印刷行业--印刷不良的原因分析及对策dery

書式設定, 書式設定,第 2 ,第 3 ,第 4 ,第 5 ,*,印刷不良的原因分析及对策,2006年10月25日,南京熊猫日立有限公司,Page,2,代表电子产业的最先端机器,数码相机,手机,环保车,电子产业,与,锡焊贴装技术,是并存对等的关系,锡焊贴装技术,成就电子产业。,体积（,mm,3,),97,96,99,98,03,02,01,00,04,元器件封装技术,RoadMap,05,（年）,10,1,0.1,0.01,60,40,20,普及率,（）,QFP0.5QFP0.4CSP0.5CSP0.4,电解电容 接插件 其他,不规则部品,高,功能化,复合化,微细间距化,（2010年） CSP0.15,化,CHIP,元器件,体积普及率趋势概念图,0603,1005,1608,0402,W-CSP（WLCSP）,3,维,MCM,3,元器件封装技术,RoadMap,元器件封装技术,RoadMap,电解电容,BGA/CSP,1005,细间距化焊膏量小,细间距化焊膏量小,多,功能化焊膏量大,不规则元器件,CSP,：,0.5 0.4 0.15,Chip,：,1005 0603 0402,元器件封装技术,RoadMap,焊接的定义,把低于母材融点温度可以,溶化的溶加材溶化、添加到,连接部位使其溶到母材内,焊锡膏：金属的接合中使用融点,450,以下,的接合材料,焊接,压焊,钎焊,（硬钎焊）,通过热把母材和焊条溶化后连接,把母材加压（加热）后连接,钎焊,（软钎焊）,融点,450,以上,属于“金属焊接,”,焊接,钎焊,融点,450,未满,钎焊,（软钎焊）,焊接的特征,因不需要溶化母材可以用低温连接，所以母材的,材质变化、尺寸变化少。,容易连接异种母材。,可以实现密封性的连接。,可以连接微小部位。,可以同时连接多个点。,可以应用到组装,加工技术上。,因具有其他的连接方法中没有的许多优秀的特征而被不断地使用,现代的电器,电子器械的连接中不可缺少,氧化膜,氧化膜,焊膏和,Cu,的表面被氧化膜覆盖,CU,Sn,Ag,Sn-Ag-Cu,焊膏,加热使焊膏被 熔化，但是氧化 膜却成为了障害,助焊剂将氧化膜除去，相互之间能够直接接触,焊膏中的,Sn,扩散形成合金层。同时，,Cu,也溶到焊膏中,液体状氧化物,合金,层,除去,氧化膜的作用,还原作用,焊膏界面的张力降低,液界面形成,防止,再次氧化,氧气被隔离,助焊剂的作用,焊接的过程,元器件温度差,引脚翘起变形,贴片偏离,浸润性低下,位置偏离,焊膏量过少,焊膏量过多,因素,不良内容,表示与不良内容相关的主要因素,桥连,无焊膏,位置偏离,引脚翘起,焊膏未熔化,移行,立碑,锡珠,不良内容,及其原因,焊膏量过多,焊膏量过少,印刷,偏离,贴装偏离,引脚翘起变形,表面温度差,浸润性低下,印刷,机,印刷条件,印刷,网板,贴片机,回流炉,回流焊条件,基板,焊膏,元器件,刮刀构造,刮刀运行的平行度,网板与基板的平行度和间隙,网板与基板的定位,基板的固定精度,离网机构,机械刚性和精度,刮刀硬度的选择,刮刀的角度,刮刀速度,印刷压力,离网特性和速度,选择接触,/,非接触式印刷,网板厚度,网板开口面积,网板开口形状,网板断面形状,网板材料,网框的变形,网板张力,引脚变形检测,基板、元器件识别精度,重复精度,贴片精度,贴片元器件精度,贴片角度,贴片高度精度,加热容量（热量）,加热方式,温区数,炉内温度分布,传送带速度,氧气浓度,温度曲线检测传感器,传动带速度,预热、回流焊温度设定,生产节拍（块,/,分）,基板的变形,基板分割部位的设计,识别标记形状和表面粗糙度,焊盘面的凹凸和阻焊层厚度,焊盘尺寸和焊盘精度,表面腐蚀（保管状态）,焊盘的表面处理材质,丝印层、文字印刷高度,基板尺寸和基板精度,粘着保持时间,粘度,Ti,值,颗粒直径,颗粒分布,颗粒材质,助焊剂特性和含有量,环境温度,元器件配置和贴装密度,引脚表面的腐蚀,引脚材质和表面处理,引脚间距和引脚数,元器件的热容量,元器件的电极尺寸和间距,引脚翘起和变形,不良内容,和各种贴装装置器材的关系,检查,回流炉,贴装,修正,将元器件贴装到基板上的焊膏面上,加热将焊膏熔化使元器件连接到基板电极上,确认基板和元器件的连接是否牢固,修正焊接上的不良情况,保管,搅拌,印刷,将焊膏和助焊剂均匀地混合起来,通过网板，将焊膏印刷到基板上,70%,的贴装不良是在这个过程中发生的,回流炉焊接的过程,冰箱,温度,：,37,焊膏,保管,开封,焊膏,取出,焊膏,回到室温（,2,小时左右）,达到室温时开封,粘度,的稳定化,低温下开封焊膏将吸湿发生结露，从而引起锡珠以及使得焊膏的寿命降低。,焊膏管理方面的基本事项,焊膏的保管和开封,搅拌过剩时,渗透,塌陷,搅拌不足时,缺锡,无焊膏,搅拌良好时的印刷状态,焊膏,25,左右（目标）,手动搅拌,减少人为的差异，设定目标，减少空气的混入,自动搅拌,不同设备搅拌时间不同，第一次搅拌和再次搅拌的搅拌时间不同,搅拌对印刷的影响,混入,空气,混入,水分,焊膏飞散、发生塌陷,锡珠,桥连 缺锡,预热,回流炉,焊膏劣化使得 印刷性能降低焊膏粉末被氧化,发生印刷缺锡 和印刷后无焊膏,连接强度降低,焊膏,印刷,后对贴装的影响,对焊膏的影响,搅拌时混入空气、水分的后果,刮刀,网板,行程（刮刀速度）,刮刀离开,滚动,刮刀压力,开口部位,助走,距离,焊膏,3mm,表面,气孔,内部,气孔,混入空气,传感器,焊膏,分离,防止,空气的混入,内部,无气孔,表面,无气孔,不引起气孔 刮刀,内部,气孔,不同的刮刀对气孔的影响,刮刀,滚动,网板,焊膏的拖带,焊膏的残留,焊膏的残留现象使得焊膏量过多,通过刮刀动作，改善焊膏残留的现象,发生残留,防止,残留,改善,刮刀方向,通过刮刀动作防止过多的焊膏量,网板,行程（刮刀速度）,刮刀离开,滚动,刮刀压力,间隙,焊膏,发生填充偏离、渗透、缺锡,填充偏离量,网板,a,b,防止填充偏离、渗透、缺锡,必须有离网机构,间隙,非接触式（有间隙）,接触式（无间隙）,改善,开口部位变形,开口部位,通过接触式印刷法改善印刷,网板,离网特性,行程（刮刀速度）,滚动,刮刀压力,位置精度,焊膏,PCB,离网时间,离网距离,通过离网特性改善印刷状态,【,HG,刮刀,】,145,159,162,157,154,168,53,89,99,97,90,102,104.1,119.6,126.3,125.6,118.7,126.1,0,30,60,90,120,150,180,210,240,0603chip,1005chip,1608chip,2012chip,QFN,其他,m,MAX,MIN,Ave,【,钢刮刀,】,183,180,174,193,181,221,0,72,96,80,54,96,105.8,117.2,121.9,123.0,115.8,121.8,0,30,60,90,120,150,180,210,240,0603,1005,1608,2012,QFN,其他,m,MAX,MIN,Ave,构造,HG,刮刀,钢刮刀,钢刮刀的构造和印刷性能,良好,的印刷,缺锡,渗透,塌陷,偏离,拉尖,凹陷,印刷不良,的主要事例,缺锡现象及其影响,连接强度不足,和剥离的原因,缺锡现象,焊膏量,焊膏体积,2,（ ,1,）,1.2,（ ,2,）,焊膏体积,1,假设助焊剂所占焊膏的体积比为,50%,2,填充率假设为,80%,引脚,必需的焊膏量,1/4,缺锡现象,发生缺锡的原因及改善,确认网板开口部位有无附着焊膏,开口部位的面壁凹凸大,开口部位的面壁凹凸小,开口部位的角是直角,开口部位的角是,R,形状,印刷,停止时间长网板开口部位的助焊剂发生硬化，开口部位将被堵住,实施清洁，或者在刚开始印刷的时候进行往返印刷,附着以后，通常的自动清洗是难以去除的，必需用手清洗,容易发生缺锡的开口部位,难以发生缺锡的开口部位,2/4,因素,改善,填充不足引起缺锡的原因及其改善,确认刮刀运行的平行度,印刷压力,低,高,印刷角度,小,大,凹陷量,多,少,3/4,焊膏搅拌不足引起滚动不充分,焊膏劣化引起粘度高、附着力降低,贯彻对焊膏搅拌的管理,贯彻对焊膏时间的管理,印刷压力,刮刀速度,高,低,慢,快,工作台,刮刀,确认印刷机的精度,确认印刷条件,刮刀速度和印刷压力的关系,因素,改善,焊膏,离网特性引起缺锡的原因及其改善,4/4,离网时间,离网距离,有的离网特性会引起缺锡。 选择符合焊膏特点的离网特性，能够防止缺锡的发生。,缺锡迹象,离网,渗透现象及其影响,锡珠,电极间桥连,扩大,1/4,预热后塌陷多,的焊膏在预热,阶段发生桥连,渗透现象,发生渗透的原因及改善,确认印刷工作台是否倾斜,工作台,网板,网板和工作台不平行,印刷,工作台,印刷,工作台,升降螺母,升降轴,4,根,同步皮带,升降电机,升降,精密,升降导轨,升降装置和电机,升降,耗材,随着时间的推移发生劣化，引起工作台倾斜,无耗材构造能够防止工作台的倾斜,2/4,发生渗透的原因及改善,确认间隙,焊膏方面因素,过度搅拌使得粘度低下,粘度低,Ti,值低,对焊膏进行改善,确认基板支撑夹具和印刷压力,印刷,工作台,基板,P,基板,支撑,基板,支撑夹具的距离（,p,）,太大，印刷时基板是否发生变形。支撑夹具的高度是否均一。,压入力,高,低,印刷压力,低,高,F,F,印刷压力,3/4,印刷压力是否高,发生渗透的原因及改善,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,100,200,300,400,滚动不良,渗透 缺锡 小,渗透 缺锡 小,渗透 缺锡 小,滚动不良,滚动良好,滚动不良,滚动不良,滚动良好,渗透 缺锡 大,渗透 缺锡 大,滚动良好,渗透 缺锡 大,滚动良好,渗透 缺锡 大,BUMP,印刷,的理想领域,(,使用,VELLA,网板）,Ti,值,粘度,Pa,s,0,量小,拉尖大,一般,的,SMT,印刷,4/4,焊膏的特性,塌陷（桥连）的现象及其影响,锡珠,电极间桥连,放大,印刷,时,发生桥连,塌陷现象,1/2,发生塌陷（桥连）的原因及改善,焊膏方面因素,确认基板支撑夹具和印刷压力,与渗透的改善方法相同,基板,焊盘之间阻焊层的有无,网板,基板,焊盘间无阻焊层,焊盘间有阻焊层,容易塌陷,难以塌陷,网板表面的凹凸和附着焊膏的影响,凹凸,的改善和清洁,焊膏,2/2,偏离的现象及其影响,锡珠,桥连,无铅材料在偏离,状态下焊接,电极露出,放大,偏离现象,无铅材料没有,自动扶正功能,1/,7,偏离的现象及其改善,无偏离的印刷,偏离,30m,的 印刷,偏离,500m,的印刷,偏离,0603 Chip,的印刷,回流焊以后的状态,能够看到露出的电极,无铅焊膏正确印刷到电极上能够防止不良的发生,2/7,偏离的现象及其改善,3/7,网板的张力因素,网板张力弱时向印刷方向偏离,印刷方向,印刷方向,网板的偏离方向,网板的偏离方向,制作网板时对张力进行管理,定期,管理张力,张力的管理,使用,开始时的值,使用中,的値,比较管理使用开始时和使用中的数值,偏离的现象及其改善,网板和基板的定位机构,网板夹紧,网板 支撑台,CCD,摄像头,基板,CCD,摄像头移动方向,网板,X,Y,印刷,工作台,基板,网板,偏离量,无偏离,有偏离,重复识别精度：,2.5,m,网板是固定的，基板通过,Z,轴可动,摄像头可动、光轴是同心的,网板支撑台和印刷工作台的平行,定位软件和照明技术,机构,改善,的要点,4/7,偏离的现象及其改善,2,点,识别,4,点,识别,识别定位点,识别定位点,基板,尺寸不一致的原因,对于拼板、变形基板，采用均等定位方式进行改善,识别定位点,8,点,识别,采用增加识别点数，将偏离量平均分配的定位方式进行改善,一般方式,5/7,偏离的现象及其改善,印刷,机的刚性和构造的影响,框架的刚性如果不够强，机械部品的稳定性就不能保证,采用高刚性一体化本体,采用适应基板形状的边夹构造,6/7,偏离的现象及其改善,设备引进时的确认方法,初次印刷状态,在初次印刷状态上重复印刷,重复印刷以后，没有桥连、缺锡、印刷形状粗等的现象，能够初步确认设备的识别精度、机械精度,7/7,拉尖现象及其影响,锡珠,桥连,放大,印刷,功能、精度、,印刷,机条件和网,板、焊膏的关系,中发生,1/4,拉尖现象及其改善,改善焊膏的特性,放大,放大,通过对粘度、,TI値等,的焊膏特性的变更改善拉尖情况,2/4,拉尖现象及其改善,与网板的开口形状的关系,面,壁凹凸,开口斜度,现象,拉尖,角部,R,的有无,2,3,或者,3,5,T,T,锥形,倒锥形,细,粗,有,无,改善,改善,改善,表示与现象有很大的关系,3/4,拉尖现象及其改善,离网不良,L1,L,2,L,3,T,1,T,2,离网距离,离网时间,可以任意设定特性,离网特性的设定,通过对符合焊膏特性的离网特性进行设定，改善拉尖现象,4/4,凹陷现象及其影响,无焊膏,强度不足,剥离,位置偏离,立碑,1/5,由机械精度、刮刀的,材质和硬度、印刷压,力、网板的设计引起,凹陷现象及其改善,刮刀的适应性,适应基板形状的印刷控制方式,印刷方向,网板,基板,边夹,印刷方向,是，刮刀的动作（上下移动）不受边夹等制约的方向。采用对刮刀进行精密控制，使刮刀根据基板的形状印刷的方式进行改善,上下,移动,印刷压力高刮刀陷入开口部位内,2/5,凹陷现象及其改善,0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10,0.12,0.14,0.16,0.18,0.20,5,9,14,23,37,52,实际印刷压力（,gmm,）,变形量（,mm,）,60,70,80,90,刮刀硬度,变形量,刮刀,实际印 刷压力,1mm,0.16mm,变形部位测量的详细内容,实际印刷压力,刮刀压力（,g,）,刮刀全长（,mm,）,刮刀硬度和变形量的关系,硬度高,变形量少，凹陷量也少,3/5,凹陷现象及其改善,将刮刀端面研磨掉,1mm,左右，可再次使用。,3,能否再次研磨刮刀,刮刀端面与刮刀架基准面的平行度在,0.05mm,以内。,2,与刮刀支架的安装精度,电铸法生产的网板上印刷是,5,7,万,次,，或者，网板上有,一条条,焊膏、残留焊膏,的时候需要更换。,1,更换刮刀的判断,支架基准面,印刷方向,残留焊膏,刮刀的端面状态,网板面,橡胶刮刀的管理,4/5,端面正常,端面,磨损,凹陷现象及其改善,网板开口部位的设计变更,开口部位,5/5,演讲完毕，谢谢观看！,