆角半径为0.09mm。SDL-13-07-01-00焊接技术知识东莞新进电子有限公司5.CHIP件开口四﹑印刷模板开口设计五﹑模板制造1.模板材料(Sheetmaterial):化学腐蚀和激学切割一般用不锈钢薄板材料,特殊要求用塑料.电铸成形,一般不硬镍.2.外框(Frame):外销框(铝框)尺寸一般印刷机说明中规定的尺寸而定允升吉铝框是专门设计的高级铝合金框,硬度高,表面光亮,清洁后不易积存残余溶液.允升吉铝框规格如下﹕3.丝网(Mesh):用于模板张网用的丝网材料,是保证印刷精度及长期使用精度﹑寿命的关键材料.高要求模板丝网,大多数采用不锈钢材料,少数用聚脂材料.不锈钢丝网的优点是张力大,平整度好,不易变形,使用寿命长﹔所印焊膏或胶水的厚度均匀一致,更重要的是不锈钢丝网与非金属丝印相比,热膨胀系数与不锈钢片及铝合金非常匹配,特别适合日益普及的模板自动清冼机在清冼过程中高温/高压及超声波的冲击;也可经受运输过程中不同地域温差而产生的热胀冷缩的影响;其缺点是对粘胶剂的要求较比非金属丝网高,成本高.4.粘胶剂(Adhesive):模板用粘胶剂必须具备粘剂强度和抗剪切力大的特性并且耐溶剂﹑耐高温.允升吉公司采用的粘胶剂是经过反复研究﹑试验的模板专用粘胶剂,粘接强度高,剪切强度大,能经受目前所有清洁剂的清洁,并可耐60摄氏度高温.5.模板制造技术(1)化学腐蚀(ChemicalEtch):用照像制版及图形转移到钢片的两面;两面图像转移并用工艺销钉精确定位;图形曝光显影;开口图形考虑到腐蚀因素(EtchFactor)应缩小;钢片越厚,侧腐蚀(LateralEtch)愈严重;把两面带有图形的抗蚀膜钢片放入化学液体中腐蚀成形,最后去掉抗蚀膜,制成所需开口的模板.因为腐蚀固有有侧腐蚀及粗糙度较大的问题,使得其在开口宽度控制及粗糙度方面有其固有的不可逾越的缺陷,使得在免清洗要求开口精度高且粗糙度小的领域基本上处于淘汰的状况(2)激光切割(LaserCut):直接利用PCB设计文件产生Gerber/Hpgl等格式文件,用CAM软件按客户要求编辑处理后直接进行切割,不需要照像制版和图形转移等工序.由于激光切割是只从一面切割.开口孔壁自然形成一个3°~5°的微小的锥度.一般在印刷面的开口尺寸比与PCB接触的面积的尺寸小.激光切割的孔壁粗糙度Rz≦3μm.激光切割的特点决定了其性能价格比目前最普遍采用的制造方法.(3)电铸(Electroform)电铸是用加成方法制造模板的技术.它是通过电铸使金属电沉积在铸模上制成或复制金属的过程.加工过程大致是﹕在芯模板(感光膜)上电沉积坚固的金属镍层,然后将它们SDL-03-07-02-00统计技术应用东莞新进电子有限公司分离形成所需模板,其形状和粗糙度与芯模相似,电铸模板与芯模的尺寸误差一般控制在±2.5μm,粗糙度Ra≦0.1μm.(4)混合技术(Hybrid)当同板上既有普通间距的器件又有精细间距的器材时,可采用混合技术加工模板,普通器件的焊盘漏孔用化学腐蚀法,精细问距器件焊盘的漏孔用激光切割方法.(5)梯形开口(TrapezoidalAperture)梯形开口有利于焊膏的释放.化学腐蚀洗不能形成自然锥度.对于激光切割或电铸法,梯形开口是自然形成的.(6)其它(AdditionalOptions)为了便于焊膏从开口孔壁骨释放,需要使开口孔壁更加光滑,孔壁粗糙度进一步减少有两种方法可供选择﹕‧拋光(Polishing):它是减成的过程.有化学拋光(ChemicalPolishing)和电化学拋光‧镀镍法(NickelPolishing):加成方法6.模板固定(StencilMounting)(1)模板开口图形在钢网片中的位置模板开口在钢片中的中心或偏移一定距离.用PCB外形或对位标记(FiduicalMark)作定位参考.(2)钢片相对外框的位置钢片居中张网时,能达到最好的稳定均匀可靠性的机械张力和印刷效果.一些特殊的印刷机,钢片需偏移中心一定距离(3)其它(Other)除非客户特殊说明,一般‧从外框内边到钢片外边缘距最少距离为20mm(0.75inch)‧粘胶剂的粘接宽度一般为18~25mm‧钢片粘接部分的内边距开口部分最少为50mm(2.0inch),以满足焊膏的趣放和刮刀行程要求‧张网力≧30N/cm,不均匀度小于±5N/cm六﹑SMT模制作要求(附表一)七﹑SMT模板检验报告(附表二)八﹑总结SMT免清冼技术是一项新的工艺.需要广大工艺技朮人员认真细致的试验,结合不同材料﹑设备及工艺条件,选择适合本单位工艺条件的模板开口设计方案.本文推荐的开口设计形状及尺寸是人们长期以来工作经验的积累,但仍需广大读者根据本单位的实际情况进行深入SDL-03-07-03-00统计技术应用东莞新进电子有限公司抽样方式;1)标准型。1)调整型。3)挑选型。4)边续生产型。1．计数调整型抽样检查﹕美国军用标准MIL-STD-105E(D)日本工业标准JISZ9015国际标准ISO2859国标GB2828-81调整型抽检方案的特点﹕消费者可以调整抽样检查的宽严程度﹐在一般情况下使用”正常检查”方案﹔当抽检结果表明产品质量水平明显变好时﹐则转到”放宽检查”方案﹐当抽检结果表明产品质量水平明显变差或生产不稳定时﹐转换到”加严检查”﹐从而促使生产者提高产品质量。1)产品质量水平。过程平均不合格率﹕P=K批产品中不合格的总数/K批产品总数缺陷及不合格品的分类﹕调整型方案是根椐缺陷的重要性﹐缺陷对产品功能受到影响的程度而划分为致命缺陷﹐严重缺陷及轻微缺陷三种类型。2)接收质量水平及检查水平。a.接收质量水平又称合格质量水平。简称AQL。AQL一般用不合格品率或每100单位缺陷数表示。AQL确定方法﹕根据用户的要求。根据过程平均根据缺陷级别。由供求双方协商。b.检查水平﹕ISO标准规定了七个检查水平﹐即特殊S-1,S-2,S-3,S-4四级和一般I.Ⅱ.Ⅲ三级。3)ISO抽检方案的构成﹕ISO2859标准主要由下列表所构成:a.转换规则表b.抽样安码表c.抽样方案表d.放宽检查界限表4)抽样表的使用步骤﹕a.首先决定质量标准﹐即具体规定产品合格与不合格的标准b.选定接收质量水平AQLc.决定检查水平d.选择抽检形式e.决定检查的宽严程度f.形成检查批量﹐并决定批量大小(N)g.根据批量和检查水平查得子样字码。再根据子样字码及确定的AQL,求抽检方案SDL-03-07-06-00统计技术应用东莞新进电子有限公司h.按规定抽取子样﹐并检查子样﹐统计不合格品数或缺陷数。i.判定本批是否合格﹐(不合格品数D≦AC时合格﹐D≧RC时不合格)。注﹕放宽检查中。AC＜D＜RC。则本批合格﹐下批转为正常称”附条件合格”j.按转换规则决定下一批采用的抽检方案的宽严程度。五﹑全面质量管理的基本方法最基本就是按照PDCA管理循环原理﹐不断地进行循环﹐PDCA是美国质量管理专家戴明提出的﹐又称戴明循环。P:(plan)计划。D:(do)实施C:(check)检查A:(acction)处理。PDCA四个阶段﹐八个步骤。充分运用了七种工具。P阶段﹕1)寻找问题2)寻找产生问题的原因(4MIE)3)找出主要原因4)制定措施计划(5WIH)D阶段5)执行措施计划。C阶段6)检查执行效果。A阶段7)巩固成绩﹐进行标准化8)寻找遣留问题为下一个提供依据SDL-03-07-07-00焊接技术东莞新进电子有限公司焊接技术焊接是制造电子产品的重要环节之一﹐如果没有相应的工艺质量保证﹐任何一个设计精良的电子装置都难以达到设计指针。在科研开发﹑设计研制﹑技术革新的过程中﹐不可能也没有必要采用自动设备﹐经常需要进行手工装焊。在大量生产中﹐从元器件的选择测试﹐到电路板的装配焊接﹐都是由自动化机械来完成的﹐例如自动测试机﹑组件清洗机﹑搪锡机﹑整形机﹑插装机﹑波峰焊接机﹑印制板剪腿机﹑印制板清选机等﹐已经开始在国内推广。这些由计算器控制的生产设备﹐在现代化的大规模电子产品生产中发挥了重要的作用﹐有利于保证工艺条件和装焊操作的一致性﹐提高产品质量。一﹑焊接分类现锡焊的条件1﹑焊接的分类焊接技术在电子工业中的应用是非常广泛的﹐图5-12所示是现代焊接技术的主要类型。在电子工业中﹐几乎各种焊接方法都要用到﹐但使用最普遍。最有代表性的是锡焊方法。锡焊是焊接的一种﹐它是将焊件和熔点比焊件低的焊料共同加热到锡焊温度﹐在焊件不溶化的情况下﹐焊料熔化并浸润焊接面﹐依靠二者的扩形成焊件的连接。其主要特征有以下三点﹕(1)焊料溶点低于焊件﹔(2)焊接时将焊料与焊件共同加热到锡焊温度﹐焊料熔而焊件不熔化﹔(3)焊接的形成依靠熔化状态的焊料浸润焊接面﹐由毛细管作用使焊料进入焊件的间隙﹐形成一个结合层﹐从而实现焊件的结合。冷压焊不加热超声波焊爆炸焊电阻焊储能焊加压焊加热到塑性脉冲焊(加热或不加热)商频焊扩散焊对焊接触焊点焊加热到局部熔化锻焊缝焊磨擦焊电渣焊等离子焊电子束焊手工焊金属焊接熔焊电弧焊埋弧焊(母材熔化)激光焊气体保护焊热剂焊气焊SDL-02-13-01-00焊接技术东莞新进电子有限公司手工烙铁焊锡焊浸焊波峰焊注﹕软锆焊﹕焊料再流焊熔点＜450℃软锆焊﹕焊料硬点＞450℃火焰锆焊铜焊银焊锆焊碳弧锆焊(母材熔化﹐电阻锆焊焊接熔化)高频感应锆焊真空锆焊2﹑锡焊必须具备的条件进行锡焊﹐必须具备的条件有以下几点。(1)焊件必须具有良好的可焊性。不是所有的金属都有良好的可焊性﹐有些金属如铬﹑钼﹑钨等的可焊性就非常差﹔有些金属的可焊性又比较好﹐如紫铜等。在焊接时﹐由于高温使金属表面产生氧化膜﹐影响材料的可焊性﹐为了提高可焊性﹐一般采用表面镀锡﹑镀银等措施来防止表面的氧化。(2)焊件表面须保持