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      5G領域CCD印刷機印刷過程中的關健因素控制

      5G領域CCD印刷機印刷過程中的關健因素控制

      2020-08-10 09:38

      據研究及實際經驗確定影響細間距元件錫膏印刷品質的因素有:工藝硬件、工藝參數、鋼網底部清潔機構、環境、機器條件、培訓等。
       本文將通過介紹下面的幾點關鍵因素,幫助讀者在可制造性設計,材料的選擇,工藝的控制等方面加深理解,并能夠在生產實踐中很好的優化控制精細間距元件的印刷工藝。
        
       錫膏的選擇                         
       PCB的可制造性設計
       印刷鋼網的設計和制作     
       使PCB 獲得平整支撐的夾具
       刮刀的選擇印刷錫膏檢查

        

       一、錫膏的選擇
       錫膏屬于非牛頓流體,決定它印刷特性的主要是粘度和金屬顆粒的大小及分布。它的粘度不是固定不變的,會隨著剪切力和剪切速度的增加而降低,如下圖所示:

       

       使用粘度不當的錫膏會出現少錫或多錫,甚至連錫等印刷缺陷。需要注意的是錫膏的粘度受溫度的影響非常大,當溫度升高10 攝氏度錫膏的粘度將降低到原來的一半!另外錫膏中金屬成份的含量也會對錫膏的粘度有影響,0.5%的變化其影響程度就很大。
       影響錫膏印刷性能的另一主要因素就是其中金屬顆粒的大小。IPC 按照金屬顆粒的大小范圍給錫膏分成了1~6 類,如下表:

       二、PCB的可制造性設計
       影響PCB可制造性的因素有:
       1、阻焊膜的厚度       
       2、尺寸的穩定性         
       3、通孔的可靠性
       4、基準點的質量       
       5、抗扭曲變形的能力     
       6、PCB 板的平整性
       7,元器件和導線的布局 
       8、焊盤的平整性

       

       (上圖:間距為12Mils焊盤為8Mils的器件,阻焊層移位)
       阻焊膜的厚度及精度,基準點的設計及質量,元器件和導線的布局,尺寸的穩定性,以及在印刷過程中對于PCB 的操作控制等,都對印刷工藝產生影響。
       阻焊膜的厚度會影響焊盤與印刷鋼網之間的間隙,阻焊膜太厚會導致全自動錫膏印刷機在印刷時焊盤和鋼網之間不能密封而使錫膏被擠到鋼網底部形成錫珠或橋連。一般采用液態定影(LPI)獲得的阻焊膜厚度為0.2~0.7mil,采用干膜法(DY)獲得的厚度會較厚,為0.3~3mil,而印刷(SCP)獲得的厚度0.5~1.5mil。有時一些金屬化孔被阻焊膜堵住,注意這些通孔不要離細間距元件區域太近,否則因為PCB 不平整而導致上述印刷缺陷。
        
       三、印刷鋼網的設計和制造
       比較好的鋼網設計能獲得較好的錫膏傳輸效率,當然必須在印刷工藝處于穩定且可控條件下。錫膏傳輸效率是指使用鋼網印刷實際獲得的錫膏量與理論錫膏量之比。根據以下經驗曲線:

       

       網板的厚度變的異常重要,當我們使用0.08mm厚度的網板時,必須注意一個事項:
       更薄的網板無法為同一PCB板上的其它類型元件提供充足的焊膏,這需要我們更加仔細的計算各器件開口的面積比和寬厚比。
       階梯鋼網是在一塊鋼片上制作出厚度要求不同的鋼網,通常階梯的厚度不超過鋼片厚度的一半,對于階梯向下的鋼網建議使用橡膠刮刀,對于階梯向上的鋼網,階梯在鋼網和PCB焊盤間要適當過渡,但在設計上盡量避免階梯邊緣0.5mm內的01005、0201、CSP等細間距器件。

       

       四、使PCB 獲得平整支撐的夾具
       固定的整板支撐不能將板頂起超出印刷表面,也不能讓板在印刷過程中移動。如果基板在印刷機中不能獲得平整的支撐,錫膏在鋼網上刮刀區域內會刮不干凈,時間長了變干,造成印刷缺陷,影響印刷品質。

       

       

        

       (上圖,4G手機PCB板與印刷機真空腔體定位)
       DESEN公司生產的德森印刷機已經開發出針對復雜的高混合裝配的電路板,撓性電路板,陶瓷基板及晶圓印刷支撐的解決方案,還可以根據客戶不同的應用要求制做工裝治具,幫助解決復雜情況下錫膏印刷的問題。
        
       五、全自動印刷機刮刀的選擇
       對于細間距元件的錫膏印刷一般選用印刷角度為45或55的金屬刮刀,材料為不銹鋼片。刮刀的長度要求盡量接近于印刷板的尺寸,如使用過長的刮刀,則必須設置更大的印刷壓力,帶來如下問題:
       1) 刮刀和印刷鋼網很快被損壞;
       2) 由于過高的印刷壓力會減少錫膏的傳輸體積并可能引起橋連;
       3) 錫膏殘留在鋼網上,不能被刮干凈,助焊劑成份揮發導致錫膏變干,影響印刷品質。
       因此刮刀頭部的設計結構與刮刀的下壓深度(即刮刀壓力)變的非常關?。?/p>


       六、印刷錫膏檢查
        SMT高精密印刷帶來的另一個難點在于印刷后的錫膏檢查,靠人工是無法做到的,必須使用SPI進行全檢;德森全自動印刷機與SPI形成閉環反饋系統,利用SPI反饋的數據,可實現對印刷產品的實時監控,自動控制錫膏印刷機進行X、Y和?值修正,并根據預設值觸發自動清潔擦拭,實現無人干涉印刷。
       多方試驗證明,產品的60-70%不良來自于印刷環節,所以只有嚴格管控印刷環節中的各要素,才能使印刷品質進一步提升,進而提升良率!

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