SMT高密度细间距装配中的模板设计和焊膏选择(一)

2007/8/10 15:04:24

前言随着SMT朝着细间距元件的方向发展，SMD封装引脚的密度越来越密，封装尺寸减小的趋势对焊膏印刷形成了严峻挑战。统计表明，有50％以上的装配缺陷是由于焊膏印刷造成的3，因此焊膏印刷成为影响SMT装配质量的主要因素。众所周知，焊膏印刷中，有3个主要因素影响印刷质量：设备、焊膏选择以及模板的选择。设备主要是根据生产线整体要求购置，本文不做研究。模板的选择所考虑的主要因素：模板设计、开口设计、模板印刷实施。而模板制造技术包括：化学蚀刻、激光切割、电解抛光、电镀和电铸成形。焊膏偏重于实验选择，可以向焊膏供应商提供一定的焊粉尺寸、合金含量等要求，选择几家焊膏供应商的样品进行实验，依据实验所得的数据而判断最适合于本企业产品的最佳焊膏。模板选择模板厚度与开口设计当焊膏印刷时，模板厚度和模板开口尺寸的设计有一定的相互关系，这种关系用面积比(AR．指模板的开口面积与开口侧壁面积的比值)来衡量，它是模板设计中最重要的参数。一般激光模板AR大于0．66，电铸模板大于0．6。这种设计使印刷清晰度与焊膏的沉积量之间达到平衡，避免焊点焊料不足，并减少桥接的产生。在模板厚度选定的情况下，根据面积比原则选择合适宽度，太小的模板开口导致焊点开路或焊点焊料不足；太大的开口容易引起桥接。表1提供了模板厚度与开口宽度之间的设计指导2。模板的开口设计与焊盘对于一次印刷产生的焊点，为了能够将足够的焊膏量传递到非细间距的焊盘上、同时避免过量的焊膏沉积在细间距焊盘上，模板的厚度必须仔细设计。为了能适应焊盘的最小尺寸，同时兼顾大焊盘的焊膏量，有几种方法能使沉积到焊盘上焊膏量达到适量，它们分别为：●局部减薄模板这种模板在细间距和非细间距焊盘部分拥有不同的模板厚度，通常的尺寸组合是：0．008in．(0．2mm)用于非细间距、0．006in．(0．1 5mm)用于细间距；或0．006in．(0．1 5mm)用于非细间距、0．004in．(0．10mm)用于细间距。 ●开口的四边均匀减小模板上细间距开口尺寸与焊盘上的尺寸相比，被减小10％-30％。这样减少了焊盘上的焊膏沉积量。也为焊膏印刷中开口与焊盘的重合不良和焊膏塌陷提供了一些空间。●交错印刷模板只开焊盘一半的长度，并以交错方式排列，对于锡一铅涂层焊盘，当焊膏在焊接期间开始熔化时，熔化的焊料被认为是朝焊盘的另一半流去，达到完全覆盖。对于裸铜或镍表面，熔化的焊料可能不会流到没有印刷焊膏的另一半焊盘面积上去，因此裸铜或镍表面的PCB，慎重考虑此方法。●其他形状模板开口形状是以某种选定形式，如三角形、泪滴形等，达到减少细间距焊盘上焊膏沉积量的目的。●折衷模板厚度选一个折衷的模板厚度，使其既适合细间距焊盘又适合于非细间距焊盘；来取代不同的焊盘所需的各种不同的模板厚度。模板材料选择在选定模板厚度和开口尺寸的条件下，模板的性能主要受到模板金属板材和模板的开口加工工艺的影响。目前市场上有5种模板板材：黄铜、不锈钢、钼、42号合金和电铸镍。制造模板的工艺包括：化学蚀刻、激光切割、电解抛光、电镀和电铸成形。每种板材或制造工艺都有其固有优势和局限性。评估模板性能的关键项目有：开口壁垂直性、墙壁的光滑性、以及尺寸精度。除此之外．耐久性、抗化学性、良好的开口能力以及成本也都是重要因素。表2将各种模板材料进行了比较，表3将模板制造技术的相对性能特点进行总结。

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