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tangbosmt 2004-01-05 02:04

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引 言
目前，UV激光钻孔设备只占全球市场的15%，但该类设备市场需求的增长要比新型的CO2激光钻孔设备的需求高3倍。孔的直径甚至小于50μｍ，1~2的多层导通孔和较小的通孔也是当前竞争的焦点，UV激光为当前的竞争提出了解决方案；除此之外，它还是一种用于精确地剥离阻焊膜以及生成精密的电路图形的工具。本文概述了目前UV激光钻孔和绘图系统的特性和柔性。还给出了各种材料的不同类型导通孔的质量和产量结果以及在各种蚀刻阻膜上的绘图结果。本文通过展望今后的发展，讨论了UV激光的局限性。

本文还对UV激光工具和CO2激光工具进行了比较，阐明了二者在哪些方面是可以竞争的，在哪些方面是不可竞争的，以及在哪些方面二者可以综合应用作为互补的工具。
UV与CO2的对比
UV激光工具不仅与CO2的波长不同，而且各自在加工材料，如象PCB和基板，也是两种不同的工具。光点尺寸小于10倍，较短的脉冲宽度和极高频使得在一般的钻孔应用中不得不使用不同的操作方法，并且为不同的应用开辟了其它的窗口。

表1给出了目前激光系统中通常采用的两种激光装置的最主要技术特性的比较。







UV在极小的脉冲宽度内具有高频和极大的峰值功率。工作面上光点尺寸决定了能量密度。CO2能量密度达到50~70J/cm2，而UV激光由于光点尺寸小得多，所以能量密度可达50~200J/cm2。

由于UV光点尺寸比目标孔直径还要小，激光光束以一种所谓的套孔方式聚焦于孔的目标直径内。
图1给出了套孔方式。

对于UV激光，钻一个完整的孔所需的脉冲数在30到120之间，而CO2激光则只需2到10个脉冲。UV激光的频率要比CO2的高5到15倍。在去除了顶部铜层后，可使用第二步，通过扩大的光点清理孔中的灰色区域。

当然还可使用UV激光进行冲压，不过光点的大小决定了能量密度，且不同材料的烧蚀极限值决定了所需的最小能量密度。这样根据不同材料的烧蚀极限就可导出UV冲压方式使用和最大光点尺寸。

由于UV激光所具有的能量，目前仅将冲压方式用于孔直径小于75im、烧蚀极限极低的软材料如TCD，或用于小焊盘开口的阻焊膜烧蚀。

通过套孔方式将必要的能量带进孔内的时间在很大程度上取决于孔自身尺寸，孔直径越小，UV激光工具就钻的越快。CO2与UV激光之间的切换点为75到50im的孔直径之间。
CO2激光的三种局限性：

第一：由于10im光波在孔边缘的绕射，需要考虑最小的孔尺寸。
第二：在铜上该波长的反射。
第三：厚度达波长1/2的底层铜上的残留物。
波长短得多的且在铜上有较高吸收率的UV激光就不存在上述三种局限性，因此，UV激光就成为一种理想的工具，它可用来在涂覆了任意一种铜材料的高档PCB和基板即高密度互连技术（HDI）上钻小孔。

HDI一 瞥
HDI的要求是：成孔直径在75im~30im的范围内；线及其间距为2mil/mil~1 mil/1mil；焊盘在250im~200im；并且阻焊膜开口的精度要达到15到10im。新设计不仅要求盲孔为1层~2层，而且要求多层导通孔和通孔。还要求孔的外形能够实现采用镀覆的方法，并支持导通孔的填充。据预测，市场的发展要求在2到3年内不只要降低倒芯片基板的价值，还要降低批量生产的价值。

UV激光的钻孔方法
CO2激光只有两种主要的运行功能：在电场之间的工作台步进运行功能和电场范围内孔之间的电运行功能。峰值功率会降低，可在1到100ns之间选择脉冲宽度，频率范围在1到4kHz之间。对于不同的材料，只有这三个参数和脉冲/孔的数量可用来描述钻孔工具。
首先，UV激光多了一种运行功能即第三种功能--成型孔径内的电微聚焦。这种套孔充许根据孔径对内部和外部形状（同心圆=形状）进行调整。形状的重复适应于材料厚度，聚集内外光点的大小确定了能量密度以适应材料的烧蚀极限。由激光频率和电循环速度形成的脉冲顺序重叠确定了各形状的能量。

就UV激光特性而言，激光频率、脉冲宽度和平均最大功率相互之间关系相当密切。黄色区域表明有直接的关系，红色区域则有相反的关系。

要在一序列不同的材料上钻孔，UV激光可提供所谓顺序步骤，例如达8个不同的独立钻孔工序。 在整个孔的钻孔过程中，可根据联机的各工序调整 表2中所有的工具参数。
图2所示是顺序工序钻孔的原理。








由于环氧树脂的烧蚀极限比铜（黄色）的低，清洁工序（绿色）就不能探入底层铜。光束柔和地照射，均衡了材料的厚度和一致性的公差。

通过UV开发HDI的导通孔工艺
A工艺 B工艺 C工艺
A工艺：4步工艺工序，混合了润湿和激光工序，掩膜公差在50到70im之间，一般最小的孔尺寸为100到125im.
B工艺：2步激光工序，1步润湿工序，由于CO2在掩膜上的绕射，小孔的直径约为60im。对经过特殊处理的铜材料CO2可提供的铜开口厚度的极限为7im。这种工艺仍需去除钻污。
C工艺：1步激光工序，UV激光对内层和外层铜的钻孔无限制，UV还多了一个清洁工序，从而使去除钻污工序降到了最低限度，甚至可取代去钻污工序。
UV激光具有将一个完整孔的工艺步骤减至1种单独的激光工序的能力，特别是取消了对去钻污的需求，甚至完全可以不用这一工序，尤其是对于脉冲图形电镀。不需要使用侵蚀性去钻污工序，例如对CO2激光而言，孔的形状的粗糙度、芯吸和桶形畸变得到了改善。
UV激光的其它应用和质量结果
　　●盲孔
　　●双层导通孔
　　●通孔

采用了柔性
新的激光系统除了能够实施常用聚焦照射操作孔内，还可进行复杂的绘图操作，可用它切割出细线图形或用于埋入掩膜后的阻焊膜去除。几乎可以对任何形状的加工区域进行加工处理。

到目前为止，当阻焊膜上的缺陷仅是一些小毛病、无关紧要时，仅把激光烧蚀阻焊膜用于修复一些被损坏的焊盘，这样就不会使整个面板废掉，但是HDI技术要求开口尺寸和定位更精确一些，下图所示是在压力蒸汽测试和热循环后所形成的圆形和方形的阻焊膜开口及横截面。速度每秒可达100多个焊盘，对于BGA和FC，每个IC上128个焊盘的成本约0.5美分。

在绘制细线时，通过激光轨刻划出图形，如下图所示，激光轨的速度可达1000mm/s。激光烧蚀1im厚的锡后，宽度在15~25im之间。在绘制了锡图形后，对图形进行蚀刻，并保持激光的轨迹宽度的间距和蚀刻的副作用。对于厚度为12im的铜可以得到低于2mil/2mil的图形。

下图所示是2mil/2mil 结构的IC和MCM图形的扇出。直接绘制细线图形的应用受到了绘图速度的限制，如下图所示的扇出只需不到1秒，而在40×40mm的面积内一个完整图形的扇出就需要10到15秒。

结 论
UV激光系统为现有的CO2钻孔工具提供了一个补充解决方案。对于钻孔而言，短波长和小光点具有更大的柔性和更高的复杂性。UV激光的目标更多是为满足HDI的需求。与CO2性能相比，尤其是对于大孔，UV在产量上仍存在着差距，但是随着高功率和高频率的UV激光的发展，这种差别将越来越小。用UV激光生成导通孔的加工工序数将减少到一个单独的激光工序，并且所需的去钻污工序降到了最低限度。

UV系统除了主要的钻孔用途外，还可用来直接绘图和精密的烧蚀阻焊膜。这就为UV激光提供了附加值。

对产量，改善UV激光系统仍有足够的空间。较小的脉冲宽度，高频、较高的功率和高速伺服运行都将增加生产率，而且在不久的将来，作为一个完善的工具，市场将会越来越广泛地接受UV激光系统。

tangbosmt 2004-01-05 02:05
现在许多系统的设计中最关键的技术是速度。1GHz到1.8GHz的处理器是非常普遍的，2GHz 的处理器也变得措手可得了。这种高速的需求是由于：1〉人们在同一时间内同时处理复杂的任务被认为是有益的；2〉制造商制造高速元器件的能力。当前，出现了延迟量为4.5nS的可编程逻辑阵列PAL元器件, 5nS延迟的PLD例如MACH也出现了, 这些似乎已经很快了, 但是产生潜在问题的不是延迟时间, 而是快速的边沿变化需要获得快速的延迟响应。将来， 更快的有着优异的快速边沿变化响应特性的元器件将会出现。

　　 设计高速系统需要的不仅仅是快速元器件，还需要智慧和细心的设计，元器件的模拟方面的特性和数字方面的特性一样重要，在高速系统中，噪声的产生是一个最基本的概念，高频可以辐射和引起干扰，高速响应的高速边沿变化率可以产生振铃，反射和交叉干扰，如果不检查，这些噪声将会严重地降低系统运行的性能。

　　 这篇应用文以PC底板为例，展示了高速系统设计的概况。它包括：
　　 1〉 电源分配系统和它在板上产生寄生效果；
　　 2〉 传输线和它相关的设计规则；
　　 3〉 交叉干扰和估计；
　　 4〉 电磁干扰

　　 一. 电源分配：

　　 高速系统中最关键的考虑是电源系统的分配网络，对于一个自由噪声分布的底板，有一个自由噪声的电源分布网络是非常关键的，我们应该注意到设计一个干净的电源和获得一个干净的地线一样重要，从AC方面考虑，应用中主要讨论的Vcc即是地。

　　 电源分配网络也必须在板上提供一个所有产生或接收的信号的回路，这常常由于回路的效果在低频时不太明显而被忽略，许多设计工作中甚至连回路的性质都忘记了。

　　 1.1 作为电源的电源分配网络

　　 1.1.1 阻抗的作用

　　 考虑一个5” X 5”的5V供电, 上面有很多数字IC的底板, 目标是给板上的每一个元器件的电源脚供给准确的+5v电源, 而不考虑他们在板子上的位置, 并且这些电源脚上的电压应该是自由的线性噪声。

　　 电源的这些特性可以被概要地认为是一个理想的电压源（见图1a）(figure1a), 它具有0阻抗。0阻抗可以保证负载上的电压和源电压一样， 它还意味着噪声信号可以被吸收， 因为噪声发生器已经被电源内阻限定了。很不幸的是， 这只是理想状态。 图1b(figure1b)演示了一个有相关内阻的实际电源，这种阻抗形式有电阻，电感和电容，这些在电源分配网络中分配，因为网络阻抗的关系，噪声信号可以叠加在信号上。

图1: 电源。 a）理想状态； b）比较现实的状态

图2: 电源分配系统。a）电源总线； b）电源平面

　　 设计目的是尽可能地减少电源分配网络中的阻抗，通常有两个方法：电源总线和电源平面。相对于电源总线来讲，电源平面通常有较好的阻抗特性，然而实际的考虑必须重视总线。

　　 1.1.2 电源总线 和 电源平面

　　 图2(figure2)中表示了两种电源分配图形，一个总线系统（图2a ）(figure2a)是由一组线条组成的，它们上面的不同电压是供给系统上的元器件使用的，逻辑上，这些电压通常是+5v和地线。每个电压所需线条的数目在不同的系统中是不同的，一个电源平面系统（图2b ）(figure2b)是由一整层或一层的部分覆盖金属所组成的，每一个电压需要不同的一层，金属层面之间的唯一关系是那些需要的过孔和供给的信号。

　　 早期的设计需要总线式，因为整层的电源分配方案非常昂贵，电源总线和信号线一起分享相同的层面，当考虑给信号线留下布线空间的时候，电源总线必须给各个元器件提供电源，此时，总线也就延伸成一个长长的细细的带状，这将导致一个相关的小的有小的阻抗的交叉区域。

　　 虽然阻抗较小， 但是很重要。即使是一块小板仅拥有20~30个元器件，如果板上每个元器件仅消耗200mA, 那么总的电流是4A, 如果一个总线仅0.125欧姆, 它上面的压降却有0.5v, 对于一个5v的电源，位于电源总线末端的器件仅得到了4.5v的电压。

　　 因为电源层占用了一整层，唯一的面积限制是板子的尺寸，电源层的阻抗相对于电源总线如果向同样数目的元器件供电，它的内阻只有电源总线的一小部分，所以向所有的元器件供给完整的电源方案中，电源层的方案是比较受欢迎的。

　　 在总线系统中，总线的路径限制了总线的电流，一个高速元器件产生的线性噪声在电源总线上传送给其他元器件，例如，在图2a(figure2a)中的板中，U9单元产生的噪声将由总线传给U7单元。
在电源层系统中，噪声电流是被分散了的，因为它的电流路径没有被限制，这样，在低阻抗的条件下，电源层比电源总线更为纯净。

tangbosmt 2004-01-05 02:06
一、 引言
电子线路板是现代电子仪表、电子计算机、自动化控制装置、军事电子装备以及电子通讯设备、医疗设备等等电子产品中的核心部件。电子线路板的质量，直接影响到电子整机产品的性能和可靠性。电子线路板的清洗，是电子装联中的重要工序，清洗工作的质量，对产品性能和可靠性影响极大。通过清洗要达到以下一些目的：
1、 外观洁净，无残留助焊剂和各种污染物，便于肉眼检查和自动检测；
2、 去除离子污染，增加表面绝缘电阻，降低泄漏电流；
3、 提高保护涂层的附着力；
4、 防止板子受腐蚀。
电子线路板焊后清洗，以往广泛使用氟氯烃类清洗剂如F113、1.1.1三氯乙烷等，这些清洗剂已被国际上认定为消耗臭氧层物质，简称ODS，从1996年开始，发达国家已停止使用，发展中国家允许推迟10年执行。
替代拽氯烃类清洗技术，目前基本上有以下四种替代技术：
1、 HCFC类溶剂清洗技术；
2、 半水溶剂清洗技术；
3、 水清洗技术；
4、 免清洗技术。
HCFC类溶剂清洗存在的主要问题，一是过渡性，因其对臭氧层还有破坏作用，限定在一定时间内允许使用；二是价格比较贵，使用成本高，免清洗涉及到从基板、元器件到免清洗焊剂和焊接工艺等一系列工艺问题和管理问题，是一项系统工程，对清洁度要求和可靠性要求很高的线路板，不太适宜，半水清洗是溶剂清洗后用水来漂洗，半水溶剂价格也比较贵。水清洗适用于清洗水溶性助焊剂，这种助焊剂腐蚀性比较大，必须焊后立即清洗；或者仍用松香焊剂但用水 溶性的皂剂来清洗，靠皂化作用把松香变成松香脂肪酸直国而清洗掉。但皂化剂的碱性很强，有些金属和元件对碱性敏感 的就不能选用。此外，有的线路板采用合成活性焊剂焊接，碱性清洗是无法清洗的。如何能找到一种清洗方法，既能达到溶剂清洗的目的，又可使溶剂的消耗量降得很低呢？这种清洗 方法已被开发，就是乳化清洗法。
二、 乳化清洗技术及其特点
乳化清洗技术，就是把半水清洗和水清洗结合起来的一种清洗方法。清洗采用碳氢类半水溶剂，但使用浓度只有5~10%。因在半水溶剂中加有乳化剂，故清洗时形成乳化状态，分散相是半水溶剂，连续相是水，故称乳化清洗。其清洗特点是：
1、 既满足了溶剂清洗的要求，又达到了减少溶剂消耗量的目的，降低了清洗成本；
2、 既可以清洗松香类助焊剂，又可以清洗掉水溶性类污染物和极性污染物；
3、 半水溶剂是一种可燃性溶剂，上于使用浓度比较低，大部分是不可燃的水，故使用上比较安全；
4、 相容性好，对金属件不腐蚀，对橡塑件和涂层等不溶胀、不开裂，对元件表面的标记、符号等仍保持清晰，不会被清洗掉。
三、 乳化清洗工艺
（1）清洗剂选择
选用美国杜邦公司生产的碳氢类半水溶剂Axare32、Axare36等系列清洗剂。该清洗剂由极性和非极性成分配置，能有效地清除松香助焊剂和离子污染物，具有高的闪点及低的毒性，比较好的相容性。下是Axare32的主要性能：
1、 PH值 5~6
2、 闪点 99℃
3、 蒸汽压 20℃ <0.1mmHg
4、 气味 几乎没有
5、 芳族含量 <0.2%
6、 比重 25℃ 0.84
7、 粘度 25℃ 2.8CP
8、 表面张力 25℃ 27达因/厘米
清洗剂的使用浓度为5~10%
（2）清洗流程
乳化清洗 纯水漂洗 纯水漂洗 纯水漂洗 热风干燥
（3）清洗温度和时间
清洗温度一般在40~60℃，清洗时间约为2~5分钟，漂洗次数为2~3次，每次2~3分钟，喷洗时的压力约0.2~0.3MPa。热风干燥的温度为60~80℃，干燥时间约为30分钟。
（4）对漂洗用纯水的要求
对漂洗水的质量要求，应根据清洗板子的清洁度要求来选择。一般情况下，用200K的纯水也就可以了。因为在清洁度检测时，还要用异丙醇水溶液冲洗或浸泡，相当于对板子表面残留离子污物遭到一次的稀释。对清洁度要求特别高的可选用1~18兆纯水或高纯水。
（5）对清洁度的控制
主要控制最后一次漂洗水的电阻率。如果最终漂洗水的电阻率未达到规定控制要求， 则应继续漂洗直到达规定要求为止。
四、 乳化清洗设备
1、设备基本结构 在原洗盘式批量清洗机上作适当的改进，增加乳化组件和漂洗储液槽以及控制阀门和管路等。清洗、漂洗和干燥都在同一个工作室，故设备占地面积比较小。有上、下二个工作筐，可以推进拉出，便于装卸工件，一次装载量为1~2m&sup2;，最大工业板子尺480*240毫米。
2、清洗方式 采用喷洗方式，喷洗压力约0.2~0.3MPa。流量100~200升/分，有二个可旋转的喷臂，喷臂上有很多小孔对板进行喷淋。
3、乳化系统 清洗剂加乳化室中，经搅拌和加热乳化后，再泵入清洗工作室中。清洗工作结束后，乳化液由泵再排放入乳化室中。被清洗下来的松香焊剂与乳化液因比重不同而被静置分离，而乳化液反复利用，但清洗剂须定时补充。
1、 4、漂洗系统 有1#、2#、3#三个漂洗槽和一个污水槽、一个漂水分离槽共五个槽组成。第一次漂洗后排矿的水，因为最脏，故排入污水槽中，经污水处理后进入3#漂洗槽。第二次漂洗的污水排入分离槽，分离污物手进入1#水槽，可作为第一次漂洗后的用水，使水得到再次利用。第三次漂洗后的污水，排放入2#水槽，因为相对来说比较净，可作为第二次漂洗的用水。第三次漂洗用的水，就是经污水处理后变成纯水的3#漂水槽的水。这样周而复始的循环，该设备的污水排放为“零”，属于“零” 排放设备。
五、污水处理装置
为了保护环境，该设备设置了污水处理装置，使污水处理后再变成纯水而反复利用，这样，既保护了环境又充分利用了水资源。
因为清洗以后的含有清洗剂的水，要反复使用并不排放，需要处理的水是漂洗以后的水，但漂洗以后的水仅第一次漂洗后的水需要排放处理，而第二、第三次漂洗后的水还要利用，故该设备需要处理的污水量不大，每小时仅40升~80升（每次清洗循环排放约20升）。
污水处理的方法，是用二道活性碳吸附，因为碳投类清洗和松香都属有机物。然后再用混床去作阴离子和阳离子，处理后回到3#漂洗槽备用。

tangbosmt 2004-01-05 02:06
尽管目前电子组装技术出现了诸如BGA、DCA，CSP等新形式，但QFP仍将在一定时期内占据相当份额，随着MST技术的飞速发展，QFP管脚间距由原先的0.68mm逐渐向0.4mm-0.3mm发展，尽管0.3mm间距的QFP也有厂家贴装过，但实际0.5mm在众多工厂中应用更为普遍。下面仅就我们公司在0.5mm间距QFP生产过程中有关印刷方面出现的部分问题做一些探讨。
一、 刮刀的因素
刮刀一般为金属和橡胶两种，金属刮刀印刷的效果较好，但对模板磨损较大，在应用过程中一定要注意压力、PCB的平整度等参数合适，否则极易磨损模板橡胶刮刀的优点是适应面较广，缺点则是磨损较快，需要定期检查，如发现有磨损则应及时打磨或更换。在印刷0.5mm间距FQP的过程中我们采用橡胶刮刀，原因网孔之间的距离小稍有不慎极易损伤模板，一般情况为印刷5000次更换或打磨（经验数据，每个生产厂家应视具体情况而定），每天对刮刀进行检查（可采取观察刮过的锡膏遗留痕迹或直接检查棱。）
另外，目前已新出现了新的刮刀形式：如DEK公司的ProFLOW刮刀组，此种刮刀组的最大优点是速度快；而MPM公司的“流变泵”技术最大的优点则为节约锡膏，减少氧化并防止由于锡膏量少的问题而造成漏印。
二、 模板的因素
1、 制作种类及分别的特性
模板的制作一般有如下几种方式：一是蚀刻，即是采取化学腐蚀的方法将对应焊盘的部分腐蚀掉，这种制作方式的优点是价格较低，缺点是网孔的边缘有毛刺，锡膏有易脱模，0.5mm间距的PCB印刷一般不采取此种方式；二是采用激光，这种制作方式优点是网孔的边缘垂直度较好，锡膏易脱模，而且价格也适中，目前大部分生产细间QFP的厂家大多采用此种模板；三是采用电铸方式，此种的方法的优点是网孔的边缘基本无毛刺，锡膏的锐模性最好，缺点是价格高。我们在生产0.5mm间距QFP过程中采用的是激光模板。
2、 清洗的方式
我们在生产过程中发现对模板的清洁方式和清洁频率直接影响印刷质量的好坏，目前我们采用酒精清洗和用压缩空气吹两种方式相结合对模板进行清洁，方式如下：
根据我们生产的具体情况，一般在生产10~20块PCB后应对模板进行清洗：先用洁净的纱布蘸取适量的酒精进行两面擦试，然后用*****由底向上吹（反之则易污染PCB），最后再用干布擦试干净。其中要注意的问题是酒精不要用的太多，否则模板底部残留少量酒精，与PCB接触时浸润PCB焊盘，使焊般对锡膏的黏着力下降，造成印刷锡膏过少。另外也要注意气压不要过大，否则容易造成QFP的管脚开孔处变形。
三、 定位
1、 支撑
一般在购入印刷设备时随机携带的支撑夹具为支撑销，在一般的生产过程中支撑销能够满足印刷支撑的要求，但对于PCB较薄的产品来讲，此类支撑方式易造成印刷时PCB变形，从而使PCB在脱离模板时锡遗留在孔内造成形成印刷不良，针对此种状况，我们专门制作了相应的夹具，基本上较好的解决了此类问题。
2、 夹持
一般情况下，PCB的夹持部分在购入设备就基本确定了，但我们可以根据具体的PCB状况进行改进，基本原为轨道和挡板均要与PCB表面相平，保证PCB不要弯曲。不同的印刷设备基刮刀的运行方向有前后和左右之分。
刮刀运动为前后方向的情况PCB夹持的稳定性较好，而左右方向的则需要挡块A和B的相对固定，如果遇到PCB固定不稳定的状况可适当考虑增加AB的长度。
四、 工艺参数
1、 刮刀压力：刮刀压力的大小对印刷锡量的多少影响较大。压力越大锡膏越少；反这，压力越小，锡膏越多。理想的状态为刮刀恰好将模板表面的锡膏刮干净，如果留有印痕则容易造成桥接或焊球。
2、 刮刀速度：刮刀的速度要根据生产的具体PCB而定，与PCB的具体印刷精度有关，但一般情况下我们设定10-0mm/s，其具体数值要与刮刀压力配合设定。
3、 板离速度：PCB与模板的脱离速度一般为速度较慢为好，否则将形成锡少而造成虚焊。我们一般设定为0.1-0.2mm/s。（我们所采用的方式为电动和气动相结合两种类型）
4、 间隙：一般情况下印刷0.5mmQFP时采用接触式印刷，即间隙为零。但我们在实际生产过程 中发现，如果在锡膏暴露在空气中超过24小时后，应用间隙为0.3mm印刷效果较好。因此在实际生产过程中间隙一般在0-0.3mm为好（要根据实际生产情况确定）
五、 锡膏因素
1、 锡膏的因素一般为锡膏本身的成分组成和使用扣的要求，分别介绍如下：
（1）锡膏本身组成：印刷细间距QFP时对于锡膏有一定的要求，如印刷0.5mm应用3#圆球型粉粒度的锡膏，即颗粒度应在22um-45um之间。其他对于各种成分的要求也有规定。
（2）锡膏使用方法要求：
压滚性良好：要求锡膏在刮刀运动时模板上能滚动前进，而不能滑动，刮刀与PCB的角度一般为45度-60度之间。
刮刀剥性良好；刮刀停止运动时，锡膏应能够自然落下而不要粘在刮刀上。
设定的厚度，印刷出来的形状：采取无间隙印刷时，锡膏的厚度即为模板的厚度，而非接触印刷则要根据PCB上焊盘的大小来决定间隙的大小，从而构成实际印刷锡膏厚度。
印刷时及预备加热时无塌边：印刷后的锡图形在回流加热前应能够保持良好的形状，不允许有塌边现象。
模板孔中无残留：即为锡膏的脱模性要好。
印刷中粘度变化小：印刷过程中锡膏的黏度变化要小，否则既不能保证连续印刷的效果，并浪费大量的锡膏。印刷后保持适度的粘性：保证贴片时元件的稳固性。
印刷中和印刷后放置时不易吸潮。
六、 其他因素
细间距QFP的印刷还牵涉许多其他因素，如PCB有清洁度（由于0.5mm间距QFP的管脚焊盘间只有0.2mm，所以细小的纤维将导致印刷模糊或焊接短路。此种情况的处理方式只能为对PCB进行清洁）、环境状况等，在此不再一一列举。

tangbosmt 2004-01-05 02:07
焊膏印刷是SMT生产的重要过程，印刷时所使用的模版是影响印刷效果的关键工艺设备，有关模版的设计、材料选择、制造工艺以及发展动向历来都被广大SMT工作者所关注。

特别是近来出现的高聚物模版（PolymerStencil），由于应用尚不广泛，采用高聚物膜鲜为人知，又与常用的金属材料性能迥异，因此就更是业内人士感兴趣的话题之一。

本文将模版技术以及高聚物模版产生的此景、特点、加工方法和应用以及高聚物膜的性能做一个综合介绍。

化学方法模版制作技术很难与SMT技术同步
焊膏模版的加工方法可以大致分为化学方法和激光加工主法两类。化学方法又可细分为化学腐蚀法、电铸法。

1、 化学腐蚀法
化学腐蚀法是最早用来制作模版的方法。制作工艺：（1）先用光绘或照相的方法制出底版，底版是曝光时的掩膜，上有整块电路板的焊盘图案；（2）在金属板两面热压上干膜，

干膜是一种光敏抗蚀剂；（3）曝光显影，即用底版作为掩膜，对干膜曝光，使干膜发生光化学反应，显影后，固化的干膜把金属板上需要保留的部分掩蔽上，而把需要镂空的部位裸露出来，即形成一种正性焊盘图案；（4）腐蚀去膜，用化学药液腐蚀掉未掩蔽的金属，然后再用化学药液溶解支掉掩蔽干膜，从而得到焊盘处镂空的金属板。

腐蚀方法的唯一优点是成本低，但是是以牺牲环境作为代价的。
其主要缺点是：

（1） 孔壁粗糙，形状失控，焊膏透过性极差。因为腐蚀时，药液不仅向垂直方向溶解金属，而且公还不停地蚀刻侧壁，使得不论是欠腐蚀、过腐时间控制合适，都难得到满意的开孔形状和孔壁的表面光洁度，对焊膏释放有非常不利的影响；


（2） 位置精度低，开孔尺寸不准确。因为需要光绘或照相才可以获得掩膜底版，又必须曝光才能完成图形转移，使最终模版的尺寸受多个过程影响，难免出现位置误差，同时，底版的精度、图形转移过程、侧腐蚀都使开孔尺寸难于控制。

不难看出，因为孔壁光滑程度低，几何形状差，又加之孔大小难控制，必然会在印刷过程中表现为焊膏粘在孔壁上，难于释放，不仅会使释放的焊膏体积不定，还影响印刷时刮刀刮过模版速度，并必须频频擦版。

尽管人们对腐蚀法作了很多改进，比如制作照相底人们对腐蚀法作了很多改进，比如制作电解抛光或电镀抛光，但因为干膜的分辨率的限制，腐蚀工艺本身的限制，腐蚀法模版仍然只适用于组件引线间距大的电路板。

2.电铸法
电铸法制作工艺较复杂。与腐蚀法不同的是：腐蚀法是按照设计图形的要求，有选择地去掉金属板上的部分金属，又被称为减成法；

而电铸法则是按照设计图形的要求，有选择性地在平面上添加金属，添加的金属最终形成模版，因此又被称为加成法。
电铸法的制作过程为：（1）先用光绘或照相的方法制出底版，底版是曝光时的掩膜，上有整块电路板的焊盘图案；（2）准备金属芯板，并在芯板两面热压上干膜；一面的干膜有于保护，另外一面的干膜用于形成图形；

（3）曝光显影，使固化的干膜在芯板上形面正性焊盘图案。即把将来模版需要镂空的部分用干膜盖住，而把将来模版上需要保留的部分露出；（4）电镀金属，因为干膜是一种抗电镀的材料，所以只有没有干膜覆盖的芯板部位上才能镀上金属从芯板上剥离下来，这样就得到了焊接盘处镂空的金属板。


用这种方法得到的模版特点是孔壁光滑，因此透膏性较好。但是，这种方法也需要底版和图形转移，并且如果需要较厚的模版时，更需要多步图形转移，因此，其尺寸精度必定受多个过程影响。同腐蚀法一样，干膜的分辨率也限制它朝更精细化方向发展。加之这种方法需要特殊的加工工艺，加工周期长，使得电铸法模版在实际生产中应用较少。

激光切割法将成为模版加工技术的主流

自从德国LPKF公司在1994年开发出了激光模版割机后，激光切割模版的市场份额就越来越大。这种方法采用电路板设计的原始资料，通过计算机直接驱动设备；用激光切割金属板。

1、 原理及特点
激光切割机一般由激光头，移动定位系统和软件三部分组成。移动定位系统妪动工作台或激光头，使得被切割材料在系统驱动头下高速运动，激光头由光源部分和切割头组成，光源部分产生波长很短的聚焦激光束，激光束通过切割头，垂直聚焦在被切割的材料表面上，加热、融化、蒸发被切割材料，形成切缝，闭合的切缝形成焊盘开孔。软件部分用于数据接收、处理并控制和驱动激光头以及移动系统。

与腐蚀法和电铸法相比，激光法制作印刷焊膏模版有以下特点：
（1） 精度高，模版上漏孔的位置精度和尺寸精度都有保证。激光机本身精度就很高，X、Y轴向精度可达±3&micro;m（国产光绘机清度最高为15&micro;m），

重复精度达±1&micro;m，又因为数据采自计算机设计文件，计算机直接驱动，更减少了光绘和图形转移等过程产生偏差的可能性，特别是大副面电路板此优点更加突出；

（2） 加工周期短，每小时可以切割焊盘8000具，圆孔可多达25000个，数据处理和加工一气呵成，模版立等可取。由于采用数据驱动设备直接加工，减少了设计到制造之间的工序，可以对市场做出快速反应；

（3） 计算机控制，质量一致性好，不靠复杂的化学配方和工艺参数控制质量。模版制作基要无废品。同时，采用激光法模版印刷缺陷率低，适合大批量，自动化SMT生产需求；

（4） 孔壁光滑，粗糙度小于3&micro;m，更可以靠光束聚焦特性使开孔上小下大，有一定锥度，便于焊膏释放，焊膏施加体积和形状可以控制；

（5） 不用化学药液，不需要化学处理，没有环境污染；

（6） 更精细，分辨率达0.625&micro;m，光束直径为40&micro;m，可以制作出小于100&micro;m宽的焊盘，50&micro;m直径的孔，满足细间距要求。

2.综合优势

当今的电子制造业，面临着越来越短的市场周期，越来越高的质量要求。对于模版，除了必须按期交货外，还必须百分之百保证质量。完成这样的任务，计算机制造系统是最佳选择。激光模版加工系统实际上就是一种计算机柔性制造系统，全方位的综合的计算机应用技术。

这样的系统和CAM/CAT、CAD等最新设计及制造技术相结合，大大提高加工质量、精度、效率、节约材料和能源，保护了环境，不仅适合大规模、单一品种生产，也适用于单件和小批量生产。


首先，模版加工是CAM技术，加工过程可以再现，全部加工过程都是可以控制的。即使是同一块模版上，也可以通过软件对不同的开孔设置不同的加工参数，比如，可以根据开孔尺寸把加工速度设定不同的几档。

细节距、小开孔可以把速度的低一些，以使孔壁更光滑；大开孔可以把速度设得高一些，以便提高加工。又比如，可以通过设置使激光对某些图形，比如定位标志仅雕刻，而不切透。其次，激光模版加工系统还具有计算机辅助测试（CAT）的功能。在加工过程中，

借助软件和摄像装置，系统可以测量各个开孔的位置、尺寸，并将实测资料与原始资料互相比较，存成文件。这无论是对模版自身的生产制造过程控制、跟踪并及时发现和消除隐患，还是对焊膏印刷过程中的品质监控，

有针对性地调整工艺，都是必不可少的准确完整的一手软件还可以进行模版的设计，不仅可以读入各式格式的计算机设计资料，还可以根据工艺需求重新设计焊接盘。因为激光系统带有专业进行模版数据处理的CAM软件，

具有对各种形状焊盘编辑、更改的特殊功能，这是一般的电子CAD或EDA软件和用于光绘或PCB生产，SMT安装软件所不具备的。


激光模版系统不仅可以质量、高速度加工，还可以借助机器定位装置以及软件给旧模版补孔。这就大大增加了制造系统的柔性，实现在最短时间周期内以最低的成本完成设计的更改。同时，若配上自动上料装置，

激光系统就可以升级成一条完全自动化生产的，同时可以自动加工十几种不同产品用模版的生产线。

总之，激光模版系统既能完成高质、高效、高柔性的制造，又能充分利用设计资源、设备资源，满足SMT千变万化、日新月异的需求。目前，激光模版正在占领越来越大的市场份额，成为模版制造的主流技术。

激光离聚物模版技术
1． 模版技术的新挑战
（1）.SMD不断小型化。0603、CSP、&micro;BGA所占的比例越来越大。这些封装的细和超细间距自然需要更为精细的模版；（2）目前，模版用金属板的厚度远远没有达到激光设备切割的极限（LPKF激光设备切割薄至25&micro;m厚的材料），

但问题是极薄的金属板很难处理，比如非常容易在拿取或操作时产生死褶；（3）焊膏印刷速度必须与SMT生产线中其它设备匹配；（4）印刷时的刮印速度和模版与印刷制版的脱离速度是影响印刷质量的重要参数，

受多方面因素制约。但是在保证焊膏印刷质量、保持激光模版优势的前提下，大幅度提升刮印和脱离速度，减少模板清洗频率仍然有很大潜力；（5）模版应该能兼容当前的PCB。PCB表面会不同程度地存不平整，表面也或多或少地有一定的粗糙度。


2.高聚物模版技术符合未来SMT技术需求
所谓高聚物模版技术就是用高聚物薄腊作为制作模版的材料，采用适合加工技术，如激光，在高聚物膜上精确切割开孔，采用激光加工高聚物薄膜的方法与激光加工金属片的方法类似。

制作高聚物模版的材料是叫Kapton，是一种琥珀色的半透明的聚酰亚胺薄膜，20 ～175&micro;m，厚度有若干种。薄膜的主要性能如下：
热膨胀系数：20×10-6 /℃；
测试温度范围：-14&#732;38℃；
测试方法：ASTM D696-91.
相对湿度对热涨系数的影响：
吸湿膨胀系数为1.7×10 -5 /%RH；
张力约为30N/CM2

拉伸性能：
延伸率：80%
E-模量：2750MPA
初始抗拉强度：285N/MM

采用高聚物模版的主要优点如下：
（1） 适合细间距和超细间距的SMT技术。这种模版所用的材料一般较薄，处理起来，不象金属箔那样容易出死褶。因此这种模版更适合waferbump,BGA和&micro;BGA等技术的电路板；

（2） 与PCB兼容性好。因为聚合物本身具有相当的柔性，即使PCB表面有不平整存在，在印刷过程中也能与PCB保持良好的贴合、接触，使印刷质量得到保证；

（3） 焊膏释放性好，印刷质量更高。因为这种材料和焊膏的亲和力要 小，减小了与 焊膏摩控系数小，可以提高刮印速度和脱离PCB速度；

（4） 能提高印刷速度。由于表面光滑，摩擦系数小，可以提高刮印速度和脱离PCB速度；

（5） 提高效率。一方面聚合物焊膏释放容易，不粘版，可以减少清洗模版次数。另一方面，聚合物薄膜是半透明的，操作者很容易观察对位情况，因此会节省对位、准备时间；

（6） 模版寿命长。相比金属模版会在多次使用后发生塑性形变，本种高聚物薄膜具有形状记忆功能，能恢复原来的形状，因而可以使用更长的时间；

（7） 印刷面积大。金属模版技术制成有开孔的金属板以后，需要开孔和刮印区获得合适的张力，并使张力均匀，要求金属板力缘与模版框保持一定最小间距，同时金属板与钢/丝网粘接区内侧需要与开孔区保持一定最小间距。而高聚物模版是把高聚物膜直接粘在网框上， 不需要借助钢网或丝网调节张力，小网框可以印大面积。

近来，高聚物薄膜模版已经开始应用。即使是粘度大的焊锡膏，也取得了良好的印刷效果。实验表明，采用高聚物模版，印刷速度可以提高到金属模版的3倍，可靠印刷 次数已经超过了10万次（金属模版可以可靠地印刷7万次）。



机加工高聚物模版解决了样品SMT的难题
在当今信息技术行业，在电子/微电子行业，技术创新格外活跃，设计开发、样品试制活动特别频繁。这些活动需要两方面的支持，一方面在设计本身，另外一方面在于样品制作。


在电路设计方面，EDA（Electronic Design Automa-tion –电子设计自动化）系统已经从本质上改变了最子产品的设计手段。用EDA进行设计，既能大幅度缩短产品开发周期，又能充分发挥设计师的经验、智慧接受，计算机设计系统已经面为电子开发部门的基本配置，越来越多的计算机系统跃上了电子设计师的工作台，越来越多的中国电子设计师和国外的同行一样，分享到了EDA这一现代化工具带来的益处，FDA技术已经/正在为我国电子业的发展电子业的发展做出了大贡献。

然而，在另外一方面，样品制作仍然沿袭传统，在某种程度上抵消了计算机设计系统带来的进步，已经成为研发活动中的瓶颈。特别是采用SMT技术的产品，问题更突出一些。高聚物薄膜为实验室内或小批量SMT制作提供了一条经济快捷的新途径：采用一种叫样品刻板机（ProtoMat）的设备，

用机加工的方法雕刻高聚物薄膜，然后把镂空的高聚物薄膜张在专用自绷网框上。这是一种全新的膜版加工方法，本文称之为机加工高聚物模版。刻版机是适合开发的电子实验室设备，实质上是一种小型的数控加工中心，计算机驱动，一机多用，可以加工样品电路板，可以雕刻薄膜。刻板机由工作台、X、Y移动系统和钻铣头组成。

雕刻薄膜时，把高聚物薄膜平铺在朵器工作台上，移动系统带动钻铣头按照电路板CAD数据，进行X、Y向移动，钻铣判断装卡专用于雕刻薄膜的铣刀并高速旋转，到达需要开孔的位置时，在Z方向上向下运动至刚好刻穿薄膜，并同时沿焊盘轮廓运动，形成切割缝，切割缝闭合后就在高聚物薄膜上制出了开孔。

采用这种方法，可以制出精细至800&micro;M间距的高聚物模版。除了刻板机和自绷网框，不需要粘网、绷网等设备和操作。相比激光模版加工法，这种方法非常便宜，又简单易行，大多数电子实验室都能负担得起。这样，不需要通过外加工，完全在实验室内，仅用十几到几十分钟时间，就可以得到印刷焊膏用的镂空版。既节约昂贵的模版加工费用，又可以赢得宝贵的时间。

结束语
高聚物模版的出现，为模版技术发展又开辟了一片新天地，目前，激光金属模版仍能满物模版互动发展，互补存在。但是，电铸模版的孔壁光滑优点在高聚物模版面前将不复存在。有理由相信：随着SMT技术的发展，高聚物模版会被更多的专业人士所认识，所熟悉，并在某些领域逐步应用。

tangbosmt 2004-01-05 02:08
　一、印刷线路元件布局结构设计讨论

　　一台性能优良的仪器，除选择高质量的元器件，合理的电路外，印刷线路板的元件布局和电气连线方向的正确结构设计是决定仪器能否可靠工作的一个关键问题，对同一种元件和参数的电路，由于元件布局设计和电气连线方向的不同会产生不同的结果，其结果可能存在很大的差异。因而，必须把如何正确设计印刷线路板元件布局的结构和正确选择布线方向及整体仪器的工艺结构三方面联合起来考虑，合理的工艺结构，既可消除因布线不当而产生的噪声干扰，同时便于生产中的安装、调试与检修等。

　　下面我们针对上述问题进行讨论，由于优良“结构”没有一个严格的“定义”和“模式”，因而下面讨论，只起抛砖引玉的作用，仅供参考。每一种仪器的结构必须根据具体要求（电气性能、整机结构安装及面板布局等要求），采取相应的结构设计方案，并对几种可行设计方案进行比较和反复修改。

　　印刷板电源、地总线的布线结构选择----系统结构：模拟电路和数字电路在元件布局图的设计和布线方法上有许多相同和不同之处。模拟电路中，由于放大器的存在，由布线产生的极小噪声电压，都会引起输出信号的严重失真，在数字电路中，TTL噪声容限为0.4V～0.6V,CMOS噪声容限为Vcc的0.3～0.45倍,故数字电路具有较强的抗干扰的能力。

　　良好的电源和地总线方式的合理选择是仪器可靠工作的重要保证，相当多的干扰源是通过电源和地总线产生的，其中地线引起的噪声干扰最大。

　　二、印刷电路板图设计的基本原则要求

　　１．印刷电路板的设计，从确定板的尺寸大小开始，印刷电路板的尺寸因受机箱外壳大小限制，以能恰好安放入外壳内为宜，其次，应考虑印刷电路板与外接元器件（主要是电位器、插口或另外印刷电路板）的连接方式。印刷电路板与外接元件一般是通过塑料导线或金属隔离线进行连接。但有时也设计成插座形式。即：在设备内安装一个插入式印刷电路板要留出充当插口的接触位置。

　　对于安装在印刷电路板上的较大的元件，要加金属附件固定，以提高耐振、耐冲击性能。

　　２．布线图设计的基本方法

　　首先需要对所选用元件器及各种插座的规格、尺寸、面积等有完全的了解；对各部件的位置安排作合理的、仔细的考虑，主要是从电磁场兼容性、抗干扰的角度，走线短，交叉少，电源，地的路径及去耦等方面考虑。各部件位置定出后，就是各部件的连线，按照电路图连接有关引脚，完成的方法有多种，印刷线路图的设计有计算机辅助设计与手工设计方法两种。

　　最原始的是手工排列布图。这比较费事，往往要反复几次，才能最后完成，这在没有其它绘图设备时也可以，这种手工排列布图方法对刚学习印刷板图设计者来说也是很有帮助的。计算机辅助制图，现在有多种绘图软件，功能各异，但总的说来，绘制、修改较方便，并且可以存盘贮存和打印。

　　接着，确定印刷电路板所需的尺寸，并按原理图，将各个元器件位置初步确定下来，然后经过不断调整使布局更加合理，印刷电路板中各元件之间的接线安排方式如下：

　　（１）印刷电路中不允许有交叉电路，对于可能交叉的线条，可以用“钻”、“绕”两种办法解决。即，让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去，或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去，在特殊情况下如何电路很复杂，为简化设计也允许用导线跨接，解决交叉电路问题。

　　（２）电阻、二极管、管状电容器等元件有“立式”，“卧式”两种安装方式。立式指的是元件体垂直于电路板安装、焊接，其优点是节省空间，卧式指的是元件体平行并紧贴于电路板安装，焊接，其优点是元件安装的机械强度较好。这两种不同的安装元件，印刷电路板上的元件孔距是不一样的。

　　（３）同一级电路的接地点应尽量靠近，并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上。特别是本级晶体管基极、发射极的接地点不能离得太远，否则因两个接地点间的铜箔太长会引起干扰与自激，采用这样“一点接地法”的电路，工作较稳定，不易自激。

　　（４）总地线必须严格按高频－中频－低频一级级地按弱电到强电的顺序排列原则，切不可随便翻来复去乱接，级与级间宁肯可接线长点，也要遵守这一规定。特别是变频头、再生头、调频头的接地线安排要求更为严格，如有不当就会产生自激以致无法工作。

　　调频头等高频电路常采用大面积包围式地线，以保证有良好的屏蔽效果。

　　（５）强电流引线（公共地线，功放电源引线等）应尽可能宽些，以降低布线电阻及其电压降，可减小寄生耦合而产生的自激。

　　（６）阻抗高的走线尽量短，阻抗低的走线可长一些，因为阻抗高的走线容易发笛和吸收信号，引起电路不稳定。电源线、地线、无反馈元件的基极走线、发射极引线等均属低阻抗走线，射极跟随器的基极走线、收录机两个声道的地线必须分开，各自成一路，一直到功效末端再合起来，如两路地线连来连去，极易产生串音，使分离度下降。 三、印刷板图设计中应注意下列几点

　　１．布线方向：从焊接面看，元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致，布线方向最好与电路图走线方向相一致，因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测，故这样做便于生产中的检查，调试及检修（注：指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下）。

　　２．各元件排列，分布要合理和均匀，力求整齐，美观，结构严谨的工艺要求。

　　３．电阻，二极管的放置方式：分为平放与竖放两种：

　　（１）平放：当电路元件数量不多，而且电路板尺寸较大的情况下，一般是采用平放较好；对于1/4W以下的电阻平放时,两个焊盘间的距离一般取4/10英寸，1/2W的电阻平放时,两焊盘的间距一般取5/10英寸；二极管平放时，1N400X系列整流管,一般取3/10英寸;1N540X系列整流管,一般取4～5/10英寸。

　　（２）竖放：当电路元件数较多，而且电路板尺寸不大的情况下，一般是采用竖放，竖放时两个焊盘的间距一般取1～2/10英寸。

　　４．电位器：IC座的放置原则

　　（１）电位器：在稳压器中用来调节输出电压，故设计电位器应满中顺时针调节时输出电压升高，反时针调节器节时输出电压降低；

　　在可调恒流充电器中电位器用来调节充电电流折大小，设计电位器时应满中顺时针调节时，电流增大。
电位器安放位轩应当满中整机结构安装及面板布局的要求，因此应尽可能放轩在板的边缘，旋转柄朝外。

　　（２）IC座：设计印刷板图时，在使用IC座的场合下，一定要特别注意IC座上定位槽放置的方位是否正确，并注意各个IC脚位是否正确，例如第1脚只能位于IC座的右下角线或者左上角，而且紧靠定位槽（从焊接面看）。

　　５．进出接线端布置

　　（１）相关联的两引线端不要距离太大，一般为2～3/10英寸左右较合适。

　　（２）进出线端尽可能集中在1至2个侧面，不要太过离散。

　　６．设计布线图时要注意管脚排列顺序，元件脚间距要合理。

　　７．在保证电路性能要求的前提下，设计时应力求走线合理，少用外接跨线，并按一定顺充要求走线，力求直观，便于安装，高度和检修。

　　８．设计布线图时走线尽量少拐弯，力求线条简单明了。

　　９．布线条宽窄和线条间距要适中，电容器两焊盘间距应尽可能与电容引线脚的间距相符；

　　１０．设计应按一定顺序方向进行，例如可以由左往右和由上而下的顺序进行。

tangbosmt 2004-01-05 02:08
凡从事过印制电路板加工的人都会有所体会，印制板的外形加工也是印制板加工的难点之一，大多数印制板是矩形形状，但相当多的印制板有特殊的外形，本人在几年的工作中总结出一些加工的方法，在此简略介绍一下：

　　 一、 印制板外形加工方法：⑴铣外形。利用数控铣床加工外形，需提供铣外形数据以及相应管位孔文件，这些数据均由编程人员提供，由于印制板拼板间距不可能很大，一般为3mm左右，因此铣刀直径一般为3mm。先在铣床垫板上钻管位孔，用销钉将印制板与铣床垫板固定后，再用铣外形数据铣外形；2冲外形。利用冲床冲切外形，需使用模具，并且模具上管位钉与印制板的管位孔相对应，一般选择φ3.0mm左右的孔作管位孔；3开"V"槽。利用"V"槽切割机沿印制板设计的"V"槽线将印制板切割成彼此相连的几部分；4钻外形。利用钻床沿外形线处钻孔。通常开"V"槽与钻外形只作加工的辅助手段。

　　 二、 外形加工方法的选择。外形加工方法的选择通常与客户的要求。外形的形状和加工的批量有关系，一般选择铣外形，编写铣外形数据时，要注意下刀点的选择和行刀方向。要确保行刀方向与有效外形的切削方向成180o即可，因此铣外形与铣槽内的行刀方向相反，铣外形的下刀点一般选择在距管位孔较近的一角，以减轻下刀和起刀动作对外形的影响；同样道理，如果内槽有凸角，则铣内槽的下刀点选择在凸角处；如果内槽没有凸角，下刀点选择在距内槽两边为铣刀半径处。另外，在下刀点处起刀时，由于印制板直角的一边已铣去，铣板时铣刀对板的挤压会使直角变形，由形变为形，因此一般铣处形时，在板四角都加一半径为0.8mm的圆角，使直角形变为形，如图一。当印制板单元内无法加管位孔时则在拼板板边加管位孔，印制板单元间加吊点，铣外形后，用锉刀锉去吊点（如图二）。冲外形能够适应大批量生产的需要，加工效率高，通常管位孔的选择对外形加工质量和加工效率有较大影响。

　　 三、"V" 槽和钻外形是外形加工非常有效的辅助手段。其中开"V"槽是较常用的外形加工辅助手段。当印制板单元尺寸较小时，为减少铣板时间，可将几个印制板拼为一个单元，铣外形后再开"V"槽，这不仅提高了外形加工的效率，而且也有利于板件清洗和产品包装，还提高了板料利用率，对于不能加管位孔且尺寸较小的印制板，还可减少吊点数量（锉去吊点是非常麻烦的工作），这对批量较大的板件很有利。当客户要求有工艺边或多种板样、拼在一起时，开"V"槽是首选的外形加工方式。开"V"槽虽有效率高的优点，但受设备（仅指我司"V"槽切割机）制约，"V"槽间距还不能太大，也不能沿折线开"V" 槽。与此相比，钻外形虽然较慢，但能克服以上困难，还能克服铣外形铣刀直径较大的缺点，如果客户要求的印制板单元间距超出开"V"槽宽度时，沿小单元拼板间加邮票孔（相邻孔间距大于孔直径约0.2-0.5mm的一连串的孔，孔直径小于1.0mm）便可满足客户要求；还有是客户将多种板拼在一起无法开"V"槽时（如图三），可在印制间（如印制板A和印制板B）加邮票孔，如果印制板有宽度d小于铣刀直径的内缺（如图三 印制板A），无法采取铣外形来加工，而采取多次钻来加工就能实现，铣外形时只铣外框，对象图四两园相切的阴影区，铣刀无法加工，采用大小不同的钻刀用钻孔方式加工，再配合铣外形，则可完成外形加工；前边介绍过在印制板间加吊点，铣外形后锉去吊点的加工方式，如果在吊点油墨外形线加邮票孔，则可大大减轻锉吊点的难度（如图五）。有此板有内槽。如用3.0mm的铣刀铣外形，如果板槽宽小于8mm，则相应内园角占亮度的3/8，如果板角放-φ1.5mm的孔，然后再铣外形，小内园角占槽宽的3/16，减小了内园角，如果客户仍不满意，还可先放小于1.0mm的孔，再放-φ1.5mm的孔，使内园角小于0.5mm的孔，使内园角小于0.5mm(如图六)。

　　 四、 管位孔的放置是外形加工的重要因素。冲外形和铣外形是外形加工常用方法，其是冲外形加工效率很高，但它们都离不开与之相适应的管位孔，有时管位孔的放置对外形加工影响很大。通常在印制板单元中加两个管位孔，一般放在板对角，原则上距离越远定位越好，但对长或宽以及长宽相差悬殊的板，一般沿板边每200mm左右放置一管位孔。另外对一些特殊外形（如图七、图八），管位孔个数会多于两个，位置也不一定在对角，如果客户技术资料中有工艺边，则管位孔最好加在工艺边上，或在板角选择两孔径在2.0-4.0mm的非金属化孔作定位孔。冲外形的管位孔放置很重要，为提高模具利用率和劳动生产率，使外形相同但布线不同的印制板使用同一模具，在模具设计时，选择通用的安装孔作管位孔，如有工艺边，则加在工艺边上，这往往要与客户技术专家充分协商。无论冲外形或是铣外形，我们都喜欢在印制板单元内加管位孔（或选某类孔作管位孔），但不幸的是确有一些客户不允许在板内加管位孔且无法在板内选某类孔作管位孔，我们不得不采用外管位加工外形，即在印制板单元外加管位孔。如果印制板单元外形有内缺口，我们可将管位孔加在内缺口处，缺口一边加邮票孔与印制板单元相连。铣外形后掰去内缺口处的小块，锉去毛刺（如图九），冲外形也可采用同样方法加管位孔；如果印制板单元内有掏空的槽，则管位孔可加在内槽，内槽的三个边经过冲/铣外形加工，另一边用邮票孔与印制板单元相连，外形加工后，掰去槽内中小块，如客户同意可将邮票孔中心与槽边中心重合，可免去锉毛刺工序。为保证内圆角，冲外形时，可将槽四角冲去，槽一边的中间部分通过邮票孔与板相连（如图十，阴影区为冲切区）。另构是在板边加工艺块（工艺块比工艺边更优越），工艺块与印制板单元用邮票孔相连，管位孔就加在工艺块上，冲/铣外形后掰去工艺块，锉平毛刺，这样可减少吊点数量，当采用冲外形加工时，会大大提高加工效率，但加工艺块会使拼板利用率下降。在冲外形时，板内无法加模具通用的管位孔，客户又不同意加邮票孔时，则板外或板内缺，内槽处加模具通用管位孔，在印制板单元内加铣去内槽或内缺的专用管位孔。

　　 随着印制电路板设计的发展，外形加工技术也在发展，以上所述本人工作的一些总结，虽然未必对所有印制板外形加工均合理，但对很多印制板生产者是非常有用的。

tangbosmt 2004-01-05 02:09
现在大多数电子组装公司还在使用传统的免清洗焊膏，然而更先进的产品正在悄然出现。这些焊膏提供更佳的印制性能，较宽的再流曲线范围和更强的探针可测试性，同时也提供稳定的、一致的产品搁置寿命和批量一致性。本文概述了免清洗焊膏的新进展。

　　1、印制特性
　　传统的焊膏仅在印刷方面是满足要求的，它们从未在闲置时间(印制机、停机时间)、印刷速度和切变变稀方面为最终用读书提供一个宽的工艺范围，这将引起缺陷，使生产线速度受限制和焊膏报废。最新的产品在这三个方面具有较宽的工艺范围。
　　据估计SMT缺陷中50%的缺陷是模板印刷工艺引起的。 这些缺陷主要是由于每块的焊膏印刷量不一致所致。为了减少与印刷有关的缺陷，印刷工艺的目标是保证每次在每一焊盘上的印刷量均匀一致。因此，在变化的印刷条件下焊膏的稳定性将成为减少缺陷率的关键。最新的焊膏可实现一致的印刷量、任意的闲置时间、印刷速度和切变变稀。
　　2、闲置时间
　　闲置时间被定为模板印刷机因维修或其它原因而允许停机的最长时间，要求在闲置时间后的首次印刷中没有任何印刷缺陷发生。传统焊膏的闲置时间为10-20min，最新的焊膏能够闲置60-120min不发干或产生印刷问题。
　　每经过一次印刷行程都会有少量的焊膏留在模板开孔中。此焊膏会在开孔中干燥并且阻止闲置时间后首次印刷时焊膏干净地腔离模板。如果发生60min的闲置时间，旧的焊膏产品将要求5-10次印刷行程后才能实现有效的印刷。新产品在较长的停机时间后的首次印刷中就能够实现可接受的印刷，它减少了浪费并提高了生产线的速度。
　　这一改进是在焊膏化学成分中调整所用溶剂体系的结果。设溶剂在室温下具有较低的蒸发率，因而减少了发干现象。这大大地增大了丝网印刷机的工艺范围，允许操作者在维修、换班、生产线变化或操作休息片刻的停机后即恢复生产。

　　 3、印刷速度
　　从90年代初期到中期，大多数焊膏的最高印刷速度被设计为2.54-5.08cm/s，因为SMT工程师认为整个生产线的速度不仅取决于模板印刷机的速度。因此印刷速度被设置得非常低，以此来最佳化焊膏的滚动性能和印刷清晰度。然而随着快速贴片设备的发展，SMT生产线的速度有了极大的提高，模板印刷工经常成为生产工艺的瓶颈处。这导致SMT工程师要求焊膏能够实现10.16-20.32cm/s的印刷速度，而在印刷质量中没有任何的实质退化。
　　如果在高速印刷的应用中使用传统的焊膏，其结果将是不良的滚动和细间隙区域的涂覆量不足。新产品已经降低了粘度和粘性，它能够使焊膏流入细间隙开孔中，从而提高印刷速度。最先进的焊膏能够以2.54或20.32cm/s的速度涂覆合适的焊膏量。
　　减小粘度有助于提高传统焊膏的印刷速度和闲置时间，但是只简单地减小粘度将不能解决这些问题。减小粘度会出现其它一些问题，包括冷却坍落，不良的块状清晰度(潜在桥接原因)和不良的温度和湿度稳定性。因此减小焊膏粘度而不增加焊膏的坍落是很重要的。最新的焊膏可提高闲置时间和印刷速度而不引起更多的与坍落有关的缺陷。粘度和坍落不是必定相关的，减小粘度的焊膏容易坍落，但这不是必然结果。通过调整焊膏的化学成分可改善焊膏的抗坍落性能，使焊膏粘度降低而在坍落性能上没有任何变化。
　　提高滚子压力才可实现高速印刷，高速印刷和增加滚子压力的组合会引起与高速印刷工艺相关的一个问题：切变变稀。

　　4、切变变稀
　　切变变稀是指焊膏在压力下其粘度性能被破坏，较大的压力将会引起较大的粘度丢失，这会助长桥接缺陷。因此焊膏的制造者所面临的挑战是开发一种产品，这种产品能经得住高压力(来后高速和滚子压力印刷)而不丢失粘性能。传统焊膏在高速印刷环境下其粘度被破坏得非常快，而新的焊膏能够在提高印刷速度的同时而不明显变稀。变稀直接影响焊膏的粘度和印刷性，变稀最小化是焊膏制造者的目标。
　　如果焊膏在印刷操作期间相对稳定，并与印刷速度和闲置时间无关，可实现一致的印刷质量。最先进的焊膏能够长期稳定印刷，并与印刷速度、滚子压力、闲置时间或焊膏使用时间无关。

　　5、再流焊
　　每一种焊膏都有技术板是，该报告描述了焊膏的最佳或推荐曲线。然而许多SMT工艺不能遵循这些曲线。随着板子样式(尺寸、厚度和密度)和元件样式（包括更大面积的栅阵列封装和替代的涂覆)的不断变化，要求改进适用于任何SMT生产线，而与生产线的速度、曲线、元件的金属化问题无关。
　　传统的焊膏含有活化剂，它相对依赖于曲线，即与推荐曲线发生偏差就会引起焊料不润湿或焊料反润湿问题。例如，一种膏会成功地适用于3min曲线(室温到峰值温度)和210°C 的峰值温度，但会不适用于-5min曲线和具有较高的峰值温度。这种焊膏随着曲线扩展超出推荐的曲线要求将开始反润湿。这样的焊膏在曲线的润湿区会把助焊活性快速耗尽，因而限制它们只能适用于较短的再流曲线。相反，其它焊膏在经历长时间的热曲线时会有良好的润湿性(5min，225°C )，但不适用于快速曲线(3min， 210°C)。这样的产品在经历较短的再流曲线时将表现出不完全润湿，这些焊膏要求较长的润湿区来化学地活化助焊剂，这就是它们什么不适用于快速曲线的原因。
　　标准免清洗焊膏的窄的工艺范围正在引起很多的润湿问题，尤其是随着SMT工艺热要求的不断变化。一些焊膏不能经历大BGA器件所要求的曲线，使SMT工程师很为难。再流曲线是应与焊膏提供者的推荐曲线相匹配还是与器件的热要求相匹配？哪一个在所用中比较关键？
　　先进的焊膏技术有助于解决这一有争议的问题。最新的免清洗焊膏具有恒定的润湿性能，在达到再流温度前几乎完全与时间和温度无关。这对于板子尺寸、板子厚度、元器件涂敷和封装形式有很大变化的工艺工程师来说非常重要，他只需为实现缺陷率最小化工艺设备最佳的曲线。现在工艺工程师可以根据整个工艺来考虑最佳化。

　　 6、无铅问题
　　另一个曲线问题是无铅合金。对于标准Sn63和Sn62合金，大多数再流曲线达到峰值温度在203-230°C范围。然而大多数无铅合金熔点高于Sn63熔点30-45°C，导致峰值温度会达到255°C或更高。大多数传统的免清洗焊膏在这样的高温度下焊接有困难-----它们一般引起仅润湿和残渣颜色问题，因为许多类型的树脂随着温度升高而变暗。这些问题会阻碍传统焊膏无铅合金体系中的成功应用，迫使工程师去寻找曲线更好的焊膏。最近的焊膏倾向于合有活化剂和树脂体系，它具有类似的润湿性能和残渣颜色，甚至在峰值温度高达255°C时。

　　7、残渣与可测试性
　　无法实现在线测试是从传统产品转向改进产品的另一个原因。传统的产品有残渣，对ICT来说它又硬又粘。硬的残渣由于不能穿透将产生非接触，粘的残渣将最终粘附测试探针 ，导致非接触。除了这些问题，传统的焊膏残渣通常在时间方面很苛刻，再流工艺后的ICT在2-4h内进，因此焊膏制造者的目标是软化残渣而不使它太粘。同时残渣应在几周内而不是几小时内可测试性。
　　最新开发的免清洗焊膏正在解决这些问题。这些产品的残渣是软的，不粘的残渣，解决了测试问题而又不粘在探针上。这样焊膏残渣时经历几千次ICT测试或不粘附探针。
　　尽管免清洗焊膏的可测试性近年来有很大的改进，但有些产品在解决这些问题时仍有折衷，这一定要考虑。软化残渣对测试工程师来说是件好事，但是这些残渣可能引起长期可靠性问题。这与板子在工作温度下要求的树脂残渣的稳定性有关。超软残渣在较低的板子工作温度下会变成液体，它会释放活化剂并最终引起漏电流和可靠性问题。这样的焊膏残渣在表面绝缘电阻测试期间很易与铜反应。
　　焊膏制造者必须仔细考虑可靠性与可测试性之间的平衡。在大多数情况下，完全固化的残渣将表现出探针穿透问题，然而一个完全软化的残渣将不能通过标准工艺可靠性测试。因此新的焊膏必须在可接受的可测试性和残渣稳定性之间寻找一个合适的位置。较软的残渣将产生较大的可靠性问题，可靠性问题只能够通过使残渣更固体化或使全体焊剂系统低活性来避免。因此平衡可靠性和活性的最佳解决方法必须考活化标准水平和在SIR测试时和板子工作温度下残渣需维持半固态化。最新的焊膏具有理想的可测试性，不折衷残渣的可靠性或焊膏的活性。
　　超软化残渣的另一个缺总是与敷形覆的兼容性。敷形涂覆会与一些免清洗焊膏残渣有轻微反应。随着残渣变得较软和较易游离这变成了关键。与考核一种新焊膏时，检查焊膏残渣和敷形涂覆之间的兼容性是关键。许多产品被设计为具有超软化残渣，但会与敷形涂覆有粘附问题。

　　 8、其它改进
　　8.1 搁置寿命
　　免清洗膏是易反应的混合物，发生反应将改变整个产品的化学成份和性能。在冷藏温度下保存焊膏将降低这些易反应率，但不能阻止它们发生。焊膏性能的降低总是发生在容器内。传统焊膏的一般冷藏搁置寿命为3-4个月，能看到明显的性能降低。最新的焊膏已扩展6-12个月。这意味着在容器内的反应明显减慢。
　　8.2一致性
　　每批焊膏之间会有些变化是可能发生的，大部分这些变化在模板印刷机上得到反映，粘度上的明显波动会破坏印刷的可重复性。这些变化是传统焊膏的最大缺点，这在改进的焊膏中得到明显的降低。使得整个焊膏的化学成分更能控制。最新的焊膏产品具有可重复的和可靠的一致性。

　　9、结束语
　　免清洗焊膏在印刷、曲线和ICT方面有很大的改进，焊膏质量越来越好。免清洗焊膏的改进有助于提高生产线的速度，降低缺陷率，减少浪费，使炉子柔性最大化，解决了不可测试的问题等。

tangbosmt 2004-01-05 02:10
焊膏印刷工艺中产生波动的最大原因是浮在模版上的焊膏的稠度不断变化。当焊膏刚分配或印刷时，焊剂中的低沸点溶剂就开始蒸发，焊料球亦在空气中开始氧化。在停机期间，焊膏的流动性变差。此外，随着焊膏的使用，焊膏球将减少。焊膏不足会使印刷过程中断，造成空白；而刀片上焊膏过剩，则会使网孔不能完全充满。
采用自动化焊膏分配，并对其数量和频率进行编程，可以最大限度地减少操作者的失误。但是，这种方法很费时，而且对空气状况敏感。同时，仍有相当数量的焊膏暴露到空气中。

密封的焊膏辊

一种新的分配技术，称为流变泵印刷头(RheoPump)技术，含有一个专用的密封头，它将整个焊膏辊固定。这样，焊膏就不会滚压在暴露于空气中的印刷模版上，而仅有那些与模版接触的焊膏涂在涂敷点上。

标准的焊膏筒连续不断地将焊膏填满焊膏辊，料筒对印刷头加压，提供填充网孔的动力。这种流变技术实际上消除了焊膏印刷过程中产生波动的最大来源，使之不管是在停机或工作过程中都能连续地印刷。

自七十年代以来，基本的流变技术一直用于多种其它领域，只是到九十年代初期，才开始研究将该技术用于印制板上的焊膏印刷。

工作原理

通过对该技术的研究和其后的数据测试，最近制成了可供生产现场使用的设备。设想这样一种机器，它采用享有专利的圆形内腔设计，以消除“死角”(dead zone)，并在由计算机控制的焊膏馈送之前使焊膏充分混合。这可使焊膏利用率达100%，且易于清洗内腔。

挤压理论指出，当压力和摩擦作用于焊膏球时，它将开始滚动。流变泵系统在印刷腔的顶部直接施加压力，配合焊膏的滚动，将焊料泵入印刷模版的孔中。当泵在模版上移动时，摩擦将使焊料滚入焊膏腔中。这种滚动作用有助于使膏料混合，并保持其工作粘度。施加在焊膏腔中的压力直接传递到印刷模版表面和网孔中。

由于焊膏的滚动作用并不是形成网孔充填的唯一因素，因而可以获得更快的印刷速度。当焊膏通过网孔时，泵的剪切叶片与模版始终接触。一旦网孔被填满，剪切叶片的薄缘就将其从膏体上切离。焊盘的表面区、模版和印制板之间焊膏的表面张力、网孔的结构以及其尺寸比决定了焊膏涂敷的质量。


泵结构

流变泵头用两个快速分离装置连接到一个平衡压力控制吊架上，便于插入和拆卸。这种吊架结构基于一种平衡控制的打印头机理，允许在模版上浮动安装，从而能连续地适应PCB上变化的表面，保证与模版在整个印刷期间始终如一地密封。焊膏腔为焊膏提供分层流动，这就使焊膏能滚动和混合，并保持摇溶焊膏粘度。两个标准的Pyles膏料筒将焊膏送进腔内，并始终保持印刷腔的焊膏水平，同时提供压力，有助于充填网孔。

印刷模版和泵头在两个剪切刀片的尖端互相接触，这样，刀片必须保持一个始终不变的薄缘。根据长期的寿命试验数据，使用了镀镍弹簧钢刀片。位于剪切刀片端部的焊料隔板使焊膏保持在印刷区，消除了浪费。

印刷模版顶部的位置由一个接触传感器来确定。使用可编程压力，泵头靠着模版被加荷，使刀片牢固地位于模版上并保持恰当的密封。下止档器(downstop)夹持泵头，使之通过印制板边缘时向下，以获得最佳的印刷清晰度。

闭环式空气压力调节器用来调节泵入模版网孔的焊膏的压力。这些调节器给两个膏料筒施加一个恒定的压力，后者然后给焊膏腔加压。泵下降到其印刷位置，焊膏在两个剪切刀片之间与模版接触。在两次印刷之间，焊膏与模版是在一个稍高于下止动器的位置保持接触，使焊膏密封在焊膏腔内，以防止泄漏。

与传统的后沿式挤压刀片以及现有的“流变式”印刷技术相比，这种泵头设计有许多优点。流变技术是焊膏印刷发展的下一个阶段。工艺波动的减小，打开了一个更大的工艺窗口。由于不再需要过多地与工艺波动相配合，这就进一步减小了工艺波动，改善了生产率和机器的利用率。该系统也提高了效率，降低了成本。

RheoPump系统的优点

流变泵技术不仅能提供恒定一致的印刷，而且有助于削减成本。例如，Speedline技术公司的RheoPump系统使用一个独特的接触传感器，以改进模版表面的测量，配合其平衡控制台架系统，保证了对模版表面始终如一的密封。该系统具有以下优点：

优异的焊膏管理
焊膏完全被封闭，不暴露在气流中，延长了焊膏的模版寿命。焊膏中的低沸点溶剂不蒸发，使焊膏性能始终不变。

节省大量的焊膏费用

假设焊膏的模版寿命为六小时，浮在模版上的焊膏平均为250克，每天三班操作，清除焊膏1千克。每克焊膏按0.1美元计，则每天每台印刷机可节省费用100美元，一年则可节省36,500美元。

有害废料减少

改进的焊膏管理减少了焊膏废料总量。例如，当焊膏从压辊边缘冒出时产生的废料。上述曾提及，清除这些废料的费用是十分高昂的。停机时间减少

在印刷操作中，由于该泵系统采用连续的送料方法，因而消除了由焊膏的分配或人工添加而造成的停机。采用一个以上的膏料筒，更换料筒的次数将减少。

加快产品的转换

由于模版不需要清洗焊膏，因而产品的转换加快。泵的剪切作用消除了一般可能残留在模版上过剩的焊膏。

最大限度地减少了铅的污染

由于清洗的减少和焊膏筒更换次数的减少(在整个使用期内)，因而减少了焊膏及其所含的铅对人体的污染。

对焊膏/容器的适应性

由于RheoPump系统中使用了标准的Pyles焊膏料筒，因此你的焊膏能直接适应该泵系统。不需要特殊包装或改变材料。料筒最大限度地利用了容器中的焊膏，而装在代用容器中的焊膏则可能浪费30%至50%。这就节省了确认一种新的焊膏，或规定一种与目前不同类型的焊膏容器所需的费用。

改善了焊膏的动力特性

RheoPump系统采用一种独特的圆形焊膏腔，加强了焊膏的滚动。对模板施加的闭环式可编程焊膏压力和可调节的下止档器参数使该系统可灵活地适应特殊的印刷工艺。

减少了循环时间

该系统本质上允许具有比目前标准的滚压刀片更高的速度。更快的刀片速度意味着较少的循环时间，加上停机时间减少和焊膏管理性能提高，就可以获得更高的生产率。

较少的人工操作 由于在剪切刀片和模版之间形成的密封，因而不需要沿普通的滚压刀片补充

tangbosmt 2004-01-05 02:10
焊膏技术的变化，对维持印刷参数的恒定提出了挑战。不管是生产工程师要优化现有系统，还是管理者准备选购新设备，重要的是应了解模板印刷机目前的机械情况。

　　随着贴片机速度的日益提高与贴装材料的不断发展，模板印刷已成为确保6σ质量的前提下缩短生产周期的主要工位。对于再流焊而言，模板印刷的生命力在于它还是最适合的在PCB上预置焊膏的方法。对于模板印刷机制造商来说，其设备必须能够满足用户不断地印刷新型材料的要求，以解决有关的工艺问题。焊膏技术的变化，诸如无挥发性有机物(无VOC)和无铅焊料等的变化，对维持印刷参数的恒定提出了挑战。不管是生产工程师要优化现有系统，还是管理者准备选购新设备，重要的是应了解模板印刷机目前的机械情况。

效率是决定性因素
　　对于生产者来说，哪方面更为重要呢？是速度还是精度？当然，还必须考虑到具体生产的复杂性、检测与返修(或替换)成本等。但真正的目的应是达到产量与质量理想的结合；换而言之即效率。有些情况下，产量与质量的交叉点决定了生产的效率。效率越高，投资回报越快。在效率方程式的质量一侧的主要参数有精度、可靠性和生产的灵活性。

产量是另一个重要因素
　　提高模板印刷机的速度是一个具有挑战性的课题。在印刷过程中，印刷行程和PCB与模板的分离速度是一定的，而刮刀的印刷速度则取决于模板上的开口尺寸和焊膏的成份。因此，提高印刷的操作速度即成为关键因素。自动印刷机的实际印刷周期通常为15秒至20秒，而对于高速生产线则要求小于10秒。尽管印刷操作并非决定性因素，但在许多实际生产中，随着产量的增加，其重要性也得到的加强。但是，提高精度与柔性势必需要增加处理的时间。印刷的速度越快，留给视像校正、PCB精确定位和模板擦拭等的时间就越多。通过提高这些相应处理的速度，就可以留给PCB印刷后2D和/或3D检查(图1)更多的时间，与"低速"印刷机的区别越彻底。



图1　2D和3D检查的时间越多，工艺样品的统计精度就更高，从而缺陷率更低




提高产量

　　通常，在提高自动印刷机的生产速度时首先会想到的是各轴的运动情况。从机器的发展角度来看，简单而且最常用的方式即是提高各运动轴的速度。如果对机器的精度和可靠性没有要求，这种方法的精度和可靠性是足够的。
　　一个更智能的方法是采用真实性能运动控制工程。对运动的各节点进行分析、算法演练和试验，以及对各轴的疲劳情况进行分析。印刷机上的每一驱动系统的实际性能均通过计算，以满足对加速性能的最佳配合。相应地，印刷速度也通过计算确定，从而使印刷机具有最优潜能。这一效率与安全性设计理念已以曲线形式写入了机器的运动控制板中，从而使机器的每一个运动都能迅速遵照执行。如此，印刷周期可缩短20%。

移动视像系统

自动模板印刷机的视像系统用于将PCB与模板对正，该系统可在机械和电子两方面提高速度。对于后者，首先可将专用视像处理器与印刷机系统的CPU相结合进行协同处理，从而可对所得图像进行快速处理。同样，还可以在系统移动至下一个基准点的过程中进行处理，因此被称之为"移动"视像系统。
　　首先，提高视像系统在基准点间移动的运动速度，必须采用与其它运动轴相同的运动分析与设计方法。视像系统必须能够由运动控制板中的高级算法支持。应当注意的是，由于基准点的位置通常需要两个相互垂直轴的运动，从而实现真正的连续运动是不可能的。但是，通过性能运动控制工程，可以获得高的视像速度。优化的加速与减速可以明显提高视像的速度。从而减少了停顿时间和基准点、2D、3D检查等图像的捕捉时间。如果设备采用的是空气轴承，还可以确保运动的平滑与精确(图2)。



图2：系统应采用直接驱动以避免皮带驱动所具有的明显的运动间隙


智能软件

智能软件能够自动测算模板印刷机的效率。高效印刷机可以对机器的功能和工艺进行控制，从而能够实现各工序间的快速转换。最新的软件具有运动控制的同时性，使印刷机中的并行工作能够同时进行。先进的印刷系统至少有四个轴可以同时运动，从而使多种动作同时完成。

　　另一项最新的技术是"自适应补偿"，可用于对印刷机各项功能进行持续分析以提高生产效率。例如，在模板与PCB校正的过程中，可通过校正量大小的分析来自动重新确立模板的原点位置，从而缩短校正时间。
　　目前的智能软件还能够对超出模板印刷机以外的情况进行分析。操作系统可以监视下一工位的设备，核实板的需求情况，并且还能够针对整条生产线的情况提出最大限度提高生产效率的策略。例如，印刷机不停地"监测"下工位情况，在其完成一个操作(如模板清洁)之前即向其输送一块PCB。如果完成操作在先，印刷机则会改变常规的次序直至满足整条生产线的需求。

影响产量的其它因素

　　现在越来越多的用户倾向在印刷间歇期进行模板清洁。保持模板开口中无焊膏及模板底面的清洁十分重要。这是确保无漏印和具有良好印刷分辨率等印刷质量的基础。
　　最近，可以装配在印刷机上各种形式的自动擦拭系统相继问世，大多具有很强的真空吸力和改进的擦试管理程序。更先进的做法是首先进行高效率的湿擦，随后再进行干擦以去除遗留的溶剂。用清洗溶剂可以去除残留的焊膏。采用快速而高效的模板擦拭不仅可以缩短印刷周期，而且可以减少系统的保养。当然，更有意义的是可同时进行多种操作，如在擦试模板的同时可进行焊膏的填充。



图3：将板传送至接近印刷区域有助于缩短各轴的运动时间


　　三轨式PCB传送导轨(图3)不仅可以缩短实际定位夹具的调整时间，而且可以加快板的传送速度。当一块板正在印刷时，另一块板可直接插入到其排队位置上。将电路板传送至距印刷工位最近的位置同样可以节省轴的运动时间。恰当的中心定位设计，同样有利于精确、重复的印刷。
　　设备的调整也是一个方面，尽管是在印刷之前，但依然会对总的产品产量产生影响。该方面的改变，如自动支撑的引脚排布系统，既能保证精度又加快了调整速度。自动焊膏填充装置可减少停机频度，可获得十分宝贵的时间。此外，离线编程功能在自动印刷机中也是必不可少的。

柔性、精度和可靠性

　　柔性的评定可从两方面进行。首先，印刷机必须具备柔性的机械结构，以获得最佳的夹具方案。其次，印刷机必须具有先进的软件，使系统能够自动适应不同的基板。在印刷机上紧固而又精确地夹住PCB也是表面组装生产线中诸多夹具难题之一。印刷机必须具有多种定位选件，使其可以按相应情况单独或相互配合使用。对比度低的视像系统对各种基板材料的适应性要强。如果装有此类系统，加之适当的机械定位装置，则对于陶瓷基板甚至柔性基板均可很容易处理。

　对于自动印刷机，精度受到三个方面的影响。第一是线路板基板在印刷机上的定位校正。一些印刷机采用机械挡板。采用这种方法，其固有的精度受到板与板之间的基板偏差影响。 某些高端印刷机采用的是非接触式运动传感器，与机械定位不同的是在变换不同的电路板时，它可对不同的基板进行补偿，而不需要人工干预。由于采用此类传感器，板的自动校正速度变快，重复性也更好。当对已有组件的板进行第二面印刷时，这一点显得十分重要。采用结构型执行机构，如采用铸件，可增进系统的可重复性与可靠性。有限元分析证明若要达到高的稳定性，首先须有一个稳定的基础与框架。因而，设备通常喜欢采用铸件以达到所需的稳定性，而不必考虑较高的运行速度所引起的附加应力。
　　当然，任何机器最终都会损坏。性能工程学设计只是大大地提高了系统的可靠性，并尽量缩短停机时间。当一个零件或一个子系统损坏时，应能很方便地取下或更换。模块化设计对于缩短停机时间十分重要。另外，不管用户身在世界何地，来自制造商的零配件与工程支持均应快速便捷。

　　产品变换时间

　通常，在选择印刷机时主要考虑的是其柔性和使用的方便性，以及是否能印刷多种不同类型的板。现在的印刷机通常有多种选件。如有的具有自动支撑的引脚排布功能，将支撑引脚按一定图形排布给待印板以支撑。引脚的排布可编程控制，且不需要专用夹具从而缩短了产品变换时间，最适合于生产产品型号经常变换的生产线。
　　另一个选件是模板的在线更换。即自动从在线模板贮藏架(通常位于印刷机的后部)中选择并装载模板。典型地模板更换时间为20秒。另外的系统中印刷台Y轴与Z轴的柔性夹具可对基板进行适当力度的夹紧，从而可有效地适应不同尺寸的基板。最后，印刷机还可配置离线编程软件，使印刷机能够从计算机下载设置的参数和基准点数据。
　　产品生产的"更便宜、更快速、更优质"的要求促使着制造商不断推出更有竞争力的模板印刷机。随着更高生产速度要求而来的是更高精度的要求。总而言之，系统必须速度更快、性能更稳定、使用寿命更长。因此，理想的印刷机必须是经过性能工程学设计的，它能够满足目前SMT生产所要求，具备快速、高效的性能且具有一定柔性与可靠性，同时，还应满足不断变化的焊膏性能要求。

　

tangbosmt 2004-01-05 02:11
当从科学的观点来考虑模板印刷工艺的时候，会使问题突出，而控制机构，诸如那些包括在检查表 中的，可以用来消除这些问题。同时，许多涌现的技术已经用来改进或克服那些与SMT装配有关的 问题。为了保证成本和品质的有效改善，新的技术被采用来适应主流的生产环境。

封闭的材料转移系统(Enclosed material-transfer system)。这些是用来消除与锡膏滚条直径有联系的过程变量，材料的干燥，以及 与材料的补偿和浪费有联系的问题。好处有：
对高混合、低产量的生产：封闭的材料转移系统允许快速的产品转换，消除了将材料从模 板上移去的必要。
对低混合、高产量的生产：封闭的材料转移系统允许机器运行而不需要检查，再不需要操 作员经常检查材料滚条和补充材料。而是，印刷机会指示何时增加另一盒材料。
温度控制环境：材料可以在印刷头内保持所希望的温度，消除了A/C系统的潜在的气流问题。
自动安装系统(ATS, Automatic tooling systems)。过去的安装系统要求操作员设定底面没有或少 有元件的板的磁性支柱，对更复杂的板用户设定。今天，ATS可以对板的支撑进行编程处理，即 只按几个按钮印刷机即准备好运行。将来，支撑安装技术的更多进步将使操作员的干预保持在一 个更低的水平。
下一代的板面模板清洁器(next-generation on-board stencil cleaner)。模板下的清洁系统现在包括 一些特性，如提供清洁周期更多控制的软件增强，和减少夹纸的机械改进。在DEK horizon印刷机 上有一个另人振奋的新系统，它可以取消纤维卷作为清洁介质。这将减少消耗在更换清洁卷上的 时间，而只是简单地更换卷筒。
网络与主机通信(Networking and host communications)：使印刷机入网的新选项有两种基本形式：
GEM/SECS主机通信允许终端用户完全遥感访问和控制印刷机的各种功能。典型的使用：控 制整条线，跟踪制造周期内的产品，如果有必要，停机、对设备的特定部分发送信息等。
文件重新定向允许从中央位置控制印刷机的文件，使得备份程序和连续参数的维护简单得多。
设备应用程序(equipment-utilization program)。保证机器得到优化和维护，按照制造要求运行。 一些印刷机现在可以通过查看自身元件的输出来实现自我检验。
双轨能力(Dual-lane capability)。当装备有封闭材料转移系统和有两套开孔的模板时，可以使一台 单一模板的印刷机支持其后的双轨制造系统。
过程优化和验证方法(Process optimization and verification methods)。
电路板和模板的检查：使用印刷机的照相机和照明系统，新的方法允许检查模板开孔是否堵 塞和弄脏，电路板上的锡膏的定位和是否有桥接。该工具可优化过程及其维护工具，如模板 底下的清洁和锡膏的涂敷。一旦调整好，电路板与模板检查可以验证过程是否保持受控。
统计监视系统(SMS, statistical monitoring systems)提供实时反馈，如果任何调整或改变迫使 过程超出规格。当用于机器输出或与板面检查一起使用时，SMS可把模板印刷机提升到最高 的控制水平。
锡膏印刷检查表
特性(Feature) 注释 OK?
锡膏合金(paste alloy) 适合用途
锡膏颗粒尺寸(paste particle size) 适合间距
锡膏助焊剂类型(paste flux type) 适合应用
锡膏采购(paste purchase) 频率
锡膏储存(paste storage) 适合采购频率
锡膏准备程度(paste readiness) 室温12小时
充足的锡膏(sufficient paste) 模板上15mm的滚条直径
装满频率(top-up frequency) 经常
锡膏处理(paste disposal) 批号结束
锡膏处理(paste disposal) 一天结束
锡膏处理(paste disposal) 最后处理
元件焊盘(component lands) 标准尺寸
焊盘表面(land surface) 平滑、平整
阻焊厚度(resist thickness) 少于焊盘厚度
板的尺寸(board dimensions) 适合机器
其它板的特性(other board features) 底面/边缘附近元件，标贴、丝网
板的清洁度(board cleanliness) 纤维、旧锡膏、手套
板的定位(board alignment) 适当方法
板的支撑(board support) 稳定、平整、足够
模板适合性(stencil suitability) 制造方法
模板厚度(Stencil thickness) 0.15mm
模板开孔(stencil apertures) IC=一半间距，无源元件小于焊盘的 10~20%
刮板材料(squeegee material) 95 shore 塑料/金属/其它
刮板角度(squeegee anlge) 60° 　
刮板边缘(squeegee edge) 锐利，但不伤害
刮板长度(squeegee length) 与板长相同
锡膏折流板(paste deflectors) 安装
刮板压力(squeegee pressure) 刚好从模板刮尽锡膏
刮板速度(squeegee speed) 适合生产线节奏速度
分离速度(seperation speed) 经测试
分离间隙(off-contact gap) 零
模板下清洁(under-screen clean) 不经常、溶剂、真空
锡膏搅和(paste kneading) 适当的时间周期
印刷机环境(printer environment) 温度、湿度
印刷检查(print inspection) 经常
模板清洁(screen cleaning) 安全、有效
清洁开孔(cleaned apertures) 无锡膏
模板、基准点(stencil, fiducials) 无伤害
记录(paperwork) 完成

tangbosmt 2004-01-05 02:12
本文介绍，表面贴装滴胶的每个领先技术都是描述和剖析为与现代SMT生产环境有关的，包括透视为了达到最佳的SMT生产结果，在不同的表面贴装滴胶方法之间的基本平衡点。

　　随着SMT技术变得更加复杂和要求更高，有效地分配(dispensing)表面贴装胶(SMA, surface mount adhesive)的挑战也已经变得越来越重要。从SMT技术的开始，选择性涂敷胶剂的使用已经提供一个重要的机制，来保持元件位置直到焊接过程的完成。混合技术的板结合了通孔(through-hole)元件和底面的SMT元件，要求分配表面贴片胶(SMA)来固定SMT元件在板上，通过回流焊接或波峰焊接工序。随着现代板设计的进行方向已经是密度、双面SMT装配，并具有紧密地组装的密间距(fine-pitch)电路，表面贴片胶(SMA)的精密分配继续在达到持续的生产结果中起关键的作用。

　　现在SMT代表主流的电子生产方法，使用于从计算机到通信到消费品电子的每个事物中，SMA的分配技术已经经历一个戏剧性的进化，以保持步伐和提供与复杂的、高产量的SMT生产工艺的兼容性。和与任何复杂制造环境一样，达到成功要依靠许多不同因素的相互关系和每个单独的工序有效地啮合到一个集成的生产过程中去。

　　在这样一个“完整生产”的概念中，真正有效的SMA分配工艺的利用必须前摄地(proactively)把下列关键因素考虑进去：

持续的产出和生产力
精度、持续性和可重复性
材料管理问题
总的工艺稳定和适应性
资产所有权的总成本
SMA分配的选择

SMA分配通常可分组为两个主要类别：

大量分配(mass dispensing)，如针转移法(pin-transfer)和丝印(screen-printing)
选择性分配，如针滴(needle-based)或喷射(jet-based)分配技术
分配可以分类成两种技术：

接触式(contact-based)，分配装置实际上接触板
非接触式(noncontact)，如喷射，避免与板的物理接触
　　针转移(pin-transfer)法使用专用的工具和一列针，它专门设计来配合所要求的滴涂到印刷电路板(PCB)或基板(substrate)的胶点图案。这个针的排列浸入一个开放的胶剂托盘，将针湿润到预计数量，然后针向下接触板来转移胶剂。

　　丝印(screen printing)使用一个模板(stencil)或网板，其孔专门设计来配合PCB或基板所要求的胶点图案。在涂敷胶剂时，模板定位在板上，一个刮刀(squeegee)将胶剂波浪抹过模板，迫使胶剂通过孔，到达板上。

　　针嘴选择性滴胶技术在过去十年已经是大多数SMA分配应用的首选方法。它们提供把分配工艺适应不同板设计的灵活性，在每一次一个装配修改或引入的时候，不要制造象针排列或模板这样的新的固定模具。在针嘴滴胶中，精密的运动系统把针嘴移动到一个位置。然后针嘴定位在基板之上，通常通过使用一个物理间隙机构来达到正确的滴胶高度。使用其中一种得到证实的技术来滴出受控数量的胶剂，如时间/压力阀、螺旋泵(auger pump)或正向位置泵(图一)。

　　非接触喷射滴胶(jet-dispensing)代表用于生产的SMA分配技术的最新突破。喷射技术通过消除垂直运动和滴胶头与板之间的物理接触，给选择性滴胶增加新的效率。不是为每个滴胶动作向下接触基板，喷射滴胶头以一致的高度在板上方飞行，在每个要求的位置喷射精确的胶量。除了通过消除不必要的运动而允许更高的滴胶速度，喷射方法也提供对不同板设计的更高适应性的优势，因为它们消除了大量分配技术的模具要求和针嘴滴胶的物理向下接触要求。

　　虽然SMA分配技术的进化已经将重点放在通过更快和更灵活的能力，但是上面描述的每一种方法都有特殊的优点和平衡点。当设计整个SMT生产工艺时，这些应该纳入考虑之中。

持续产出和生产率考虑
　　大量分配技术，如针转移和丝印，通常代表最快的方法，因为它们可以一次过将材料涂敷到整个PCB。可是，当考虑“持续的产出”这个因素时，大量分配技术可能出现许多应该考虑的问题。因为对每个装配必须使用一个专门模具(针排列或印刷模板)，群移法(mass transfer method)可能要求更多的时间在准备和转换过程中，因此在高混合的生产环境中影响整体产出。另外，盘查、储存和清洁每个装配的单个模具可能要求很多生产人员时间，影响整体的生产率。任何随后的板布局的更改都可能要求时间延误，用于制作一个全新的模板给丝印机，或者改变针转移系统的硬件模具。

　　另一方面，选择性分配技术以固有的较低的原速度运行，但可提供更好的整体持续产出和生产率，由于更大的灵活性和适应性优点。因为选择性滴胶系统转换通过可以通过调用不同的软件程序来完成，所以持续整体的产出大大提高，特别是在今天的动态、高混合环境中。尽管如此，选择性滴胶的主要局限继续是在每个位置准确定位针嘴和在滴胶期间驻留所要求的时间。一些针嘴滴胶系统企图克服这些局限，它们是通过将多个针嘴成套排列在一起，同时对多个位置涂胶。可是，有效地同步多个头的成本与复杂性的增加经常要求其它的妥协，可能偏离任何潜在的生产率优势。

　　喷射滴胶的出现，作为一个稳健的、生产上证明的工艺，已经给SMT生产线的设计者和工艺工程师一个另外选择，将最佳的工艺灵活性与新的、更高水平的可持续产出相结合。喷射滴胶使用一个闭环的、正向关闭活塞来准确地从一致的板上1~3.5mm高度射出精确控制数量的胶剂到基板上。因为喷射器的弹簧驱动的球与座机构可以实现12~15毫秒的每个射点周期率，并且没有用于在Z轴上移动头的时间，现代的喷射滴胶系统可以提供持续的产出率，从单可滴胶头可达每小时50000点。(图二)

准确性、持续性和可重复性
　　较高的产出水平只是如果工艺可充分控制得到准确性、持续性和可充分性的可接受水平才有用的。通常，大量分配技术可提供足够的结果，当考虑到其内在的局限性的时候。可是，这些内在局限可引起一些今天的更小与更密的SMT设计的问题。例如，当使用针转移法来对小于1206元件的焊盘滴胶时，持续一致的结果是很困难的。另外，将丝印工艺用于较小的胶点可能由于孔的阻塞而导致清洁与维护的要求增加。在元件已经插件到板上之后使用模板印刷，可以使用昂贵的台阶式模板(step-stencil)设计来完成，要求上游工序的良好工艺控制。

　　针嘴选择性滴胶技术提供较宽范围的能力，达到对各种胶点大小的持续的精度结果。可是，几个工艺参数必须考虑。这些参数包括针嘴直径、一致的滴胶高度、驻留时间和用于将胶通过针移动的技术类型。

　　用较老的时间/压力滴胶系统，在注射器内空气累积可导致胶点大小的变化，因为空气压缩率与液体不同。因此，均匀的空气脉冲可得到不同的滴胶量，从满注射器到一半或将近空注射器。螺旋泵提供较高可充分性水平。当螺旋泵的螺杆转动，它迫使一定数量的液体沿螺纹而下，从针嘴出来。可是，螺旋泵还可能由于液体黏度的变化而遭受精度的变化。喷射滴胶消除了针嘴，使用一个正向关闭的球与座的活塞机构，因此减少许多可能影响时间/压力和螺旋滴胶的变量。

　　不管泵技术，针嘴系统的准确的、可重复的、好质量的胶点基本上决定于维持一致的滴胶高度和均匀的湿润/驻留时间。正如前面所描述的，这要求仔细的Z轴运动的运用和向下接触板的物理间隙。另外，它需要维持对板的弯曲因素和向下接触点的相对紧的控制，因为基板缺乏共面性或者针嘴落在迹线、焊盘或元件上可能失去滴胶高度的均匀性。另一个与针嘴系统有关的质量问题是如果滴胶头运动或驻留时间不精确控制，胶从针嘴“拉线”的倾向。这种拉线可造成质量差、不均匀的胶点，不能将元件固定在准确的位置，以获得一致的焊点。

材料管理问题
　　虽然有许多特性良好和充分证实的SMA配方可用于每一个分配技术类型，但在设计一个SMA分配工艺时，还有液体管理的问题要考虑。例如，针转移法通常要求特殊黏度特性的液体，以允许在转移到基板期间胶点拾取和悬挂在针上。对于所有大量分配方法的一个主要材料管理问题是胶剂在开放的托盘内和转移过程中对空气、湿度和温度的暴露，在可能导致液体污染、得到退化的生产结果。

　　在选择性滴胶中，关键的材料问题集中在滴胶过程对液体流变能力的敏感性。例如，由于时间/压力和螺旋泵技术是依靠黏性的，液体中任何粘性的变化都可重大地影响可重复性。现在的喷射滴胶头设计利用一个球与座的设计，它减少对黏度变化的敏感性。并且喷射器不要求机械的间隙，实际上消除了改变滴胶间隙的影响。

工艺适应性与稳定性
　　工艺适应性对于有效地支持今天的更短的产品寿命周期、动态变化的产品设计和高混合生产环境变得非常重要。同时，这种灵活性不能以妥协工艺稳定性作为代价。现代SMT生产线必须迅速适应各种产品变化，不牺牲产出与生产率。

　　对于大多数生产环境，选择性滴胶工艺提供数据驱动的优点。这使得可以迅速的滴胶程序开发和在相同机器上运行不同装配的快速转换。

　　选择性滴胶提供对生产顺序的改善的灵活性，因为它可以用于已装或没装元件的板。选择性滴胶也与那些要求其它材料如锡膏在滴胶步骤之前应用的工艺兼容。相反，丝印或针转移法通过只能在板没有装零件的时候使用，因此迫使所有生产工序适应这个滴胶工序，而不能反过来。由于对生产灵活性的逐步上升的要求，选择性滴胶已经成为大多数SMT应用的选择，这些应用需要对已经预印锡膏的、已装部分元件的板滴胶，或者高混合生产环境，固定模具的约束变得不实际(图三)。

　　在选择性滴胶工艺中，接触与非接触技术之间的选择可影响工艺可适应性的程度。例如，用针嘴系统达到较大的胶点可能要求在每个位置上较长的驻留时间或较大直径针嘴的使用。在一些情况中，一个装配将要求用不同的针嘴滴过多次。另一方面，因为非接触喷射滴胶系统不依靠滴胶间隙、和湿润与驻留时间，它可通过迅速在相同位置射出多点来达到大范围的胶点大小。这个工艺实现最佳的胶点灵活性，而对整个产出影响最小。

　　另一个滴胶工艺适应性测量是该工艺一旦放在生产场合将“减低”多少。这就是说，一个特殊性能一旦在现实的生产环境中进行测量，它会从基于理想条件的、由设备制造商所说的规格上下降多少。对于滴胶，速度(每小时点数或元件数)可下降多达30%。可是，喷射滴胶的下降少于15%，由于喷射的不接触特性。

拥有设备的总成本
　　最终，任何生产设备投资的实际价值可最好地通常测量其现实的优势来评估，如产出与质量，比较购买、调用和维护该系统的资产所有的总成本。对系统的初始成本，设定程序和任何要求的工具都必须与将新装配带上线有关的随后的工具或变化的成本进行平衡。

　　也必须考虑处理工艺变化或纠正质量问题的成本。例如，一个简单的时间/压力系统可能便宜和容易清洗。可是，这个表面上的节省随着长期的运行烟消云散，如果系统不能在持续的生产条件下、以最少的操作员帮助时间来提供持续的胶点质量。结果可能是，螺旋泵或喷射泵通过产生对大范围的液体特性和各种装配的更加持续的结果，本身可以很快地支付那部分额外投资。

　　在设备购买中另一个关键考虑是适应不可见未来要求的能力，不管是来自新产品设计的形式、更高产量还是更紧的品质要求。最终，资产所有的成本(cost-of-ownership)方程式必须平衡系统投资与对今天和明天的特殊应用要求。一方面，针转移或丝印系统可能是对成熟的、高产量的、未来变化很小的生产工艺是最低成本的解决方案。另一方面，对于处理高混合生产和动态变化的产品设计，新一代非接触式喷射滴胶系统的更宽的工艺窗口和固有的适应性对于长期运行一般可以认为是最佳的选择。

结论
　　为一个特殊应用选择最佳SMA分配工艺的关键是评估使用整体生产概念的要求，而不是集中在整体工艺的某个部分。产出、生产率、持续性、准确性、可重复性、稳定性、可适应性和资产所有总成本在评估任何工艺时都是必须考虑的因素。给每个因素的分量是通过把工艺作为整体评估来考虑的。例如，如果分配要求是对一个成熟的、很少版本变化的非常确定的产品，大量分配可能是最佳的解决方案。

　　另一方面，如果生产工艺是动态的和处于一个经常变动的状态，评估最新的喷射技术将是重要的。非接触喷射的内在优势提供在各种元件类型大小上选择性地滴胶的最快速的方法，同时提供最低的降级水平和复杂性最小的维护。通过使用整体生产概念，可以证明非接触SMA滴胶喷射泵提供以个稳定的、适应性强的工艺方法，最佳的资产所有成本、可以满足现在与将来的要求。

tangbosmt 2004-01-05 02:12
本文窥视一个工业小组委员会涉及工艺工程师对模板设计的几个共同关注的文件。

　　表面贴装工艺工程师在对表面贴装印刷/装配不熟悉和/或他们有新的表面贴装印刷/装配要求时，经常面对类似的设计问题。新的工艺工程师在指定用于印刷锡膏或胶水的模板(stencil)时会喜欢一些基本的模板设计指南。经验丰富的表面贴装工艺工程师在面对一种新的表面贴装印刷/装配要求时会宁愿在他人的经验上来学习。
　　几年前，对一个正规的、容易理解的模板设计指南的需求是所公认的。在1998年中，成立了一个小组委员会，包括了来自模板制造商、锡膏制造商、表面贴装装配制造商、印刷机制造商和装配设备制造商的代表。该小组委员会的目标是要提供IPC：电子工业联合会模板设计指南文件。该文件将包括：名词与定义、参考资料、模板设计、模板制造、模板安装、文件处理/编辑和模板订购、模板检查/确认、模板清洗、和模板寿命。最终文件，IPC 7525，现已发布。
　　工艺工程师对模板设计的一些最普遍的关注列出如下。模板设计指南应该详细地探讨每一个这些问题：

开孔尺寸：长与宽/从电路板焊盘的缩减
模板厚度
使用的模板技术：化学腐蚀(chem-etch)、激光切割(laser-cut)、混合式(hybrid)、电铸(electroformed)
台阶/释放(step/release)模板设计
胶的模板开孔设计
混合技术：通孔/表面贴装模板设计
片状元件的免洗开孔设计
塑料球栅阵列(PBGA)的模板设计
陶瓷球栅阵列(CBGA)的模板设计
微型BGA/芯片级包装(CSP)的模板设计
混合技术：表面贴装/倒装芯片(flip chip)的模板设计
锡膏释放与锡砖的理论体积(长 X 宽 X 厚)的比例
　　模板开孔的设计
　　IPC的模板设计指南将要谈到的一个普遍询问的关于模板的问题是，开孔设计怎样影响印刷性能。图一显示锡膏印刷的三个主要性能问题。开孔尺寸[宽(W)和长(L)]与模板金属箔厚度(T)决定锡膏印刷于PCB的体积。在印刷周期，随着刮刀在模板上走过，锡膏充满模板的开孔。然后，在电路板/模板分开期间，锡膏释放到板的焊盘上。理想地，所有充满开孔的锡膏从孔壁释放，并附着于板的焊盘上，形成完整的锡砖。锡膏从内孔壁释放的能力主要决定于三个因素：模板设计的面积比/宽深比(aspect ratio)、开孔侧壁的几何形状、和孔壁的光洁度。
　　图二中定义了面积比/宽深比。对于可接受的锡膏释放的一般接受的设计指引是，宽深比大于1.5、面积比大于0.66。宽深比是面积比的一维简化。当长度远大于宽度时，面积比与宽深比相同。当模板从电路板分离时，锡膏释放遭遇一个竞争过程：锡膏将转移到焊盘或者粘附在侧孔壁上？当焊盘面积大于内孔壁面积的2/3时，可达到85%或更好的锡膏释放能力。
　　模板技术对锡膏释放的百分比也起一个主要作用。开孔侧壁的几何形状和孔壁光洁度直接与模板技术有关。经过电解抛光的激光切割模板得到比非电解抛光的激光切割模板更光滑的内孔壁。在一个给定面积比上，前者比后者释放更高百分比的锡膏。对于接近1.5的宽深比和接近0.66的面积比，一些模板技术比其它的更好地达到较高百分比的锡膏释放。



表一,各种表面贴装元件的宽深比/面积比举例

例子
开孔设计
宽深比
面积比
锡膏释放

1
QFP 间距20 10x50x5
2.0
0.83
+

2
QFP 间距16 7x50x5
1.4
0.61
+++

3
BGA 间距50 圆形25 厚度6
4.2
1.04
+

4
BGA 间距40 圆形15 厚度5
3.0
0.75
++

5
微型BGA 间距30 方形11 厚度5
2.2
0.55
+++

6
微型BGA 间距30 方形13 厚度5
2.6
0.65
++

+ 表示难度.




　　表一列出对典型表面贴装元件(SMD)的开孔设计的一些实际例子中的宽深比/面积比。20-mil 间距的QFP，在 5-mil 厚的模板上10 x 50-mil 的开孔，得到 2.0 的宽深比。使用一种光滑孔壁的模板技术将产生很好的锡膏释放和连续的印刷性能。16-mil 间距的QFP，在 5-mil 厚的模板上7 x 50-mil 的开孔，得到 1.4 的宽深比，这是一个锡膏释放很困难的情况，甚至对高技术的模板都一样。对于这种情况应该考虑一个或者全部三个选择：

增加开孔宽度(增加宽度到 8-mil 将宽深比增加到 1.6)。
减少厚度(减少金属箔厚度到 4.4-mil 将宽深比增加到 1.6)
选择一种有非常光洁孔壁的模板技术。
　　闪存(flash momery)微型BGA正变得很普遍。通常，这些元件在板上有 12-mil 的圆形焊盘、15-mil 的阻焊层开口。最佳的焊盘设计是铜箔限定的而不是阻焊层限定的。表一中的例5说明一个 11-mil 的圆形开孔。宽深比是2.2。有人可能错误地认为，因为宽深比远大于1.5，所以锡膏释放不是问题。可是，如果长度没有达到宽度的五倍，那么应该用面积比(二维模式)来预测锡膏释放。这种情况下面积比是0.55，这是一种很困难的锡膏释放情况。通常，模板开孔应该略小于电路板焊盘。例5遵照这个规则，为 12-mil 的焊盘制作 11-mil 的模板开孔。
　　可是，微型BGA是一个例外，特别是在铜箔限定的焊盘这种情况。如果模板开孔增加到 13-mil ，表一中例6所示，将不会发生阻焊层(solder mask)与锡膏干涉。注意现在面积比是0.65。甚至在0.65的面积比，都还应该选择提供镜亮的内孔壁的模板技术。Tessera 和 Intel 两个公司都为微型BGA的模板印刷推荐带有轻微圆角的方形模板开孔。来自顾客的所有反馈肯定这种形状的开孔比圆形开孔提供较好的锡膏释放。

　　台阶与陷凹台阶(relief step)的模板设计
　　在一些情况中，模板可能要求台阶。一种情况是对密间距(fine-pitch)元件的向下台阶区域。有一个例子是，对所有元件为 8-mil 厚度的模板，20-mil 间距的除外，它要求 6-mil 的厚度。
　　在模板上朝电路板这一面的陷凹台阶是模板中要求台阶的另一个例子。在板上有凸起或高点妨碍模板在印刷过程中的密封作用的时候，陷凹台阶是所希望的。例子有条形码、测试通路孔和增加性的踪迹线。陷凹台阶的凹穴也用于两次印刷(two-print)模板，它主要用于混合技术要求 - 或者通孔技术/表面贴装或者表面贴装/倒装芯片。在通孔技术/表面贴装的情况，第一个模板用正常厚度的模板(6-mil)印刷所有的表面贴装锡膏。第二个模板印刷所有通孔元件的锡膏。这个模板通常是 15~25-mil 厚，为通孔元件提供足够的锡膏。陷凹台阶(通常 10-mil 深)是在这个第二次印刷模板的朝板面上，在第一次印刷所有表面贴装锡膏的位置上。这个台阶防止通孔印刷期间抹掉表面贴装锡膏。
　　要求模板上台阶的第三个例子是向上凸起的模板。一个例子是，一块模板在所有位置都是 6-mil 的厚度，除了CBGA区域的模板厚度为 8-mil。另一个例子是，一块模板是 6-mil 的厚度，除了一个边缘通孔连接器的厚度为 8-mil。6-mil 厚区域的宽度应该至少和刮刀宽度一样。

　　结论
　　当设计模板开孔时，在长度大于宽度的五倍时考虑宽深比，对所有其它情况考虑面积比。随着这些比率的减少并分别接近1.5或0.66，对模板孔壁的光洁度就要求更严厉，以保证良好的锡膏释放。在选择提供光滑孔壁的模板技术时应该小心。作为一般规则，将模板开孔尺寸比焊盘尺寸减少 1~2-mil，特别是如果焊盘开口是阻焊层界定的。当焊盘是铜箔界定时，与多数微型BGA一样，将模板开孔做得比焊盘大 1~2-mil 可能是所希望的。这个方法将增加面积比，有助于微型BGA的锡膏释放。这些，以及其它模板设计问题在IPC的模板设计指南中都有探讨。

tangbosmt 2004-01-05 02:13
本文介绍，在为一个印刷工艺订购模板(stencil)时，有一个明确的经验曲线。当对其技术的熟悉帮助产生所希望结果的时候，模板变成在一个另外可变的装配运作中的常量。

　　“好的模板得到好的印刷结果，然后自动化帮助使其结果可以重复。”

　　模板的采购不仅是装配工艺的第一步，它也是最重要的一步。模板的主要功能是帮助锡膏的沉积(deposition)。目的是将准确数量的材料转移到光板(bare PCB)上准确的位置。锡膏阻塞在模板上越少，沉积在电路板上就越多。因此，当在印刷过程中某个东西出错的时候，第一个反应是去责备模板。可是，应该记住，还有比模板更重要的参数，可影响其性能。这些变量包括印刷机、锡膏的颗粒大小和黏度、刮刀的类型、材料、硬度、速度和压力、模板从PCB的分离(密封效果)、阻焊层的平面度、和元件的平面性。

模板制造技术
　　模板制造的三个主要技术是，化学蚀刻(etch)、激光(laser)切割和电铸成形(electroform)。每个都有独特的优点与缺点。化学蚀刻和激光切割是递减(substractive)的工艺、电铸成形是一个递增的工艺。因此，某些参数比较，如价格，可能是属于苹果与橘子 的比较。但，主要的考虑应该是与成本和周转时间相适应的性能。

　　通常，当用于最紧的间距为0.025"以上的应用时，化学腐蚀(chem-etched)模板和其它技术同样有效。相反，当处理0.020"以下的间距时，应该考虑激光切割和电铸成形的模板。虽然后面类型的模板对0.025"以上的间距也很好，但对其价格和周期时间可能就难说了。

化学蚀刻的模板
　　化学蚀刻的模板是模板世界的主要类型。它们成本最低，周转最快。化学蚀刻的不锈钢模板的制作是通过在金属箔上涂抗蚀保护剂、用销钉定位感光工具将图形曝光在金属箔两面、然后使用双面工艺同时从两面腐蚀金属箔。由于工艺是双面的，腐蚀剂穿过金属所产生的孔，或开口，不仅从顶面和底面，而且也水平地腐蚀。该技术的固有特性是形成刀锋、或沙漏形状(图一)。当在0.020"以下间距时，这种形状产生一个阻碍锡膏的机会，这个缺陷可以用叫做电抛光(electropolishing)的增强工艺来减小。

　　电抛光是一种电解后端工艺，“抛光”孔壁，结果表面摩擦力减少、锡膏释放良好和空洞减少。它也可大大减少模板底面的清洁。电抛光是通过将金属箔接到电极上并把它浸入酸浴中来达到的。电流使腐蚀剂首先侵蚀孔的较粗糙表面，对孔壁的作用大于对金属箔顶面和底面的作用，结果得到“抛光”的效果(图二)。然后，在腐蚀剂对顶面和底面作用之前，将金属箔移走。这样，孔壁表面被抛光，因此锡膏将被刮刀有效地在模板表面上滚动(而不是推动)，并填满孔洞。

　　对于0.020"以下间距的改进锡膏释放的另一个技术是梯形截面孔(TSA, trapezoidal section apertures)。

　　梯形截面孔(TSA)是在模板的接触面(或底面)比刮刀面(或顶面)尺寸大0.001~0.002"的开孔(图三)。梯形截面孔可用两种方法来完成：通过选择性修饰特殊元件，即双面显影工具的接触面尺寸做得比刮刀面大；或者全部梯形截面孔的模板，它可以通过改变腐蚀剂喷雾的顶面与底面的压力设定来产生。当通过电抛光后，孔壁的几何形状可允许0.020"以下间距的锡膏释放。另外，得到的锡膏沉积是一个梯形“砖”的形状，它促进元件的稳定贴装和较少的锡桥。

　　向下台阶(stepdown)，或双层面(dual-level)模板，可以容易地通过化学蚀刻技术产生。该工艺通过形成向下台阶的孔来减少所选择的元件的锡量。例如，在同一设计中，多数0.050"~0.025"间距的元件(通常要求0.007"厚度的模板)和几个 0.020"间距的QFP(quad flat pack)在一起，为了减少QFP的锡膏量，这个0.007"厚度的模板可制出一个0.005"厚度的向下台阶区域。向下台阶应该总是在模板的刮刀面，因为模板的接触面必须在整个板上水平的(图四)。尽管如此，推荐在QFP与周围元件之间提供至少0.100"的间隔，以允许刮刀在模板两个水平上完全地分配锡膏。

　　化学蚀刻的模板对于产生半蚀刻(half-etched)基准点(fiducial)和字幕名称也是最好的。用于印刷机视觉系统对中的基准点可以半蚀刻，然后填充黑色树脂，提供视觉系统容易识别的、与光滑的金属背景的对比度。包含零件编号、制作日期和其它有关信息的字幕块也可以在模板上半蚀刻出来，用作标识用途。两个工艺都是通过只显影双面的一半来完成的。

　　化学蚀刻的局限。除了刀锋形边缘的缺陷之外，化学腐蚀的模板有另外一个局限：纵横比(aspect ratio)。简单地说，该比率限制按照手边的金属厚度可蚀刻的最小孔开口。典型地，对于化学蚀刻的模板，纵横比定义为1.5 : 1。因此，对于0.006"厚度的模板，最小的孔开口将是0.009"(0.006"x1.5=0.009")。相比之下，对于电铸成形的和激光切割的模板，纵横比为1 : 1，即通过任何一种工艺可在0.006"厚度的模板上产生0.006"的开口。

电铸成形(Electroforming)
　　电铸成形，一种递增而不是递减的工艺，制作出一个镍金属模板，具有独特的密封(gasketing)特性，减少锡桥和对模板底面清洁的需要。该工艺提供近乎完美的定位，没有几何形状的限制，具有内在梯形的光滑孔壁和低表面张力，改进锡膏释放。

　　通过在一个要形成开孔的基板(或芯模)上显影光刻胶(photoresist)，然后逐个原子、逐层地在光刻胶周围电镀出模板。正如图五中所看到的，镍原子被光刻胶偏转，产生一个梯形结构。然后，当模板从基板取下，顶面变成接触面，产生密封效果。可选择0.001 ~ 0.012" 范围的连续的镍厚度。该工艺比较理想地适合超密间距(ultra-fine-pitch)要求(0.008~0.016")或者其它应用。它可达到1 : 1的纵横比。

　　至于缺点，因为涉及一个感光工具(虽然单面)可能存在位置不正。如果电镀工艺不均匀，会失去密封效果。还有，密封“块”可能会去掉，如果清洗过程太用力。

激光切割的模板
　　直接从客户的原始Gerber数据产生，激光切割不锈钢模板的特点是没有摄影步骤。因此，消除了位置不正的机会。模板制作有良好的位置精度和可再生产性。Gerber文件，在作必要修改后，传送到(和直接驱动)激光机。物理干涉少，意味着出错机会少。虽然有激光光束产生的金属熔渣(蒸发的熔化金属)的主要问题，但现在的激光切割器产生很少容易清除的熔渣。

　　也有问题出现，就是孔周围出现“扇贝状”的外形，造成孔壁粗糙。虽然这会增加表面摩擦力，但粗糙都是在垂直面的。可是，最近的激光机器有内部视觉系统，它允许金属箔以无边框的条件切割。这是很有意义的，因为模板的制作可以先通过化学腐蚀标准间距的元件，然后激光切割密间距(fine-pitch)的元件。这种“混合”或结合的模板，得到两种技术的优点，降低成本和更快的周转。另外，整个模板可以电抛光，以提供光滑的孔壁和良好的锡膏释放。激光切割工艺的主要缺点是机器单个地切割出每一个孔。自然，孔越多，花的时间越长，模板成本越高。尽管如此，如果设计允许，可以通过利用混合模板工艺来降低成本。按照激光光束的焦点，梯形孔自动产生。孔的开口实际上从模板的接触面切割；然后 模板翻转以刮刀面朝上安装。

　　激光技术是唯一允许现有的模板进行返工的工艺，如增强孔、放大现有的孔或增强基准点。

其它进步
　　除了激光切割与电铸成形之外，模板制作中的最重要进步是电子数据转移。近如1995年，提供给模板制造商的多数图片都是胶片正片(film positive)，一比一地配合光铜上的图形。元件开孔的修饰涉及重复的摄影技巧和手工操作。该工艺也决定于所提供胶片正片的质量。最后，分步重复图片是一项繁重的任务。

　　今天，通过调制解调器(modem)和电子邮件的电子文件传送是即时提供图形数据的最常见方法。选择性修饰、分步重复图形、和几何形状转换可以容易而且精确地完成。还有，因为消除了胶片正片的邮寄，周转时间几乎可以削减一整天。

　　有了Gerber文件的传送，焊盘(pad)的几何形状可以从正方形和矩形改变成“home plate”、“格子”、“拉链”等形状(图六)，作为减少锡膏量的一种方法。通过修改几何形状来调节锡膏量，结合选择正确的金属板厚度，也可以消除台阶(stepdown)板的需要。单一厚度的模板，经过适当设计，从工艺的角度看总是比双级工具更好。

胶剂模板(Adhesive Stencil)
　　电子文件也使计算机辅助设计(CAD)操作员可容易地决定一个焊盘形状的质心点。有这个能力，设计文件中锡膏层可转换成圆形和椭圆形。示元件尺寸而定(图七)。因此，可制作一块模板来“印刷”，而不是滴胶。印刷比滴胶快，将这种设备让给其它工作上面。

返工模板
　　一个比较近期的创新发生在返修(rework)领域。现在有“小型的”模板，专门设计用来返工或翻修单个元件。可购买单个元件的模板，如标准的QFP和球栅阵列(BGA)。当然也有相应的刮板，或小型刮刀。

价格比较

化学腐蚀模板的价格是有框架尺寸驱使的。虽然金属箔是模板制作过程中的重点，但框架是单一的、最贵的固定成本。其尺寸很大程度上由印刷机类型决定。可是，大多数印刷机可接纳不止一个框架尺寸。(框架尺寸是工业标准)。多数模板供应商保持一定库存的标准框架，尺寸范围从5x5" ~ 29x29"。因为空的金属箔成本没有框架的那么多，金属厚度对价格没有影响。并且由于所有孔都是同时蚀刻的，其数量也是无关紧要的。
电铸成形模板价格主要是由金属厚度驱使的。电镀到所希望的厚度是主要的考虑：厚的模板比薄的模板成本低。
激光切割模板价格是按照设计的孔数。
　　激光一次切割一个孔，即孔越多，成本越高。还要加上所要求的框架尺寸。一个用激光切割密间距和化学腐蚀标准间距元件的混合模板，当要求许多开孔时，可能是成本有效的方法。可是，对于少于2500个孔的设计，完全用激光切割整个模板也许更成本低。

结论
　　不管现代表面贴装装配的需求可能是什么，目前有一个模板技术满足这个需求。一些讨论过的创新，如梯形截面孔、混合模板和电子数据传送的优势，都在过去三或四年得到发展和改进。模板工业传统上已经不仅对新的要求快速反应，而且在这些行进中的发展中走在前面。

tangbosmt 2004-01-05 02:14
本文介绍：“即使是最好的锡膏、设备和应用方法，也不一定充分保证得到可接受的结果。使用者必须控制工艺过程和设备变量，以达到良好的印刷品质。”

　　在表面贴装装配的回流焊接中，锡膏用于表面贴装元件的引脚或端子与焊盘之间的连接。有许多变量，如锡膏、丝印机、锡膏应用方法和印刷工艺过程。在印刷锡膏的过程中，基板放在工作台上，机械地或真空夹紧定位，用定位销或视觉来对准。或者丝网(screen)或者模板(stencil)用于锡膏印刷。本文将着重讨论几个关键的锡膏印刷问题，如模板设计和印刷工艺过程。

　　印刷工艺过程与设备
　　在锡膏印刷过程中，印刷机是达到所希望的印刷品质的关键。今天可购买到的丝印机分为两种主要类型：实验室与生产。每个类型有进一步的分类，因为每个公司希望从实验室与生产类型的印刷机得到不同的性能水平。例如，一个公司的研究与开发部门(R&D)使用实验室类型制作产品原型，而生产则会用另一种类型。还有，生产要求可能变化很大，取决于产量。因为激光切割设备是不可能分类的，最好是选择与所希望的应用相适应的丝印机。
　　在手工或半自动印刷机中，锡膏是手工地放在模板/丝网上，这时印刷刮板(squeegee)处于模板的另一端。在自动印刷机中，锡膏是自动分配的。在印刷过程中，印刷刮板向下压在模板上，使模板底面接触到电路板顶面。当刮板走过所腐蚀的整个图形区域长度时，锡膏通过模板/丝网上的开孔印刷到焊盘上。
　　在锡膏已经沉积之后，丝网在刮板之后马上脱开(snap off)，回到原地。这个间隔或脱开距离是设备设计所定的，大约0.020"~0.040"。脱开距离与刮板压力是两个达到良好印刷品质的与设备有关的重要变量。
　　如果没有脱开，这个过程叫接触(on-contact)印刷。当使用全金属模板和刮刀时，使用接触印刷。非接触(off-contact)印刷用于柔性的金属丝网。

　　刮板(squeegee)类型
　　刮板的磨损、压力和硬度决定印刷质量，应该仔细监测。对可接受的印刷品质，刮板边缘应该锋利和直线。刮板压力低造成遗漏和粗糙的边缘，而刮板压力高或很软的刮板将引起斑点状的(smeared)印刷，甚至可能损坏刮板和模板或丝网。过高的压力也倾向于从宽的开孔中挖出锡膏，引起焊锡圆角不够。
常见有两种刮板类型：橡胶或聚氨酯(polyurethane)刮板和金属刮板。当使用橡胶刮板时，使用70-90橡胶硬度计(durometer)硬度的刮板。当使用过高的压力时，渗入到模板底部的锡膏可能造成锡桥，要求频繁的底部抹擦。为了防止底部渗透，焊盘开口在印刷时必须提供密封(gasketing)作用。这取决于模板开孔壁的粗糙度。
　　金属刮刀也是常用的。随着更密间距元件的使用，金属刮刀的用量在增加。它们由不锈钢或黄铜制成，具有平的刀片形状，使用的印刷角度为30~45°。一些刮刀涂有润滑材料。因为使用较低的压力，它们不会从开孔中挖出锡膏，还因为是金属的，它们不象橡胶刮板那样容易磨损，因此不需要锋利。它们比橡胶刮板成本贵得多，并可能引起模板磨损。
　　使用不同的刮板类型在使用标准元件和密脚元件的印刷电路装配(PCA)中是有区分的。锡膏量的要求对每一种元件有很大的不同。密间距元件要求比标准表面贴装元件少得多的焊锡量。焊盘面积和厚度控制锡膏量。
　　一些工程师使用双厚度的模板来对密脚元件和标准表面贴装焊盘施用适当的锡膏数量。其它工程师采用一种不同的方法 - 他们使用不需要经常锋利的更经济的金属刮刀。用金属刮刀更容易防止锡膏沉积量的变化，但这种方法要求改良的模板开孔设计来防止在密间距焊盘上过多的锡膏沉积。这个方法在工业上变得更受欢迎，但是，使用双厚度印刷的橡胶刮板也还没有消失。

　　模板(stencil)类型
　　重要的印刷品质变量包括模板孔壁的精度和光洁度。保存模板宽度与厚度的适当的纵横比(aspect ratio)是重要的。推荐的纵横比为1.5。这对防止模板阻塞是重要。一般，如果纵横比小于1.5，锡膏会保留在开孔内。除了纵横比之外，如IPC-7525《模板设计指南》所推荐的，还要有大于0.66的面积比(焊盘面积除以孔壁面积)。IPC-7525可作为模板设计的一个良好开端。
　　制作开孔的工艺过程控制开孔壁的光洁度和精度。有三种常见的制作模板的工艺：化学腐蚀、激光切割和加成(additive)工艺。

　　化学腐蚀(chemically etched)模板
　　金属模板和柔性金属模板是使用两个阳性图形通过从两面的化学研磨来蚀刻的。在这个过程中，蚀刻不仅在所希望的垂直方向进行，而且在横向也有。这叫做底切(undercutting) - 开孔比希望的较大，造成额外的焊锡沉积。因为50/50从两面进行蚀刻，其结果是几乎直线的孔壁，在中间有微微沙漏形的收窄。
　　因为电蚀刻模板孔壁可能不平滑，电抛光，一个微蚀刻工艺，是达到平滑孔壁的一个方法。另一个达到较平滑孔壁的方法是镀镍层(nickel plating)。抛光或平滑的表面对锡膏的释放是好的，但可能引起锡膏越过模板表面而不在刮板前滚动。这个问题可通过选择性地抛光孔壁而不是整个模板表面来避免。镀镍进一步改善平滑度和印刷性能。可是，它减小了开孔，要求图形调整

　　激光切割(laser-cut)模板
　　激光切割是另一种减去(subtractive)工艺，但它没有底切问题。模板直接从Gerber数据制作，因此开孔精度得到改善。数据可按需要调整以改变尺寸。更好的过程控制也会改善开孔精度。激光切割模板的另一个优点是孔壁可成锥形。化学蚀刻的模板也可以成锥形，如果只从一面腐蚀，但是开孔尺寸可能太大。板面的开口稍微比刮板面的大一点的锥形开孔(0.001"~0.002"，产生大约2°的角度)，对锡膏释放更容易。
　　激光切割可以制作出小至0.004"的开孔宽度，精度达到0.0005"，因此很适合于超密间距(ultra-fine-pitch)的元件印刷。激光切割的模板也会产生粗糙的边缘，因为在切割期间汽化的金属变成金属渣。这可能引起锡膏阻塞。更平滑的孔壁可通过微蚀刻来产生。激光切割的模板如果没有预先对需要较薄的区域进行化学腐蚀，就不能制成台阶式多级模板。激光一个一个地切割每一个开孔，因此模板成本是要切割的开孔数量而定。

　　电铸成型(electroformed)模板
　　制作模板的第三种工艺是一种加成工艺，最普遍地叫做电铸成型。在这个工艺中，镍沉积在铜质的阴极心上以形成开孔。一种光敏干胶片叠层在铜箔上(大约0.25"厚度)。胶片用紫外光通过有模板图案的遮光膜进行聚合。经过显影后，在铜质心上产生阴极图案，只有模板开孔保持用光刻胶(photoresist)覆盖。然后在光刻胶的周围通过镀镍形成了模板。在达到所希望的模板厚度后，把光刻胶从开孔除掉。电铸成型的镍箔通过弯曲从铜心上分开 - 一个关键的工艺步骤。现在箔片准备好装框，制作模板的其它步骤。
　　电铸成型台阶式模板可以做得到，但成本增加。由于可达到精密的公差，电铸成型的模板提供良好的密封作用，减少了模板底面的锡膏渗漏。这意味着模板底面擦拭的频率显著地降低，减少潜在的锡桥。

　　结论
　　化学腐蚀和激光切割是制作模板的减去工艺。化学蚀刻工艺是最老的、使用最广的。激光切割相对较新，而电铸成型模板是最新时兴的东西。
　　为了达到良好的印刷结果，必须有正确的锡膏材料(黏度、金属含量、最大粉末尺寸和尽可能最低的助焊剂活性)、正确的工具(印刷机、模板和刮刀)和正确的工艺过程(良好的定位、清洁拭擦)的结合。

tangbosmt 2004-01-05 02:14
充胶的有效使用要求掺和许多的因素，包括产品设计问题，来适应充胶工艺和产品需要。

　　随着电路的密度增加和产品形式因素的消除，电子工业已出现许许多多的新方法，将芯片级(chip-level)的设计更紧密地与板级(board-level)装配结合在一起。在某种程度上，诸如倒装芯片(flip chip)和芯片级包装(CSP, chip scale package)等技术的出现事实上已经模糊了半导体芯片(semiconductor die)、芯片包装方法与印刷电路板(PCB)装配级工艺之间的传统划分界线。虽然这些新的高密度的芯片级装配技术的优势是非常重要的，但是随着更小的尺寸使得元件、连接和包装对物理和温度的应力更敏感，选择最好的技术配制和达到连续可靠的生产效果变得越来越困难。
　　改善可靠性的关键技术之一就是在芯片与基板之间填充材料，以帮助分散来自温度变化和物理冲击所产生的应力。不幸的是，还没有清晰的指引来说明什么时侯应使用充胶和怎样最好地采用充胶方法满足特殊的生产要求。本文将探讨有关这些问题的一些最近的想法。

　　为什么充胶？
　　考虑使用底部灌充密封胶的最初的想法是要减少硅芯片(silicon die)与其贴附的下面基板之间的总体温度膨胀特性不匹配所造成的冲击。对传统的芯片包装，这些应力通常被引线的自然柔性所吸收。可是，对于直接附着方法，如锡球阵列，焊锡点本身代表结构内的最薄弱点，因此最容易发生应力失效。不幸的是，它们也是最关键的，因为在任何连接点上的失效都将毁灭电路的功能。通过紧密地附着于芯片，焊锡球和基板，填充的材料分散来自温度膨胀系数(CTE, coefficient of thermal expansion)不匹配和对整个芯片区域的机械冲击所产生的应力。
　　充胶的第二个好处是防止潮湿和其它形式的污染。负面上，充胶的使用增加了制造运行的成本，并使返修困难。由于这一点，许多制造商在回流之后、充胶之前进行快速的功能测试。

　　决定何时充胶
　　因为存在不下五十种不同的CSP设计1，加上无数的变量与涉及连接设计的操作条件，所以很难提供一个确切的规则决定何时使用充胶。可是，在设计PCB时有许多关键因素应该考虑进去。一些重要因素包括：

芯片与基板之间温度膨胀系数(CTE)的不同。硅的CTE为2.4 ppm；典型的PCB材料的CTE为16 ppm。陶瓷材料可以按匹配的CTE来设计，但95%的矾土陶瓷的CTE为6.3 ppm。充胶在基于PCB的包装上需要较大，虽然在陶瓷基板上也显示充胶后的可靠性增加。一个替代方法是使用插入结构的基板，如高CTE的陶瓷或柔性材料，作为芯片与主基板之间的吸振材料，它可减轻PCB与硅芯片之间的CTE差别。
芯片(die)尺寸。通常，芯片面积越大，应力诱发的问题越多。例如，一项研究表明，当芯片尺寸由6.4增加到9.5mm时，连接所能忍受的从-40 ~ 125°C的温度周期的数量由1500次减少到900次2。
锡球尺寸与布局在充胶评估上扮演重要角色，因为较大的球尺寸，如那些CSP通常采用的300&micro;的直径，更牢固、可比那些倒装芯片(flip chip)所采用的75&micro;直径更好地经受应力。假设CSP与倒装芯片的一个两元焊接点的相对剪切应力是相似的，那么CSP焊接点所经受的应力大约为倒装芯片的四分之一。因此，CSP的设计者认为焊锡球结构本身可以经得起基板与芯片温度膨胀所产生的机械应力。后来的研究2显示充胶(underfill)为CSP提供很高的可靠性优势，特别在便携式应用中。在布局问题上，一些设计者发现，增加芯片角上焊盘的尺寸可增加应力阻抗，但这个作法并不总是实用或不足以达到可靠性目标。
系统PCB厚度。经验显示较厚的PCB刚性更好，比较薄的板抵抗更大的冲击造成的弯曲力。例如，一项分析证明，将FR-4基板的厚度从0.6mm增加到1.6mm，可将循环失效(cycles-to-failure)试验的次数从600次提高到900次3。不幸的是，对于今天超细元件(ultra-small device)，增加基板厚度总是不现实的。事实上，每增加一倍的基板厚度提高大约两倍的可靠性改善，但芯片尺寸增加一倍造成四倍的降级4。
使用环境。在最后分析中，最重要的因素通常要增加所希望的产品生命力。例如，对手携设备(手机、扩机等)的规格普遍认同的就是，在-40 ~ 125°C的温度循环1000次和从水泥地面高出一米掉落20~30次之后仍可使用正常功能。
　　对温度循环的研究已经显示充胶的使用可提供-40 ~ 125°C的温度循环次数增加四倍，有些充胶后的装配在多达2000次循环后还不失效5。当权衡那些暴露在越来越恶劣的环境中的设备现场失效(即退货、信誉损失等)成本时，许多制造商正积极地转向把底部充胶作为一个可靠性的保险政策。

　　滴胶的挑战
　　一旦作出决定使用充胶方法，就必须考虑到一系列的挑战，以有效的实施工艺过程，取得连续可靠的结果，同时维持所要求的生产量水平。这些关键关键问题包括：

得到完整的和无空洞的(void-free)芯片底部胶流
在紧密包装的芯片周围分配胶
避免污染其它元件
通过射频(RF)外壳或护罩的开口滴胶
控制助焊剂残留物。
　　取得完整和无空洞的胶流
　　因为填充材料必须通过毛细管作用(capillary action)吸入芯片底部，所以关键是要把针嘴足够靠近芯片的位置，开始胶的流动。必须小心避免触碰到芯片或污染芯片(die)的背面。一个推荐的原则是将针嘴开始点的定位在针嘴外径的一半加上0.007"的X-Y位移上，Z的高度为基板上芯片(chip)高度的80%。在整个滴胶过程中，也要求精度控制以维持胶的流动，而避免损伤和污染芯片(die)。
　　为了最佳的产量，经常希望一次过地在芯片多个边同时滴胶。可是，相反方向的胶的流动波峰(wave front)以锐角相遇可能产生空洞。应该设计滴胶方式，产生只以钝角聚合的波峰。

　　芯片数量和邻近关系
　　当设计一个板上有紧密包装的芯片(die)需要底部充胶时，板的设计者需要留下足够的空间给滴胶针嘴。图一所示的位置一，两个芯片共用一个滴胶路线是一个可接受的滴胶方法。与芯片边缘平行的无源元件将有挡住的作用，如图一位置二。与芯片边缘成90°位置的元件可能会把胶液从要填充的元件吸引开。无源元件周围的填充材料没有发现坏的作用。来自邻近芯片或无源元件的交叉的毛细管作用，会将填充材料从目的元件吸引开，可能造成CSP或倒装芯片底下的空洞。
　　在大多数应用中，21或22号直径的针嘴是元件底部充胶的良好选择。较小直径的针嘴对液态流动的阻力大，其结果是滴胶速度慢。可是，有时有必要通过使用小直径的针嘴来减少圆角尺寸，保持胶流远离其它元件(表一)。

表一、EFD针嘴图表(不锈钢针嘴，0.5"长)
内径 外径
号数(Gauge) 英寸 毫秒 英寸 毫秒
20 0.024 0.61 0.036 0.91
21 0.020 0.51 0.032 0.81
22 0.016 0.41 0.028 0.71
23 0.013 0.33 0.025 0.64
25 0.010
0.25 0.020 0.51
27 0.008 0.20 0.016 0.41
30 0.006 0.15 0.012 0.30
32 0.004 0.10 0.009 0.23


　　有时可能使用多头滴胶系统来处理这些问题，预先使用较高粘性的、不会在底下流动的材料，在相邻元件周围滴出一个堤挡。在随后的滴胶过程中，该堤挡有效地阻止任何不需要的毛细管流动到邻近元件底下。

　　通过开口滴胶
　　随着底部充胶在RF装配中使用的增加，经常要挑战滴胶工艺，在RF屏蔽盖已经装配好之后来实施充胶工艺。为了最佳的生产效率，通常要考虑在其它元件贴装的同时来定位RF屏蔽盖，在一次过的回流焊接中，将所有东西焊接好。因此，产品和工艺设计者必须合作，为底部充胶在屏蔽盖上留下足够的开口。设计者还必须避免把芯片放得太靠近RF屏蔽盖，因为毛细管作用或高速滴胶可能会让填充材料流到RF屏蔽盖内和CSP或倒装芯片之上。如果元件与盖之间的间隙小，那么滴填充材料的速度将受到限制，来避免填充在元件之上。减慢滴胶速率，将减慢装配过程，限制产量。移到另一个孔或元件，又回到第一个孔滴多一些胶，这可能会有一点位移。可是，这涉及了多个运动，再一次降低产量(图二)。
　　Schwiebert和Leong给出了一个填充胶流速率的方程式7。
　　流动时间为：

t = 3 &micro;L2/[h λcos(φ)]

　　这里：
　　t = 时间(秒)
　　&micro; = 流体粘度
　　L = 流动距离
　　h = 间隙或锡球高度
　　φ = 接触或湿润角
　　λ = 液体蒸汽界面的表面张力
　　(这些参数的值需要在液体滴胶温度，通常90°C时获得。)

　　大多数制造商的泵和阀可将液体送到CSP或倒装芯片，速度比材料在芯片底下可流动的较快。芯片底下液体的体积/重量还需要确定8。一旦这些数确定后，对流动速率作第一次近似计算，决定是否所以液体应该一次滴下或者小量多次滴下。典型的工艺是：当液体在第一个元件底下流动的同时，移动到第二个元件滴胶，再返回到第一个位置完成。例如，如果第一个元件的材料数量为20mg，并分成两个滴胶周期，那么必须要一个可准确滴出10mg数量的滴胶系统。

　　控制助焊剂残留
　　经验显示，存在过多的助焊剂残留可能对充胶过程有负面的影响。这是因为填充材料附着于助焊剂残留，而不附着于所希望的锡球、芯片和基板，造成空洞、拖尾和其它不连续性。而有研究6表明，在滴胶填充之前清洁芯片底部可看到温度循环改善达五倍，事实上，增加这样一个工艺步骤有背于现时的工业趋势，也会负面影响整体产量。一个更实际的替代方法是，通过诸如有选择性的喷射助焊剂等技术，提供对上助焊剂操作的更好的过程控制。选择性喷射助焊剂可能在使用不同球直径(75 对 300&micro;)倒装芯片和CSP的混合技术设计中是特别有用的，因为每个元件座的助焊剂数量可由软件控制，为每个元件类型提供确切的助焊剂厚度。

　　优化滴胶精度、灵活性和过程控制
　　准确的和可重复的填充剂滴胶是高产量生产环境中最重要的，特别是当要求连续的10mg范围的超小射点尺寸的时候。
　　填充剂的滴胶要求精确的泵压作用，其流动速率永远不会随粘性、针嘴直径等的变化而变化。填充液体的准确的体积控制可通过使用完全线性的变容泵(positive-displacement pump)来获得，该泵使用一个活塞总是排出所要求的准确体积，不管胶点大还是小。另外，滴胶系统需要结合闭环反馈，使用高精度的比重测量来提供精确的对所滴液体体积的实时控制。最后，滴胶系统必须结合高精度、可编程的运动系统，使得可以对许多不同的滴胶形式作灵活的应用，而且不牺牲整体的产量。

　　结论
　　充胶的有效使用要求广泛的掺和许多的因素，包括产品设计问题来适应充胶过程，和包括充胶工艺设计来适应产品需要。针对芯片级设计要求所要达到的准确和灵活的充胶，必然涉及到产品设计者、制造工艺工程师、胶水配制者和滴胶系统供应商之间的合作伙伴关系。

tangbosmt 2004-01-05 02:15
表面贴片胶(SMA, surface mount adhesives)用于波峰焊接和回流焊接，以保持元件在印刷电路板(PCB)上的位置，确保在装配线上传送过程中元件不会丢失。

　　PCB装配中使用的大多数表面贴片胶(SMA)都是环氧树脂(epoxies)，虽然还有聚丙烯(acrylics)用于特殊的用途。在高速滴胶系统引入和电子工业掌握如何处理货架寿命相对较短的产品之后，环氧树脂已成为世界范围内的更主流的胶剂技术。环氧树脂一般对广泛的电路板提供良好的附着力，并具有非常好的电气性能。

　　希望的特性
　　环氧树脂贴片胶的配方对使用者提供较多好处，包括：良好的可滴胶性能、连续一致的胶点轮廓和大小、高的湿强度和固化强度、快速固化、灵活性和抗温度冲击。环氧树脂允许非常小的胶点的高速，提供很好的板上固化电气特性，在加热固化周期，不拖线、不塌落。(由于环氧树脂是热敏感的，必须在冷藏条件下储存，以保证最大的货架寿命。)

　　使用视觉检查或自动设备，SMA必须和典型的绿色或棕色电路板形成对比，由于使用自动视觉控制系统来帮助检查过程，因此红色和黄色已成为两种基本的胶的颜色。可是，理想的颜色决定于板与胶之间的视觉比较。

　　典型地，环氧树脂的加热固化是在线(in-line)发生的，红外(IR)通道炉内。开始固化的最低温度是100°C，但事实上固化温度范围在110~160°C。160°C以上的温度会加快固化过程，但容易造成胶点脆弱。

　　胶接强度是胶的性能的关键，决定于许多因素，如，对元件和PCB的附着力，胶点形状和大小，固化水平。胶接强度不足的三个最常见的原因是，固化不足、胶量不够和附着力差。

　　胶点轮廓
　　胶的流动特性，或流变学，影响环氧树脂胶点的形成以及它的形状和大小。SMA允许快速和受控的滴胶，以形成一个确定形状的胶点(图一)。为了保证良好和稳定的胶点轮廓，胶被巧妙地设计成摇溶性的(即，当搅拌时变稀，静止时变浓)。在这个过程中，当滴胶期间受剪切力时SMA的粘性减少，允许容易地流动。当胶打到PCB表面时，它迅速重新结构，恢复其原来的粘性。

　　胶点轮廓也受摇溶性恢复率、零剪切率时的粘度和其它因素的影响。实际胶点形状可能是“尖状”/圆锥形或半球形。可是，胶点轮廓是通过非粘性的参数如胶点体积、滴胶针直径和离板高度来定义的。即，对一个给定的胶的等级，通过调节它们的参数，可能产生或者很高的狭小的胶点或者低的宽大的胶点。

　　在贴片之后，滴出的胶点有两个要求：它们必须直径小于焊盘之间的空隔，有足够的高度来连接PCB表面与元件身体之间的空隙，而不干涉到贴片头。胶的间隙由焊盘高出PCB阻焊层的高度和端头金属与元件身体厚度差别来决定的。这个间隙可能是不同的，小的可能小于扁平片状元件的0.05mm，大的可能大于小引出线包装(SOP, small-outline package)和QFP的0.3mm。

　　滴高的胶点保证良好的胶在离地高度大的元件上的覆盖面积。高的胶点也允许在低的离地高度元件之间胶被挤出，而不担心污染焊盘。通常，对同一个级别的胶，有两套滴胶参数一起使用：一个为离地高的元件产生高的、大胶量的胶点；另一个为扁平片状元件和金属电极界面(MELF, metal electrode face)元件提供中等高度和胶量的胶点。

　　胶点大小也受所选择的针嘴的内径与离地高度的比率控制。通常，胶点宽对高的比率范围是1.5:1 ~ 5:1(h/w=0.2 ~ 0.6)，取决于滴胶系统的参数和胶的级别。这些比率可通过调节机器设定来对任何元件优化。

　　避免空洞
　　胶点中的潮气可能在固化期间沸腾，引起空洞，削弱胶接点，并为焊锡打开通路以渗入元件下面，可能由于锡桥造成电路短路。在注射器中，胶的湿气很少，可是留在非固化状态和暴露在室内条件下，特别是潮湿的环境中，胶可能吸取潮气。例如，使用针头转移法滴胶，潮气是个问题，因为胶是开放的，暴露面积较大。这个问题也可能发生在用注射器滴胶时，如果滴胶与固化停留时间较长，或室内条件很潮湿。针对这些，大多数表面贴片胶使用具有低吸湿性的原材料来配制，使其影响最小。

　　使用低温慢固化，加热时间较长，可帮助潮气在固化前跑出，可解决空洞形成的问题。类似的，通过在低温干燥的地方储存元件或在适当温度的干燥炉内对材料进行使用前处理，可以消除潮气。避免胶固化前的过程停顿和使用一种低吸潮的特别胶剂可帮助减少空洞问题。

　　滴胶方法
　　SMA可使用注射器滴胶法、针头转移法或模板印刷法来施于PCB。针头转移法的使用不到全部应用的10%，它是使用针头排列阵浸在胶的托盘里。然后悬挂的胶滴作为一个整体转移到板上。这些系统要求一种较低粘性的胶，而且对吸潮有良好的抵抗力，因为它暴露在室内环境里。控制针头转移滴胶的关键因素包括针头直径和样式、胶的温度、针头浸入的深度和滴胶的周期长度(包括针头接触PCB之前和期间的延时时间)。池槽温度应该在25~30°C之间，它控制胶的粘性和胶点的数量与形式。

　　模板印刷被广泛用于锡膏，也可用与分配胶剂。虽然目前少于2%的SMA是用模板印刷，但对这个方法的兴趣已增加，新的设备正克服较早前的一些局限。正确的模板参数是达到好效果的关键。例如，接触式印刷(零离板高度)可能要求一个延时周期，允许良好的胶点形成。另外，对聚合物模板的非接触式印刷(大约1mm间隙)要求最佳的刮板速度和压力。金属模板的厚度一般为0.15~2.00mm，应该稍大于(+0.05mm)元件与PCB之间的间隙。

　　超过90%的SMT胶目前是通过注射器滴胶(图二)，它还可以进一步分为两类：压力时间系统和容积控制系统。压力时间注射器滴胶是最普遍的方法，本节的剩下部分将讲述这一技术。注射器可达到每小时50,000点的滴胶速度，并且可调节以满足变化的生产要求。

　　滴胶缺陷的故障分析
　　有几个没有解决的滴胶问题可能导致最后的工艺缺陷。这些包括拉线、胶点大小的不连续、无胶点和卫星胶点。胶的拉线可造成焊盘污染和焊接点不良。当滴胶嘴回缩时胶必须分断快和清楚(图三)。甚至那些特别为高速滴胶配制的胶都可能出现拉线，如果参数不正确。例如，当胶量相当于滴胶嘴的直径和所要求的离地高度太小时，拉线的危险性极高，结果是一种非常高而瘦的胶点。虽然较小的针嘴直径和离地高度结合可解决这个问题，但拉线仍可能由其它与胶本身无关的参数引起，如对板的静电放电、不正确的Z冲程调节高度和板的柔曲或板的支撑不够。

　　对无胶点的情况，元件将不能正确贴装。如果生产线的气压不够用于滴胶(即，注射器的压力不够而造成滴胶不连续)，则可能发生不出胶点。类型地，不连续的胶点大小影响板与元件之间的整个绑接强度。以下是发生这个现象的几个原因：

针嘴的离地支柱落在焊盘上。换一种不同离地支撑位置的针嘴可解决这个问题。
分配给胶水恢复的时间不够。增加延时可解决恢复问题。
如果压力时间不足以完成滴胶周期(或随着胶面水平线下降)，增加压力与周期时间的比，通常以最大值的百分数表达，将纠正胶点大小不连续的问题。
由于卫星点是不规则地出现，它们可能造成焊盘污染或绑接强度不够。当针嘴离地太高，减少高度可消除卫星点。如果胶量相当针嘴太大，减少压力或使用较大内径(ID, inner diameter)的针嘴将解决问题。
　　影响可滴胶性的因素
　　良好的滴胶不只单单依靠胶的品质。对于压力时间注射器滴胶方法，许多与机器有关的因素影响可滴胶性和胶点的形成。针嘴的内径对胶点的形成是关键的，必须比板上的胶点直径小很多。作为一个原则，该比率应该为2:1。0.7~0.9mm的胶点要求0.4mm的ID；0.5~0.6mm的胶点要求0.3mm的ID。设备制造商通常提供技术规格和操作指引，以产生所希望的胶点大小和形状。

　　PCB对针嘴的间距，或停止器(stopper)的高度，控制胶点的高度(图四)。它必须适合于滴胶量和针嘴ID。对给定的胶量，胶点高度对宽度的比率将随着停止器的高度而增加。通常，最大的停止器高度是针嘴ID的一半；超过这个点，将发生不连续滴胶和拉线。

　　现在的高速设备使用压力可以在针嘴到位之前定时开始的滴胶周期。针嘴回撤速度、回撤高度和滴胶与针嘴回撤之间的延时都影响胶点形状和拉线。

　　最后，温度将影响黏度和胶点形状。大多数现代滴胶机依靠针嘴上的或容室的温度控制装置来保持胶的温度高于室温。可是，胶点轮廓可能受损，如果PCB温度从前面的过程得到提高的话

　　维护
　　滴胶针嘴和停止器的弯曲或磨损可能对滴胶有至关重要的影响。针嘴外围过多的胶可能影响光滑和连续的胶点形成。在极端的情况下，胶可能桥接在停止器销上，中断滴胶。万能的解决办法是尽可能保持针嘴外围干净。

　　针嘴内表面的清洁度是滴胶问题的另一个普遍根源。胶的积聚可能发生在ID上，限制流动。胶也可能在针嘴内部分固化，如果留在较暖的环境内或不相容的溶剂内长时间。变换胶的等级可能引起横向污染和针嘴堵塞。(由固化或半固化的胶引起的堵塞应该在使用溶剂清洗之前用钻针清除。)滴胶针嘴应该定期检查，但只是在滴胶问题变得明显时才清理。清洁会增加遇到的问题，当把空的地胶嘴安装于注射器的时候。

　　把藏的针嘴浸泡在溶剂中是常见的，但效率不高的清洁方法。当浸泡针嘴时，使用相容的溶剂，但不要只依靠浸泡来清除所有未固化的材料。一种相容溶剂的高压喷雾可把胶吹出针嘴内孔。然后用干燥的压缩空气吹过内孔，让针嘴干燥。

　　一个可替代的清洁方法涉及超声波或静态浸泡。未固化的胶应该使用钝化工具和钻针或与针嘴内孔适当直径的钢琴线来机械地清除。将要清洗的零件浸泡在清洁的溶剂中。对超声波浸泡，设定&40deg;C以最大功率开三分钟。对静态的浸泡，搅拌浸泡中的零件直到溶剂被胶剂污染。在清洁溶剂中冲刷零件，保证清洁度。用高压喷雾来对付非常小的内孔的针嘴，用干燥的压缩空气吹过内孔来干燥零件。

tangbosmt 2004-01-05 02:16
在消费品电子中 - 从电话手机到手提电脑到立体声系统，小型化的趋势已经导致越来越小的表面贴装技术(SMT)元件和装配更紧密的印刷电路板(PCB)。在装配期间，对这些小型密集封装和基板的有效处理要求一个精密的方法来附着小量的材料(如锡膏、导电性树脂和胶剂)，以粘住元件和完成电气连接，不产生短路或锡桥。这已经成为直接芯片附着(DCA, direct chip attach)、多芯片模块(multi-chip module)和高密度联接工艺的必 要条件，它们大多数0.0015"(0.0381mm)或更好的贴装精度。
　　在锡膏和导电性树脂的情况下，胶点大小是0.010"(0.254mm)或更小(图一)。对于面积填充与图案，要求0.0020"(0.0505mm)或更小的厚度。这些需求已经导致专门设计用来帮助精密滴胶的技术发展。

寻找更好的附着方法
　　多年来，PCB装配制造商已经使用模板(stencil)印刷机来将装配材料附装着在PCB上。虽然这个方法在过去很好地实现其功能, 并且很可能继续对于传统印刷应用在PCB装配中占有一席之地，但这些不是该技术的优势了。
　　首先，模板(stencil)印刷不能用于附着在多层封装、存在元件的装配或要求不同厚度材料的装配。还有，对于每项工作或工程更改要求，就要求一块新的模板，可能要求两天的时间来生产。就成本而言，模板印刷包括材料浪费、模板清洗和每个工作的设定时间。
　　模板印刷在低产量、高混合制造环境中也不是成本合算的，特别是在合约加工厂，因为有夹具硬件的成本。模板印刷处理高密度PCB装配时有一些局限，并要求紧密的间隔和公差。

微型阀(Micro-valves)
　　高密度应用的滴胶要求精确的材料控制。滴胶系统不仅必须提供滴胶针嘴的X/Y/Z位置的控制，而且附着在基板或封装上的材料的可重复性必须超过以前所有的标准。以前开发微量滴胶系统的努力没有取得成功，因为泵不能附着可重复数量的锡膏或导电性材料，点的直径达到小于0.010"(0.254mm)。
　　可是，微型阀技术的进步已经产生可以更好地控制微量滴胶的泵体机构。这个应用的理想液体滴胶系统使用一个由闭环无刷伺服马达和数码器(encoder)控制的微型滴胶阀。
　　这个阀，专门设计用于微量滴胶，可以按照精确的数码器计数来控制滴胶材料。

滴胶嘴与材料特性
　　当设计微量滴胶机时，有另外的因素需要考虑。特别重要的是要有一个有效的滴胶针设计和维持材料特性的可用方法。有效的微量滴胶要求在阀上使用独特的滴胶嘴或“针”。传统的滴胶嘴，在大多数情况中，是滚轧的针管，这样可能阻碍微量滴胶，因为内表面差而阻碍材料流动。在微量滴锡膏和导电树脂的情况中，滴胶针是用单块的不锈钢制造的，公差非常紧，针嘴在材料流动的方向上是成圆锥形的，以减少针与材料之间的表面张力，针管的内径是有目的地保持比针嘴出口直径大。简而言之，因为小点滴胶针具有光滑的湿润表面特性，它改善材料的流动和防止材料阻塞。
　　在整个滴胶过程中维持材料特性是微量滴胶的关键。微量滴胶机监测泵的RPM和空气压力。滴胶过程可以编程达到适当的螺旋速度、进给间隔和加速/减速率，对每个应用和材料类型保证最佳的滴胶参数。

灵活性与材料节约
　　随着电子装配继续进化，预计对微量滴胶技术的需求将增加。它可以为处于高混合低产量环境中的装配制造商提供即时的优势。通过减少模板印刷机的设定时间和材料浪费，微量滴胶使电子装配制造商能够有效的工作和节省成本。虽然对于高产量、低混合装配环境，微量滴胶技术的优势可能不是显著的，电子工业的竞争本性，结合顾客对小型化产品的不断增长的需求，可能会迫使装配制造商去珍惜灵活性和自动化，把它作为维持竞争利润的一个手段。

tangbosmt 2004-01-05 02:16
1开孔面积百分率 open mesh area percentage 　
　 丝网所有网孔的面积与相应的丝网总面积之比，用百分数表示。
2　模版开孔面积 open stencil area 　　
　 丝网印刷模版上所有图像区域面积的总和。
3　网框外尺寸 outer frame dimension 　　
　 在网框水平位置上，测得包括网框上所有部件在内的长与宽的乘积。
4　印刷头 printing head 　　
　 印刷机上通过靠着印版动作、为焊膏或胶水转移提供必要压力的部件。
5　焊膏或胶水 　　
　 印刷过程中敷附于PCB板上的物质。
6　印刷面 printing side(lower side) 　　
　 丝网印版的底面，即焊膏或胶水与PCB板相接触的一面。
7 丝网 screen mesh 　　
　 一种带有排列规则、大小相同的开孔的丝网印刷模版的载体。
8 丝网印刷 screen printing 　　
　 使用印刷区域呈筛网状开孔印版的漏印方式。
9 印刷网框 screen printing frame 　　
　 固定并支撑丝网印刷模版载体的框架装置。
10 离网 snap-off 　　
　 印刷过程中，丝网印版与附着于PCB板上的焊膏或胶水的脱离。
11 刮刀 squeegee 　　
　 在丝网印刷中，迫使丝网印版紧靠PCB板，并使焊膏或胶水透过丝网印版的开孔转移到PCB板上，同时刮除印版上多余焊膏或胶水的装置。
12 刮刀角度 squeegee angle 　　
　 刮刀的切线方向与PCB板水平面或与压印辊接触点的切线之间的夹角，在刮刀定位后非受力或非运动的状态下测得。
13 刮刀 squeegee blade 　　
　 刮刀的刀状部分，直接作用于印版上的印刷焊膏或胶水，使焊膏或胶水附着在PCB板上。
14 刮区 squeegeeing area 　　
　 刮刀在印版上刮墨运行的区域。
15 刮刀相对压力 squeegee pressure, relative 　　
　 刮刀在某一段行程内作用于印版上的线性压力除以这段行程的长度。
16 丝网厚度 thickness of mesh 　　
　 丝网模版载体上下两面之间的距离。

tangbosmt 2004-01-05 02:17
一.卤素含量的测定

实验方法:电位滴定法
1.试剂:(1)乙醇─苯混合溶液(10:1)
(2)硝酸银标准溶液 0.05N (需标定)
2.仪器:电位差计、银电极、甘汞电极(玻璃电极)
3.基本原理:(略) 注:由能斯特公式导出
电位滴定法是一种测量滴定反应过程中电位变化的方法,当滴定反应达到等
当点时,待测物质浓度突变,使指示电极的电位产生突跃,故可确定终点。
4.硝酸银标准溶液的配制:
用万分之一天平称量8.494g硝酸银,后溶解至1Ｌ容量瓶中(0.05N)。
5.基准氯化钠标准溶液的配制:
用减量法称量氯化钠(优级纯)至坩锅中,在550℃下烘烤2个小时左右,降至室 温,转至称量瓶中称量,取50ml小烧瓶,将氯化钠慢慢(分几次)向小烧杯中倒,称重 1.64g,溶解后转移至1Ｌ容量瓶中。(1ml=0.001g氯)
6.铬酸钾(2%)溶液配制:
称取2g铬酸钾配成2%的水溶液。
7.标定硝酸银:
吸取10ml溶液于250ml锥形瓶中,以铬酸银溶液为指示剂, 用硝酸银溶液滴定至淡黄色为终点。
按下式计算系数C：
　 C=0.01/V (g/ml).
8.实验步骤：
准确称量试样(约1g)若为焊剂则移取已知比重的试液1ml,配制成200ml溶液于
500ml烧杯中,接好电极, 开动电磁搅拌,用0.05N硝酸银溶液滴定,记录消耗的硝酸
银溶液体积(ml)和相应的电极电位(mv).全部实验需进行空白试验。
Cl%=C(V-V0)/m x100%



二、酸值的测定:
实验方法: 酸碱滴定法
1.试剂: (1)无水乙醇
(2)甲苯
(3)0.1N KOH标准溶液:将5.6gKOH溶于蒸馏水中,备用。
　　　　 (4)酚酞溶液:1g酚酞溶于甲醇溶液中至100ml。
2.实验步骤:
(1)用溶剂(选(1)、(2)或(1)+(2))溶解约1g样品(若为焊剂则移取已知比重的试液1ml),溶于100溶剂内。
(2)滴加酚酞指示剂,立即用KOH溶液滴定至浅粉红色,持续15S即可。
(须做空白)

酸值=N(V-V0)×56.11/m (mgKOH/g)



三、扩展率测定:
实验方法:游标卡尺测量法
实验步骤:
1.样板的制备:
将T2铜板剪成适当的小块,用(1:2)盐酸除去氧化膜后,用水冲洗,再用乙醇2铜板剪成适当的小块,用(1:2)盐酸除去氧化膜后,用水冲洗,再用乙醇2铜板剪成适当的小块,用(1:2)盐酸除去氧化膜后,用水冲洗,再用乙醇
清洗,放置空气中干燥后,放入150℃±5℃烘箱内1小时氧化,取出放入严密的玻璃
瓶中备用。
2.试料
称取0.3000±0.002g实芯焊丝(Φ1.0),用小细棒弯成小圆。
3.试验步骤
将铜板一角弯一小角,将试料环放在试验板中心,用镊子夹住试验板小角(焊剂
滴三滴,固体焊剂称3g)放入锡锅,在30s内熔化并扩展,取出常温下冷却,用乙醇清
除残余物,用千分尺测铜板厚度H0和铜板中试料中心最高处的厚度HA。

扩展率=4.06-(HA-HO)/4.06×100%



四、焊剂含量测定(焊丝)
实验方法:减量法
1.试剂: 丙三醇、异丙醇(无水乙醇或95乙醇)
实验步骤:
1.取样:取焊丝10～20g,并准确称至0.001g,质量为m1。
2.熔样:取大约60g丙三醇于烧杯中,加热至冒白烟,用长镊夹取样品,轻轻放入溶液中
继续加热至微沸。
3.洗样:待样品冷却,凝固后取出,用水冲净,再用异丙醇将表面擦净。
4.称样:准确称量上述样品,质量为m2,

焊剂含量% = (m1 - m2)/m1× 100



五、锡含量测定
实验方法:滴定法
1.试剂: (1)浓硫酸H2SO4
(2)浓盐酸HCl
(3)KIO3标准溶液(0.004000g/ml,需标定)
(4)Al片、锡粒(99.99%以上)
(5)碳酸氢钠饱和溶液、1%的淀粉溶液
2.仪器:酸式滴定管、玻璃弯管(带胶塞)、锥形瓶
3.实验准备
(1)KIO3标准溶液的配制和标定
A:配制:称5.2gKIO3、26gKI、0.9gNaOH置于500ml烧杯中,加入200ml水, 加热
至完全溶解,冷却至室温后,转移于2000ml容量瓶中,用纯水稀释至刻线,混匀备用。
注: 1.若溶液不澄清,应先过滤后稀释。
2.此溶液应避光保存,每次标定后使用。
B:标定:
1.准确称取0.100g纯锡,质量为m,置于锥形瓶中。
2.加入20ml浓硫酸,加热,至冒白烟后,自然冷却至室温。
3.加入70ml纯水,沿壁缓慢加入,摇匀,静置。
4.加入50mlHCL后,再加入1.5～2gAl片,迅速塞紧瓶口,待反应一段时间后加热, 且胶管一端插入NaHCO3饱和液中,反应至冒大泡,迅速用水冲冷。
5.加入5ml淀粉溶液,快速用KIO3溶液滴定, 至溶液由无色变成淡兰紫色,持续15S即可。消耗KIO3溶液体积为V3溶液体积为V3溶液体积为V
滴定度T = m/v (g/ml)
(2)饱和NaHCO3溶液配制3溶液配制3溶液配制
取与所需溶液等体积的纯水,然后慢慢加入NaHCO3,边加边搅拌,至固体溶解。
(3)1%的淀粉溶液配制
取30ml纯水加热至沸,溶入1.0g淀粉,至完全溶解后,再加入69ml纯水,备用。
4.锡含量测定
A:试样制备
取20～30g焊丝,用甘油加热熔化,以除去焊剂,冷却后,用镊子夹出后, 用水洗再用异丙醇将表面擦净,备用。
B:测定
将A所得试样锯末,准确称取约0.150g,加入H2SO4等,其余步骤同KIO3溶液标定。
原始记录模式:
硫酸纸重:

ＴKIO3×V
Sn%= ─────── ×100
m

六、样品制备

实验方法:抽提法
1.试剂:异丙醇
2.仪器:250ml平底烧瓶、配套温包、抽提管、冷凝管。
实验步骤:
(1)取样:取焊丝80～100g,切成2～3mm,作为样品备用。
(2)抽提:取抽提管,用滤纸堵上小孔,小心将样品倒入抽提管, 并保证滤纸与管壁间无样品进入。取100ml左右异丙醇加入烧瓶,安装好装置,并将冷凝管上口用滤纸包好,大约抽提4小时。
(3)蒸馏:卸下抽提管,装上蒸馏装置,将溶液蒸至75ml左右后,停止加热。
(4)挥发:将抽提液倒入小烧杯中,水浴加热,至剩2ml左右。
(5)烘干:放入烘箱中于110±5℃下烘干,2小时后取出,放入干燥器中备用。

七、发泡实验

一.仪器:200ml小烧杯、发泡器、刻度尺。
二.实验步骤:
(1)取样品160ml于200ml烧杯中,放入发泡器,量其上升高度(mm),若升至
200ml以上,且泡沫细小、均匀,则发泡性好。
(2)取出发泡器,若泡沫在15S内不完全消失,且液面四周仍有小泡残留, 则合格。

八、颜色

实验方法: 目测法
实验步骤:
1.取200ml干净小烧杯,加入100ml左右待测液。
2.将其与标准液平行放置,看其颜色是否相同。
3.若颜色有异,需从各方面考虑其原因。

九、比重

一.仪器:比重计、比重管、温度计。
二.实验步骤:
(1)将待测液约100ml,倒入比重管,估计其大约比重,选比重计, 将其放入待 测液中,静置。
(2)在视线与其刻线对应凹液面相平时,读数,准确至0.001。
(3)记录测试时环境温度和湿度。

十、机械杂质

实验方法:目测法
实验步骤:
1.取干净烧杯200ml,倒入150ml左右待测液,静置。
2.透过烧杯看溶液中是否有悬浮物、漂浮物等杂质。

十一、水溶物电导率试验

1.在四个100ml烧杯内,分别加入去离子水50ml,将两个烧杯保存作为核对标准,其余 二个烧杯中分别加入0.05±0.005g固体焊剂(或0.1ml液体焊剂)。
2.用电炉将烧杯中的水烧开,当大量冒气泡时即停止,注意不要爆沸。
3.用去离子水彻底冲洗电导电极,然后浸入烧杯中记下读数。 核对标准的电导,如大 于2μs/cm,则该水已被水溶性物质污染,所有实验需重做。
4.二个试验结果的平均值作为试液的电导率。用μs/cm表示。


十二、绝缘电阻试验

1.样板制备
1.1 将特别的梳型电极样板,用1:2盐酸溶液除去氧化膜后,用水洗净,用乙醇擦干。
1.2 将液体焊剂或固体焊剂(配成30%异丙醇溶液)1ml均匀涂覆在1.1中处理的板上。1.3 a.焊后:1.2处理的将覆铜板放在干净的锡锅中焊接,待用。
b.焊前:1.1处理好的板子即可放在干燥箱中在60±1℃温度下干燥1h。
1.4放入温度40±2℃,相对湿度约90+2(-3)%的潮湿箱中,72h后取出, 再放入盛有特级酒石酸钾钠饱和溶液的干燥器内。1小时左右取出测定, 使用高阻表, 以直流 500v在3min内测定。

十三、铜板腐蚀试验

1.试样制备
1.11试样: 0.3×30×30mm的Ｔ2铜板放入HCL(1:2)溶液中,除去氧化膜后,用水冲 洗,再用乙醇清洗。放置空气中充分干燥后,放入干燥器待用。
1.12 50×150mm单面覆铜板放入HCL(1:2)中除去氧化膜后,用水冲洗, 再用乙醇清洗放置空气中充分干燥后,放入干燥器待用。
1.2试料
1.21 0.1g树脂芯锡丝或焊膏
1.22 0.1g实芯焊丝试验时再加0.005g固体焊剂或松香焊剂
1.23 0.1实芯焊丝试验时再滴液体焊剂。
2.试验步骤:
2.1取0.1g试料放在1.11制备的铜板表面,250℃左右加热,(放在设定的锡锅中), 加热约5s,使试料熔化,常温冷却后作为试样。制四块试样, 一块保持在常温干燥状态作为对照,三块放在40±2℃温度,90±2(3)%的恒温箱中,连续72 小时后取出将它们同时对照试样相比,检验腐蚀。
2.2在1.12制的覆铜板用75W的烙铁焊接5个焊点,共制四块试样, 其中一块试样保持常温干燥状态,留作对照试样。三块试样作为腐蚀试样,放在温度为40±2%,湿度90+2(-3)%的潮湿箱中,连续72h后取出,将它们同对照试样相比,检验腐蚀与否。
3.腐蚀结果评定
放大20倍观察比较腐蚀试样与对照试样,无明显变化时则可以为无腐蚀,但试样与对照试样比较,出现下列现象之一者则视为腐蚀。
A.试样在焊接过程中产生的颜色可不判为腐蚀, 但当其潮湿条件下产生的绿兰色或与对照试样比较颜色扩大,则视为腐蚀。
B.当焊剂残留物内产生白斑或焊剂水化时,则视为腐蚀。

tangbosmt 2004-01-05 02:18
焊膏的回流焊接是用在SMT装配工艺中的主要板级互连方法，这种焊接方法把所需要的焊接特性极好地结合在一起，这些特性包括易于加工、对各种SMT设计有广泛的兼容性，具有高的焊接可靠性以及成本低等；然而，在回流焊接被用作为最重要的SMT元件级和板级互连方法的时候，它也受到要求进一步改进焊接性能的挑战，事实上，回流焊接技术能否经受住这一挑战将决定焊膏能否继续作为首要的SMT焊接材料，尤其是在超细微间距技术不断取得进展的情况之下。下面我们将探讨影响改进回流焊接性能的几个主要问题，为发激发工业界研究出解决这一课题的新方法，我们分别对每个问题简要介绍如下：

底面元件的固定

双面回流焊接已采用多年，在此，先对第一面进行印刷布线，安装元件和软熔，然后翻过来对电路板的另一面进行加工处理，为了更加节省起见，某些工艺省去了对第一面的软熔，而是同时软熔顶面和底面，典型的例子是电路板底面上仅装有小的元件，如芯片电容器和芯片电阻器，由于印刷电路板（PCB）的设计越来越复杂，装在底面上的元件也越来越大，结果软熔时元件脱落成为一个重要的问题。显然，元件脱落现象是由于软熔时熔化了的焊料对元件的垂直固定力不足，而垂直固定力不足可归因于元件重量增加，元件的可焊性差，焊剂的润湿性或焊料量不足等。其中，第一个因素是最根本的原因。如果在对后面的三个因素加以改进后仍有元件脱落现象存在，就必须使用SMT粘结剂。显然，使用粘结剂将会使软熔时元件自对准的效果变差。

未焊满

未焊满是在相邻的引线之间形成焊桥。通常，所有能引起焊膏坍落的因素都会导致未焊满，这些因素包括：1，升温速度太快；2，焊膏的触变性能太差或是焊膏的粘度在剪切后恢复太慢；3，金属负荷或固体含量太低；4，粉料粒度分布太广；5；焊剂表面张力太小。但是，坍落并非必然引起未焊满，在软熔时，熔化了的未焊满焊料在表面张力的推动下有断开的可能，焊料流失现象将使未焊满问题变得更加严重。在此情况下，由于焊料流失而聚集在某一区域的过量的焊料将会使熔融焊料变得过多而不易断开。

除了引起焊膏坍落的因素而外，下面的因素也引起未满焊的常见原因：1，相对于焊点之间的空间而言，焊膏熔敷太多；2，加热温度过高；3，焊膏受热速度比电路板更快；4，焊剂润湿速度太快；5，焊剂蒸气压太低；6；焊剂的溶剂成分太高；7，焊剂树脂软化点太低。

断续润湿

焊料膜的断续润湿是指有水出现在光滑的表面上（1.4.5.），这是由于焊料能粘附在大多数的固体金属表面上，并且在熔化了的焊料覆盖层下隐藏着某些未被润湿的点，因此，在最初用熔化的焊料来覆盖表面时，会有断续润湿现象出现。亚稳态的熔融焊料覆盖层在最小表面能驱动力的作用下会发生收缩，不一会儿之后就聚集成分离的小球和脊状秃起物。断续润湿也能由部件与熔化的焊料相接触时放出的气体而引起。由于有机物的热分解或无机物的水合作用而释放的水分都会产生气体。水蒸气是这些有关气体的最常见的成份，在焊接温度下，水蒸气具极强的氧化作用，能够氧化熔融焊料膜的表面或某些表面下的界面（典型的例子是在熔融焊料交界上的金属氧化物表面）。常见的情况是较高的焊接温度和较长的停留时间会导致更为严重的断续润湿现象，尤其是在基体金属之中，反应速度的增加会导致更加猛烈的气体释放。与此同时，较长的停留时间也会延长气体释放的时间。以上两方面都会增加释放出的气体量，消除断续润湿现象的方法是：1，降低焊接温度；2，缩短软熔的停留时间；3，采用流动的惰性气氛；4，降低污染程度。

低残留物

对不用清理的软熔工艺而言，为了获得装饰上或功能上的效果，常常要求低残留物，对功能要求方面的例子包括“通过在电路中测试的焊剂残留物来探查测试堆焊层以及在插入接头与堆焊层之间或在插入接头与软熔焊接点附近的通孔之间实行电接触”，较多的焊剂残渣常会导致在要实行电接触的金属表层上有过多的残留物覆盖，这会妨碍电连接的建立，在电路密度日益增加的情况下，这个问题越发受到人们的关注。

显然，不用清理的低残留物焊膏是满足这个要求的一个理想的解决办法。然而，与此相关的软熔必要条件却使这个问题变得更加复杂化了。为了预测在不同级别的惰性软熔气氛中低残留物焊膏的焊接性能，提出一个半经验的模型，这个模型预示，随着氧含量的降低，焊接性能会迅速地改进，然后逐渐趋于平稳，实验结果表明，随着氧浓度的降低，焊接强度和焊膏的润湿能力会有所增加，此外，焊接强度也随焊剂中固体含量的增加而增加。实验数据所提出的模型是可比较的，并强有力地证明了模型是有效的，能够用以预测焊膏与材料的焊接性能，因此，可以断言，为了在焊接工艺中成功地采用不用清理的低残留物焊料，应当使用惰性的软熔气氛。

间隙

间隙是指在元件引线与电路板焊点之间没有形成焊接点。一般来说，这可归因于以下四方面的原因：1，焊料熔敷不足；2，引线共面性差；3，润湿不够；4，焊料损耗棗这是由预镀锡的印刷电路板上焊膏坍落，引线的芯吸作用（2.3.4）或焊点附近的通孔引起的,引线共面性问题是新的重量较轻的12密耳（μm）间距的四芯线扁平集成电路(QFP棗Quad flat packs)的一个特别令人关注的问题,为了解决这个问题,提出了在装配之前用焊料来预涂覆焊点的方法(9),此法是扩大局部焊点的尺寸并沿着鼓起的焊料预覆盖区形成一个可控制的局部焊接区,并由此来抵偿引线共面性的变化和防止间隙,引线的芯吸作用可以通过减慢加热速度以及让底面比顶面受热更多来加以解决,此外,使用润湿速度较慢的焊剂,较高的活化温度或能延缓熔化的焊膏(如混有锡粉和铅粉的焊膏)也能最大限度地减少芯吸作用.在用锡铅覆盖层光整电路板之前,用焊料掩膜来覆盖连接路径也能防止由附近的通孔引起的芯吸作用。

焊料成球

焊料成球是最常见的也是最棘手的问题，这指软熔工序中焊料在离主焊料熔池不远的地方凝固成大小不等的球粒；大多数的情况下,这些球粒是由焊膏中的焊料粉组成的，焊料成球使人们耽心会有电路短路、漏电和焊接点上焊料不足等问题发生，随着细微间距技术和不用清理的焊接方法的进展，人们越来越迫切地要求使用无焊料成球现象的SMT工艺。

引起焊料成球（1,2,4,10）的原因包括：1,由于电路印制工艺不当而造成的油渍;2,焊膏过多地暴露在具有氧化作用的环境中;3,焊膏过多地暴露在潮湿环境中;4,不适当的加热方法;5,加热速度太快;6,预热断面太长;7,焊料掩膜和焊膏间的相互作用;8,焊剂活性不够;9,焊粉氧化物或污染过多;10,尘粒太多;11,在特定的软熔处理中,焊剂里混入了不适当的挥发物;12,由于焊膏配方不当而引起的焊料坍落；13、焊膏使用前没有充分恢复至室温就打开包装使用；14、印刷厚度过厚导致“塌落”形成锡球；15、焊膏中金属含量偏低。

焊料结珠

焊料结珠是在使用焊膏和SMT工艺时焊料成球的一个特殊现象.，简单地说,焊珠是指那些非常大的焊球,其上粘带有(或没有)细小的焊料球(11).它们形成在具有极低的托脚的元件如芯片电容器的周围。焊料结珠是由焊剂排气而引起,在预热阶段这种排气作用超过了焊膏的内聚力,排气促进了焊膏在低间隙元件下形成孤立的团粒,在软熔时,熔化了的孤立焊膏再次从元件下冒出来,并聚结起。

焊接结珠的原因包括：1,印刷电路的厚度太高;2,焊点和元件重叠太多;3,在元件下涂了过多的锡膏;4,安置元件的压力太大;5,预热时温度上升速度太快;6,预热温度太高;7,在湿气从元件和阻焊料中释放出来;8,焊剂的活性太高;9,所用的粉料太细;10,金属负荷太低;11,焊膏坍落太多;12,焊粉氧化物太多;13,溶剂蒸气压不足。消除焊料结珠的最简易的方法也许是改变模版孔隙形状,以使在低托脚元件和焊点之间夹有较少的焊膏。

焊接角焊接抬起

焊接角缝抬起指在波峰焊接后引线和焊接角焊缝从具有细微电路间距的四芯线组扁平集成电路(QFP)的焊点上完全抬起来,特别是在元件棱角附近的地方，一个可能的原因是在波峰焊前抽样检测时加在引线上的机械应力,或者是在处理电路板时所受到的机械损坏(12),在波峰焊前抽样检测时,用一个镊子划过QFP元件的引线,以确定是否所有的引线在软溶烘烤时都焊上了；其结果是产生了没有对准的焊趾,这可在从上向下观察看到,如果板的下面加热在焊接区/角焊缝的间界面上引起了部分二次软熔,那么,从电路板抬起引线和角焊缝能够减轻内在的应力,防止这个问题的一个办法是在波峰焊之后(而不是在波峰焊之前)进行抽样检查。

竖碑（Tombstoning）

竖碑（Tombstoning）是指无引线元件(如片式电容器或电阻)的一端离开了衬底，甚至整个元件都支在它的一端上。

　

Tombstoning也称为Manhattan效应、Drawbridging 效应或Stonehenge 效应，它是由软熔元件两端不均匀润湿而引起的；因此,熔融焊料的不够均衡的表面张力拉力就施加在元件的两端上,随着SMT小型化的进展,电子元件对这个问题也变得越来越敏感。

此种状况形成的原因：1、加热不均匀；2、元件问题：外形差异、重量太轻、可焊性差异；3、基板材料导热性差，基板的厚度均匀性差；4、焊盘的热容量差异较大，焊盘的可焊性差异较大；5、锡膏中助焊剂的均匀性差或活性差，两个焊盘上的锡膏厚度差异较大，锡膏太厚，印刷精度差，错位严重；6、预热温度太低；7、贴装精度差，元件偏移严重。

Ball Grid Array (BGA)成球不良

BGA成球常遇到诸如未焊满,焊球不对准,焊球漏失以及焊料量不足等缺陷,这通常是由于软熔时对球体的固定力不足或自定心力不足而引起。固定力不足可能是由低粘稠,高阻挡厚度或高放气速度造成的；而自定力不足一般由焊剂活性较弱或焊料量过低而引起。

BGA成球作用可通过单独使用焊膏或者将焊料球与焊膏以及焊料球与焊剂一起使用来实现; 正确的可行方法是将整体预成形与焊剂或焊膏一起使用。最通用的方法看来是将焊料球与焊膏一起使用，利用锡62或锡63球焊的成球工艺产生了极好的效果。在使用焊剂来进行锡62或锡63球焊的情况下,缺陷率随着焊剂粘度,溶剂的挥发性和间距尺寸的下降而增加，同时也随着焊剂的熔敷厚度，焊剂的活性以及焊点直径的增加而增加，在用焊膏来进行高温熔化的球焊系统中，没有观察到有焊球漏失现象出现，并且其对准精确度随焊膏熔敷厚度与溶剂挥发性，焊剂的活性，焊点的尺寸与可焊性以及金属负载的增加而增加，在使用锡63焊膏时，焊膏的粘度，间距与软熔截面对高熔化温度下的成球率几乎没有影响。在要求采用常规的印刷棗释放工艺的情况下，易于释放的焊膏对焊膏的单独成球是至关重要的。整体预成形的成球工艺也是很的发展的前途的。减少焊料链接的厚度与宽度对提高成球的成功率也是相当重要的。

形 成 孔 隙

形成孔隙通常是一个与焊接接头的相关的问题。尤其是应用SMT技术来软熔焊膏的时候，在采用无引线陶瓷芯片的情况下，绝大部分的大孔隙(>0.0005英寸/0.01毫米)是处于LCCC焊点和印刷电路板焊点之间，与此同时,在LCCC城堡状物附近的角焊缝中,仅有很少量的小孔隙，孔隙的存在会影响焊接接头的机械性能,并会损害接头的强度,延展性和疲劳寿命,这是因为孔隙的生长会聚结成可延伸的裂纹并导致疲劳，孔隙也会使焊料的应力和 协变增加,这也是引起损坏的原因。此外,焊料在凝固时会发生收缩,焊接电镀通孔时的分层排气以及夹带焊剂等也是造成孔隙的原因。

在焊接过程中,形成孔隙的械制是比较复杂的，一般而言,孔隙是由软熔时夹层状结构中的焊料中夹带的焊剂排气而造成的(2,13)孔隙的形成主要由金属化区的可焊性决定,并随着焊剂活性的降低,粉末的金属负荷的增加以及引线接头下的覆盖区的增加而变化,减少焊料颗粒的尺寸仅能销许增加孔隙。此外,孔隙的形成也与焊料粉的聚结和消除固定金属氧化物之间的时间分配有关。焊膏聚结越早，形成的孔隙也越多。通常,大孔隙的比例随总孔隙量的增加而增加.与总孔隙量的分析结果所示的情况相比,那些有启发性的引起孔隙形成因素将对焊接接头的可靠性产生更大的影响,控制孔隙形成的方法包括:1,改进元件/衫底的可焊性;2,采用具有较高助焊活性的焊剂;3,减少焊料粉状氧化物;4,采用惰性加热气氛.5,减缓软熔前的预热过程.与上述情况相比,在BGA装配中孔隙的形成遵照一个略有不同的模式(14).一般说来.在采用锡63焊料块的BGA装配中孔隙主要是在板级装配阶段生成的.在预镀锡的印刷电路板上,BGA接头的孔隙量随溶剂的挥发性,金属成分和软熔温度的升高而增加,同时也随粉粒尺寸的减少而增加;这可由决定焊剂排出速度的粘度来加以解释.按照这个模型,在软熔温度下有较高粘度的助焊剂介质会妨碍焊剂从熔融焊料中排出,因此,增加夹带焊剂的数量会增大放气的可能性,从而导致在BGA装配中有较大的孔隙度.在不考虑固定的金属化区的可焊性的情况下,焊剂的活性和软熔气氛对孔隙生成的影响似乎可以忽略不计.大孔隙的比例会随总孔隙量的增加而增加,这就表明,与总孔隙量分析结果所示的情况相比,在BGA中引起孔隙生成的因素对焊接接头的可靠性有更大的影响,这一点与在SMT工艺中空隙生城的情况相似。

总 结

焊膏的回流焊接是SMT装配工艺中的主要的板极互连方法，影响回流焊接的主要问题包括：底面元件的固定、未焊满、断续润湿、低残留物、间隙、焊料成球、焊料结珠、焊接角焊缝抬起、TombstoningBGA成球不良、形成孔隙等,问题还不仅限于此,在本文中未提及的问题还有浸析作用,金属间化物,不润湿,歪扭,无铅焊接等.只有解决了这些问题,回流焊接作为一个重要的SMT装配方法,才能在超细微间距的时代继续成功地保留下去。

tangbosmt 2004-01-05 02:18
现在大多数电子组装公司还在使用传统的免清洗焊膏，然而更先进的产品正在悄然出现。这些焊膏提供更佳的印制性能，较宽的再流曲线范围和更强的探针可测试性，同时也提供稳定的、一致的产品搁置寿命和批量一致性。本文概述了免清洗焊膏的新进展。

　　1、印制特性
　　传统的焊膏仅在印刷方面是满足要求的，它们从未在闲置时间(印制机、停机时间)、印刷速度和切变变稀方面为最终用读书提供一个宽的工艺范围，这将引起缺陷，使生产线速度受限制和焊膏报废。最新的产品在这三个方面具有较宽的工艺范围。
　　据估计SMT缺陷中50%的缺陷是模板印刷工艺引起的。 这些缺陷主要是由于每块的焊膏印刷量不一致所致。为了减少与印刷有关的缺陷，印刷工艺的目标是保证每次在每一焊盘上的印刷量均匀一致。因此，在变化的印刷条件下焊膏的稳定性将成为减少缺陷率的关键。最新的焊膏可实现一致的印刷量、任意的闲置时间、印刷速度和切变变稀。
　　2、闲置时间
　　闲置时间被定为模板印刷机因维修或其它原因而允许停机的最长时间，要求在闲置时间后的首次印刷中没有任何印刷缺陷发生。传统焊膏的闲置时间为10-20min，最新的焊膏能够闲置60-120min不发干或产生印刷问题。
　　每经过一次印刷行程都会有少量的焊膏留在模板开孔中。此焊膏会在开孔中干燥并且阻止闲置时间后首次印刷时焊膏干净地腔离模板。如果发生60min的闲置时间，旧的焊膏产品将要求5-10次印刷行程后才能实现有效的印刷。新产品在较长的停机时间后的首次印刷中就能够实现可接受的印刷，它减少了浪费并提高了生产线的速度。
　　这一改进是在焊膏化学成分中调整所用溶剂体系的结果。设溶剂在室温下具有较低的蒸发率，因而减少了发干现象。这大大地增大了丝网印刷机的工艺范围，允许操作者在维修、换班、生产线变化或操作休息片刻的停机后即恢复生产。

　　 3、印刷速度
　　从90年代初期到中期，大多数焊膏的最高印刷速度被设计为2.54-5.08cm/s，因为SMT工程师认为整个生产线的速度不仅取决于模板印刷机的速度。因此印刷速度被设置得非常低，以此来最佳化焊膏的滚动性能和印刷清晰度。然而随着快速贴片设备的发展，SMT生产线的速度有了极大的提高，模板印刷工经常成为生产工艺的瓶颈处。这导致SMT工程师要求焊膏能够实现10.16-20.32cm/s的印刷速度，而在印刷质量中没有任何的实质退化。
　　如果在高速印刷的应用中使用传统的焊膏，其结果将是不良的滚动和细间隙区域的涂覆量不足。新产品已经降低了粘度和粘性，它能够使焊膏流入细间隙开孔中，从而提高印刷速度。最先进的焊膏能够以2.54或20.32cm/s的速度涂覆合适的焊膏量。
　　减小粘度有助于提高传统焊膏的印刷速度和闲置时间，但是只简单地减小粘度将不能解决这些问题。减小粘度会出现其它一些问题，包括冷却坍落，不良的块状清晰度(潜在桥接原因)和不良的温度和湿度稳定性。因此减小焊膏粘度而不增加焊膏的坍落是很重要的。最新的焊膏可提高闲置时间和印刷速度而不引起更多的与坍落有关的缺陷。粘度和坍落不是必定相关的，减小粘度的焊膏容易坍落，但这不是必然结果。通过调整焊膏的化学成分可改善焊膏的抗坍落性能，使焊膏粘度降低而在坍落性能上没有任何变化。
　　提高滚子压力才可实现高速印刷，高速印刷和增加滚子压力的组合会引起与高速印刷工艺相关的一个问题：切变变稀。

　　4、切变变稀
　　切变变稀是指焊膏在压力下其粘度性能被破坏，较大的压力将会引起较大的粘度丢失，这会助长桥接缺陷。因此焊膏的制造者所面临的挑战是开发一种产品，这种产品能经得住高压力(来后高速和滚子压力印刷)而不丢失粘性能。传统焊膏在高速印刷环境下其粘度被破坏得非常快，而新的焊膏能够在提高印刷速度的同时而不明显变稀。变稀直接影响焊膏的粘度和印刷性，变稀最小化是焊膏制造者的目标。
　　如果焊膏在印刷操作期间相对稳定，并与印刷速度和闲置时间无关，可实现一致的印刷质量。最先进的焊膏能够长期稳定印刷，并与印刷速度、滚子压力、闲置时间或焊膏使用时间无关。

　　5、再流焊
　　每一种焊膏都有技术板是，该报告描述了焊膏的最佳或推荐曲线。然而许多SMT工艺不能遵循这些曲线。随着板子样式(尺寸、厚度和密度)和元件样式（包括更大面积的栅阵列封装和替代的涂覆)的不断变化，要求改进适用于任何SMT生产线，而与生产线的速度、曲线、元件的金属化问题无关。
　　传统的焊膏含有活化剂，它相对依赖于曲线，即与推荐曲线发生偏差就会引起焊料不润湿或焊料反润湿问题。例如，一种膏会成功地适用于3min曲线(室温到峰值温度)和210°C 的峰值温度，但会不适用于-5min曲线和具有较高的峰值温度。这种焊膏随着曲线扩展超出推荐的曲线要求将开始反润湿。这样的焊膏在曲线的润湿区会把助焊活性快速耗尽，因而限制它们只能适用于较短的再流曲线。相反，其它焊膏在经历长时间的热曲线时会有良好的润湿性(5min，225°C )，但不适用于快速曲线(3min， 210°C)。这样的产品在经历较短的再流曲线时将表现出不完全润湿，这些焊膏要求较长的润湿区来化学地活化助焊剂，这就是它们什么不适用于快速曲线的原因。
　　标准免清洗焊膏的窄的工艺范围正在引起很多的润湿问题，尤其是随着SMT工艺热要求的不断变化。一些焊膏不能经历大BGA器件所要求的曲线，使SMT工程师很为难。再流曲线是应与焊膏提供者的推荐曲线相匹配还是与器件的热要求相匹配？哪一个在所用中比较关键？
　　先进的焊膏技术有助于解决这一有争议的问题。最新的免清洗焊膏具有恒定的润湿性能，在达到再流温度前几乎完全与时间和温度无关。这对于板子尺寸、板子厚度、元器件涂敷和封装形式有很大变化的工艺工程师来说非常重要，他只需为实现缺陷率最小化工艺设备最佳的曲线。现在工艺工程师可以根据整个工艺来考虑最佳化。

　　 6、无铅问题
　　另一个曲线问题是无铅合金。对于标准Sn63和Sn62合金，大多数再流曲线达到峰值温度在203-230°C范围。然而大多数无铅合金熔点高于Sn63熔点30-45°C，导致峰值温度会达到255°C或更高。大多数传统的免清洗焊膏在这样的高温度下焊接有困难-----它们一般引起仅润湿和残渣颜色问题，因为许多类型的树脂随着温度升高而变暗。这些问题会阻碍传统焊膏无铅合金体系中的成功应用，迫使工程师去寻找曲线更好的焊膏。最近的焊膏倾向于合有活化剂和树脂体系，它具有类似的润湿性能和残渣颜色，甚至在峰值温度高达255°C时。

　　7、残渣与可测试性
　　无法实现在线测试是从传统产品转向改进产品的另一个原因。传统的产品有残渣，对ICT来说它又硬又粘。硬的残渣由于不能穿透将产生非接触，粘的残渣将最终粘附测试探针 ，导致非接触。除了这些问题，传统的焊膏残渣通常在时间方面很苛刻，再流工艺后的ICT在2-4h内进，因此焊膏制造者的目标是软化残渣而不使它太粘。同时残渣应在几周内而不是几小时内可测试性。
　　最新开发的免清洗焊膏正在解决这些问题。这些产品的残渣是软的，不粘的残渣，解决了测试问题而又不粘在探针上。这样焊膏残渣时经历几千次ICT测试或不粘附探针。
　　尽管免清洗焊膏的可测试性近年来有很大的改进，但有些产品在解决这些问题时仍有折衷，这一定要考虑。软化残渣对测试工程师来说是件好事，但是这些残渣可能引起长期可靠性问题。这与板子在工作温度下要求的树脂残渣的稳定性有关。超软残渣在较低的板子工作温度下会变成液体，它会释放活化剂并最终引起漏电流和可靠性问题。这样的焊膏残渣在表面绝缘电阻测试期间很易与铜反应。
　　焊膏制造者必须仔细考虑可靠性与可测试性之间的平衡。在大多数情况下，完全固化的残渣将表现出探针穿透问题，然而一个完全软化的残渣将不能通过标准工艺可靠性测试。因此新的焊膏必须在可接受的可测试性和残渣稳定性之间寻找一个合适的位置。较软的残渣将产生较大的可靠性问题，可靠性问题只能够通过使残渣更固体化或使全体焊剂系统低活性来避免。因此平衡可靠性和活性的最佳解决方法必须考活化标准水平和在SIR测试时和板子工作温度下残渣需维持半固态化。最新的焊膏具有理想的可测试性，不折衷残渣的可靠性或焊膏的活性。
　　超软化残渣的另一个缺总是与敷形覆的兼容性。敷形涂覆会与一些免清洗焊膏残渣有轻微反应。随着残渣变得较软和较易游离这变成了关键。与考核一种新焊膏时，检查焊膏残渣和敷形涂覆之间的兼容性是关键。许多产品被设计为具有超软化残渣，但会与敷形涂覆有粘附问题。

　　 8、其它改进
　　8.1 搁置寿命
　　免清洗膏是易反应的混合物，发生反应将改变整个产品的化学成份和性能。在冷藏温度下保存焊膏将降低这些易反应率，但不能阻止它们发生。焊膏性能的降低总是发生在容器内。传统焊膏的一般冷藏搁置寿命为3-4个月，能看到明显的性能降低。最新的焊膏已扩展6-12个月。这意味着在容器内的反应明显减慢。
　　8.2一致性
　　每批焊膏之间会有些变化是可能发生的，大部分这些变化在模板印刷机上得到反映，粘度上的明显波动会破坏印刷的可重复性。这些变化是传统焊膏的最大缺点，这在改进的焊膏中得到明显的降低。使得整个焊膏的化学成分更能控制。最新的焊膏产品具有可重复的和可靠的一致性。

　　9、结束语
　　免清洗焊膏在印刷、曲线和ICT方面有很大的改进，焊膏质量越来越好。免清洗焊膏的改进有助于提高生产线的速度，降低缺陷率，减少浪费，使炉子柔性最大化，解决了不可测试的问题等。

tangbosmt 2004-01-05 02:19
目前，关于无铅焊接材料和无铅焊接工艺的信息已经很多，对于需要开发无铅焊接工艺的工厂来说，正确的选择这些信息，并把它们有机地组合起来就非常重要。要开发一条健全的、高合格品率的无铅焊接生产线，需要进行仔细地计划，并要为计划的实施作出努力以及严格的工艺监视以确保产品的质量和使工艺处于受控状态。这些控制与许多的改变有关，如材料、设备、兼容问题、污染问题、统计工艺控制(SPC)程序等。

采用无铅焊接材料，对焊接工艺会产生严重的影响。因此，在开发无铅焊接工艺中，必须对焊接工艺的所有相关方面进行优化。Georze Westby的关于开发无铅焊接工艺的五步法有助于无铅焊接工艺的开发和工艺优化。

1选择适当的材料和方法

在无铅焊接工艺中，焊接材料的选择是最具挑战性的。因为对于无铅焊接工艺来说，无铅焊料、焊膏、助焊剂等材料的选择是最关键的，也是最困难的。在选择这些材料时还要考虑到焊接元件的类型、线路板的类型，以及它们的表面涂敷状况。选择的这些材料应该是在自己的研究中证明了的，或是权威机构或文献推荐的，或是已有使用的经验。把这些材料列成表以备在工艺试验中进行试验，以对它们进行深入的研究，了解其对工艺的各方面的影响。

对于焊接方法，要根据自己的实际情况进行选择，如元件类型：表面安装元件、通孔插装元件；线路板的情况；板上元件的多少及分布情况等。对于表面安装元件的焊接，需采用回流焊的方法；对于通孔插装元件，可根据情况选择波峰焊、浸焊或喷焊法来进行焊接。波峰焊更适合于整块板(大型)上通孔插装元件的焊接；浸焊更适合于整块板(小型)上或板上局部区域通孔插装元件的焊接；局喷焊剂更适合于板上个别元件或少量通孔插装元件的焊接。另外，还要注意的是，无铅焊接的整个过程比含铅焊料的要长，而且所需的焊接温度要高，这是由于无铅焊料的熔点比含铅焊料的高，而它的浸润性又要差一些的缘故。

在焊接方法选择好后，其焊接工艺的类型就确定了。这时就要根据焊接工艺要求选择设备及相关的工艺控制和工艺检查仪器，或进行升级。焊接设备及相关仪器的选择跟焊接材料的选择一样，也是相当关键的。

2确定工艺路线和工艺条件

在第一步完成后，就可以对所选的焊接材料进行焊接工艺试验。通过试验确定工艺路线和工艺条件。在试验中，需要对列表选出的焊接材料进行充分的试验，以了解其特性及对工艺的影响。这一步的目的是开发出无铅焊接的样品。

3开发健全焊接工艺

这一步是第二步的继续。它是对第二步在工艺试验中收集到的试验数据进行分析，进而改进材料、设备或改变工艺，以便获得在实验室条件下的健全工艺。在这一步还要弄清无铅合金焊接工艺可能产生的沾染知道如何预防、测定各种焊接特性的工序能力(CPK)值，以及与原有的锡／铅工艺进行比较。通过这些研究，就可开发出焊接工艺的检查和测试程序，同时也可找出一些工艺失控的处理方法。

在这一步。还需要对焊接样品进行可靠性试验，以鉴定产品的质量是否达到要求。如果达不到要求，需找出原因并进行解决，直到达到要求为止。一旦焊接产品的可靠性达到要求，无铅焊接工艺的开发就获得成功，这个工艺就为规模生产做好了准准备就绪后的操作

一切准备就绪，现在就可以从样品生产转变到工业化生产。在这时，仍需要对工艺进行监视以维持工艺处于受控状态。

5 控制和改进工艺

无铅焊接工艺是一个动态变化的舞台。工厂必须警惕可能出现的各种问题以避免出现工艺失控，同时也还需要不断地改进工艺，以使产品的质量和合格晶率不断得到提高。对于任何无铅焊接工艺来说，改进焊接材料，以及更新设备都可改进产品的焊接性能。

tangbosmt 2004-01-05 02:20
摘要 通过一段时期的工艺实验和近两年的生产，认为该氟硼酸体系中，以2、4——二氯苯甲醛为添加剂的Sn—Pb合金镀层镜面光亮，工艺稳定。

　　关键词 2、4——二氯苯甲醛 合金 电镀

　　我所产品中镀银件较多，但镀银件放置一段时间以后会发黑，其可焊性和电阻率会大大受到影响。涂DJB—823以后，其外观受到影响，且要在一定压力下才有导电性，因而开发一种代银材料势在必行。

　　当时、不少报道Sn—Ce合金为较好代银材料，我们就开始此项工艺试验，但效果不太满意。于是我们就开发光亮Sn—Pb工艺，先是围绕购买商品添加剂试验，但效果不太理想，主要是镀层光亮性不好，溶液不稳定，因此，我们便查资料和深入试验，终于找到了一个较好的工艺规范，试生产两年以后性能相当稳定，几乎两年中没有补充添加剂，而始终保持大电流电镀和镀层镜面光亮，今天我把这几年的工作介绍给大家，希望大家能从中受益。

1 工艺规范

1．1 工艺配方

Sn2+ 18—25g／l
Pb2+ 8—11g／l
HBF4(游离) 250—300g／l
H3BO3： 10—30g／l
OP21 10—30g／l
2．4—二氯苯甲醛 lg／l
邻甲苯胺 6—10ml／l
HCHO 5—15g／l
Dk 5-15A／dm2
阴极移动 40—60次／min
tem 室温

1. 2工艺流程

前处理—氰化铜打底—清洗—镀Sn—Pb—清洗—钝化—清洗—烘干—交检

1．3 注意事项

1．3．1 配置添加剂要把2、4—二氯苯甲醛加入到邻甲苯胺中反应一段时间，再加入OP21，HCHO可单独加入到镀液中。
1．3．2 工件不能装得太密，防止局部发雾。
1．3．3 如果镀液长期未用，则镀之前要用HULL槽测试电流密度范围。
1．3．4 该镀层镜面光亮，故要辅以高速阴极移动。
1．3．5 适合于铁和铜合金基体。
1．3．6 不合格镀层退除按常规方法进行。

2 镀层质量检测

2．1 外观

该镀层为带兰色的镜面光亮。

2．2 结合力

按SJ1282—73 合格

2．3 三阶性能

按GJB367、2—87执行，做了湿热和盐雾试验，合格

2．4 焊接性能

优于镀银层，流动性好。

3、结论

　　该工艺95年投入生产至今，效果极好，镀层镜面光亮，且效率极高，为大电流电镀，一般镀5—10分钟，从配溶液至今，还没有调整一次和补充添加剂，证明该镀液性能极其稳定，缺点是该镀液为氟硼酸体系，对环保有一定要求，但该工艺从生产情况来看，其效果比国内外的许多添加剂要好得多，这是我们做了不少的对比试验得出的结论。

tangbosmt 2004-01-05 02:22
　高密度互连积层多层板工艺，是电子产品的"轻、薄、短、小"及多功能化发层的产物。有关资料报导，在技术指标上有些较为明确的介定：
　　1）微导通孔（包括盲孔、埋孔）的孔径≤Φ0.1毫米；孔环≤0.25毫米；2）微导通孔的孔密度≥600孔/平方英寸；导线宽间距≤0.10毫米；4）布线密度（设通道网格为0.05英寸）超过117英寸/平方英寸。从技术指标说明实现PCB高密度化，采用微导通孔技术是一条切实可行的技术途径。所以其分类也常按照微导通孔形成工艺来分：
　　光致法成孔积层多层板工艺
　　等离子体蚀孔制造积层多层板工艺
　　射流喷砂法成孔积层多层板工艺
　　激光成孔积层多层板工艺

　　高密度互连积层多层板还有另外三种常用分类叫法，一是按积电层多层板的介质材料种类分：1）用感光性材料制造积层多层板、2）用非感光性材料制造积层多层板。二是按电气互连方法分类：1）电镀法的微导通孔互连的积层多层板、2）导电胶法的微导通孔互连的积层多层板。三是按"芯板"分类：1）有"芯板"结构、2）无"芯板"结构（无芯板结构是在半固化片上用特种工艺技术制造高密度互连积层多层板）。高密度互连积层多层板，是1991年日本IBM公司首次发表经几年研制的"表面薄层电路多层板"制造技术研究成果，并首先开始应用于笔记本电脑中。现在的移动电话及笔记本电脑上的应用已经很普及了。我们从PCB的分类名称叫法上进行组合，是比较容易了解到PCB的基本技术及其基本工艺过程。

　　就目前来说电脑城是比较直观且全开放能见到PCB及其应用的地方，我们常见的电脑板卡基本上是环氧树脂玻璃布基印制线路板（因为笔记本电脑是整机，所以较难见到高密度互连积层多层板），其中有一面是插装元件另一面为元件脚焊接面，能看出焊点很有规则，这些焊点的元件脚分立焊接面我们就叫它为焊盘。为什么其它铜导线图形不上锡呢。因为除了需要锡焊的焊盘等部分外，其余部分的表面有一层耐 波峰焊的阻焊膜。其表面阻焊膜多数为绿色，有少数采用黄色、黑色、蓝色等，所以在PCB行业常把阻焊油叫成绿油。其作用是，防止波焊时产生桥接现象，提高焊接质量和节约焊料等作用。它也是印制板的永久性保护层，能起到防潮、防腐蚀、防霉和机械擦伤等作用。从外观看，表面光滑明亮的绿色阻焊膜，为菲林对板感光热固化绿油。其不但外观比较好看，便重要的是其焊盘精确度较高，从而提高了焊点的其质量可靠性。相反网印阻焊油就比较差。

　　我们从电脑板卡可以看出，元件的安装有三种方式。一种为传动的插入式安装工艺，将电子元件插入印制线路板的导通孔里。这样就容易看出双面印制线路板的导通孔有如下几种：一是单纯的元件插装孔；二是元件插装与双面互连导通孔；三是单纯的双面导通孔；四是基板安装与定位孔。另二种安装方式就是表面安装与芯片直接安装。其实芯片直接安装技术可以认为是表面安装技术的分支，它是将芯片直接粘在PCB上，再用线焊法或载带法、倒装法、梁式引线法等封装技术互联到PCB上。其焊接面就在元件面上。

tangbosmt 2004-01-05 02:23
1. 软板(FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT)简介

　　以俱挠性之基材制成之印刷电路板具有体积小重量轻可做3D 立体组装及动态挠曲等优。
　　2. 基本材料

　　　　2.1. 铜箔基材COPPER CLAD LAMINATE
　　 　　由铜箔+胶+基材组合而成亦有无胶基材亦即仅铜箔+基材其价格较高在目前应用上较少除非特殊需求。
　　　　2.1.1. 铜箔Copper Foil
　　　　 在材料上区分为压延铜(ROLLED ANNEAL Copper Foil)及电解铜(ELECTRO DEPOSITED Copper Foil)两种在特性上来说压延铜 之机械特性较佳有挠折性要求时大部分均选用压延铜厚度上则区分为1/2oz (0.7mil) 1oz 2oz 等三种一般均使用1oz。
　　　　2.1.2. 基材Substrate
　　　　 在材料上区分为PI (Polymide ) Film 及PET (Polyester) Pilm 两种PI 之价格较高但其耐燃性较佳PET 价格较低但不耐热因此若有焊接需求时大部分均选用PI 材质厚度上则区分为1mil 2mil 两种。
　　　　2.1.3. 胶Adhesive
　　　　 胶一般有Acrylic 胶及Expoxy 胶两种最常使用Expoxy 胶厚度上由0.4~1mil 均有一般使用1mil 胶厚

　　2.2. 覆盖膜Coverlay
　　覆盖膜由基材+胶组合而成其基材亦区分为PI 与PET 两种视铜箔基材之材质选用搭配之覆盖膜覆盖膜之胶亦与铜箔基材之胶相同厚度则由0.5~1.4mil。

　　2.3. 补强材料Stiffener
　　软板上局部区域为了焊接零件或增加补强以便安装而另外压合上去之硬质材料。

　　2.3.1. 补强胶片区分为PI 及PET 两种材质
　　
　　2.3.2. FR4 为Expoxy 材质

　　2.3.3. 树脂板一般称尿素板

　　补强材料一般均以感压胶PRESSURE SENSITIVE ADHESIVE 与软板贴合但PI 补强胶片则均使用热熔胶(Thermosetting)压合。
　　2.4. 印刷油墨

　　印刷油墨一般区分为防焊油墨(Solder Mask 色) 文字油墨(Legen 白色黑色) 银浆油墨(Silver Ink 银色)三种而油墨种类又分为UV 硬化型(UV Cure)及热烘烤型(Thermal Post Cure)二种。

　　2.5. 表面处理

　　2.5.1. 防锈处理于裸铜面上抗氧化剂

　　2.5.2. 钖铅印刷于裸铜面上以钖膏印刷方式再过回焊炉

　　2.5.3. 电镀电镀锡/铅(Sn/Pb) 镍/金(Ni/Au)

　　2.5.4. 化学沉积以化学药液沉积方式进行锡/铅镍/金表面处理

　　2.6. 背胶(双面胶)

　　胶系一般有Acrylic 胶及Silicone 胶等而双面胶又区分为有基材(Substrate)胶及无基材胶 。

　　3. 常用单位

　　3.1. mil: 线宽/距之量测单位

　　1mil= 10-3 inch= 25.4x10-3 mm= 0.0254 mm

　　3.2. : 镀层厚度之量测单位

　　=10-6 inch

4. 软板制程

　　 4.1. 一般流程

　　 4.2. 钻孔NC Drilling
　　 双面板为使上下线路导通以镀通孔方式先钻孔以利后续镀铜


　　 4.2.1. 钻孔程序编码

　　 铜箔基材钻孔程序

B40 NNN RR 400(300)
铜箔基材 品料号末三码 版别 程序格式(4000/3000)

　　覆盖膜钻孔程序

B45 NNN RR 40T(30B)
覆盖膜 品料号末三码 版别 40/30 程序格式
T 上CVL B 下CVL

　　加强片钻孔程序

B46 NNN RR 4#A
加强片 品料号末三码 版别 4 程序格式
# 离型纸方向
0-无, 1-上, 2-下, 3-双面
A 加强片A

　　背胶钻孔程序

B47 NNN RR 4#A
背胶 品料号末三码 版别 4 程序格式
    # 离型纸方向
    0-无, 1-上, 2-下, 3-双面
    A 加强片A

　　4.2.2. 钻孔程序版面设计

　　对位孔:位于版面四角其中左下角为2 孔(方向孔) 其余3个角均为1 孔共5。孔此五孔为钻孔时寻边用亦为曝光及 AOI 之套Pin 孔以及方向辨别用。

　　断针检查孔：位于左下角之方向孔上方，为每一孔径钻针所钻之最后一孔，有断针造成漏钻时，即会减少该孔径之孔。

　　切片检查孔：于板中边料位置先钻四角1.0mm 孔做为割下试片之，依据再于内部以该料号最小孔径钻四孔做为镀铜后之切片检查用。

　　4.2.3. 钻孔注意事项

砌板厚度(上砌板0.8mm 下砌板1.5mm) 尺寸
板方向打Pin 方向
板数量
钻孔程序文件名版别
钻针寿命
对位孔须位于版内
断针检查
　　 4.3. 黑孔/镀铜Black Hole/Cu Plating

　　于钻孔后以黑孔方式于孔壁绝缘位置，以碳粉附着而能导电再以镀铜方式于孔壁上形成孔铜达，到上下线路导通之目的。其大致方式为先以整孔剂使孔壁带正电荷经黑孔，使带负电微粒之碳粉附着于表面，再以微蚀将铜面上之碳粉剥离，仅留孔壁绝缘位置上有一层碳粉经镀铜后形成孔铜。



　　 4.3.1. 黑孔注意事项

微蚀是否清洁无滚轮痕水痕压折痕
　　 4.3.2. 镀铜注意事项

夹板是否夹紧
镀铜面铜厚度
孔铜切片检查不可孔破
　　 4.4. 压膜/曝光Dry Film Lamination/Exposure

　　4.4.1. 干膜Dry Film

　　为一抵抗蚀刻药液之介质藉由曝光，将影像转移显影后有曝光之位置将留下而于蚀刻时可保护铜面不被蚀刻液侵蚀形成线路。

　　4.4.2. 底片

　　底片为一透明胶片我们所使用之曝光底片为一负片看得到黑色部分，为我们所不要之位置透明部分为我们要留下之位置底片有药膜面，及非药膜面药膜面错误会造成曝光时光散射而造成影像转移时，无法达到我们所要之线宽尺寸造成良率降低。



　　 4.4.3. 底片编码原则

tangbosmt 2004-01-05 02:24
4.4.4. 底片版面设计Tooling Hole

曝光套Pin 孔(D) 底片经冲孔后供曝光套Pin 用
冲孔辅助孔(H) 供底片或线路冲孔之准备孔
AOI 套Pin 孔(D) 线路上同曝光套Pin 孔供AOI 套Pin 用
假贴合套Pin 孔(K) 供假贴合套Pin 用
印刷套Pin 孔(P) 供印刷套Pin 用
冲型套Pin 孔(G) 供冲型套Pin 用
电测套Pin 孔(E) 供整板电测套Pin 用
4.4.5. 底片版面设计标记

贴CVL 标记C
贴加强片标记S
印刷识别标记??
印刷对位标记
贴背胶标记A 或BA
线宽量测区供线宽量测之标准区其所标示之尺寸10mil、4.6mil 等为底片之设计尺寸为底片进料检验之
尺寸蚀刻后之规格中心值则依转站单上所标示。
版面尺寸标记??300MM?? X Y 轴各一
底片编号标记做为底片复本之管制为以8888 数字标记
最小线宽/线距标记W/G 供蚀刻条件设定
产品DateCode 标记：做为生周期之控制以8888 数字标记 顺序为周/年。
工单编号标示框W/N[ ] 做为工单编号填写用

备注8888 数字表示方式如下

4.4.6. 压膜注意事项

干膜不可皱折
膜须平整不可有气泡
压膜滚轮须平整及清洁
压膜不可偏位
双面板裁切干膜时须切不可残留干膜屑
4.4.7. 曝光注意事项

底片药膜面须正确(接触干膜方向)
底片须清洁不可有刮伤物缺口凸出针等情形
底片寿命是否在使用期限内
底片工令号是否正确
曝光对位须准确不可有孔破偏位之情形
曝光能量21 阶测试须在7~9 阶间
吸真空是否足够时间牛顿是否出
曝光台面之清洁
4.5. 显影/蚀刻/剥膜DEVELOPING, ETCHING, STRIPPING

　　压膜/曝光后之基材，经显影将须保留之线路位置干膜留下以保护铜面不被蚀刻液蚀刻，蚀刻后形成线路，再经剥膜将干膜剥除。


4.5.1. D.E.S.注意事项

放板方向位置
单面板收料速度左右不可偏摆
显影是否完全
剥膜是否完全
是否有烘干
线宽量测
线路检验
4.6. 微蚀

　　微蚀为一表面处理工站，藉由微蚀液将铜面进行轻微蚀刻以将氧化层蚀刻去除，再上抗氧化剂防止氧化。

4.6.1. 微蚀注意事项

铜面是否氧化
烘干是否完全
不可有滚轮痕压折痕水痕
4.7. CVL 假接着/压合

　　CVL 先以人工或假接着机套Pin 预贴再经压合将气泡赶出后经烘烤将胶熟化。

4.7.1. CVL 假接着注意事项

CVL 开孔是否对标线(C)
PI 补强片是否对标线(S)
铜面不可有氧化象
CVL 下不可有物CVL 屑等
4.7.2. 压合注意事项

玻纤布/耐氟须平整
PI 加强片不可脱落
压合后不可有气泡
4.8. 冲孔

　　以CCD 定位冲孔机针对后工站所需之定位孔冲孔。

4.8.1. 冲孔注意事项

不可冲偏
孔数是否正确不可漏冲孔
孔内不可毛边
4.9. 镀锡铅

　　以电镀锡铅针对CVL 开孔位置之手指Pad 进行表面处理。

4.9.1. 镀锡铅注意事项

夹板是否夹紧
电镀后外观(不可白雾焦黑露铜针孔)
膜厚测试依转站单上规格
密着性测试以3M 600 胶带测试
焊锡性测试以小锡炉280 10 秒钟沾锡沾锡面积须超过95%
4.10. 水平喷锡

　　以水平喷锡针对CVL 开孔位置之手指、Pad 进行表面处理，先经烘烤去除PI 所吸之水份，再上助焊剂(Flux)后再喷锡、水洗、烘干。

4.10.1. 喷锡注意事项

烘烤时间是否足够
导板粘贴方式
水洗是否清洁不可有Flux 残留
喷锡外观(不可有剥铜渗锡露铜锡面不均锡渣压伤等情形)
4.11. 印刷

　　一般均是印刷文字，银浆通常是用于屏蔽用，银浆印刷后须再印刷防焊做为保护用。

4.11.1. 印刷注意事项

油墨黏度
印刷方向(正/反面前/后方向) 依印刷底片编码原则区分正/反面依印刷对位标示及箭头标示区分前后方向。
印刷位置度
印刷台面是否清洁
网板是否清洁
印刷DateCode 是否正确
印刷外观(荫开文字不清物等)
烘烤后密着性测试以3M 600 胶带测试
4.12. 冲型

　　一般均以钢模(Hard Die)冲软板外型，其精度较佳，刀模(Steel Rule Die)一般用于制样用，或是一般背胶、PI/PET 加强片、等精度要求不高之配件冲型用，亦或是分条用。当品长度较长时，钢模可设计两段式冲型，以避免因材料胀缩造成冲偏，此时需采对称排版，则仅一套钢模即可，否则须开两套钢模。

4.12.1. 冲型注意事项

手指偏位
压痕
毛边
背胶/加强片方向
4.13. 电测
　　
　　以整板或冲型后单pcs 进行电测，一般仅测Open/Short/绝缘阻抗，成品若有电阻/电容则须以ICT 进行测试，整板电测时，区分为完全测试及仅测短路(开路以目检手指或Pad 是否镀上锡铅判别)两种。

4.13.1. 整板短路测试原理

　　线路为简单排线时，可藉由电镀线设计方式进行整板电测以节省电测时间，其原理为利用排线单、双跳线拉出电镀线，任一相邻线路短路时，即可测出，而断线时则手指无法镀上锡铅，如图所示。



虚线表示成型边

4.13.2. 电测注意事项

导通阻抗绝缘阻抗高压电压等条件是否正确
测试数是否正确
测试档名是否正确
检查码是否正确
整板电测时电镀线是否切断
防呆装置是否开启
不良品是否区隔

gulf 2004-01-09 10:37
^驚訝好猛.

tangbosmt 2004-01-09 23:14
我也觉得有点
^道謝

mxz256 2004-01-12 17:52
謝謝，乎很好

mxz256 2004-01-12 17:56
我頂!   不過還是建議整理打包，這樣看好象比較累。

luozj_1977 2004-02-14 15:26
前面的大虾实在是牛B啊!!!!^鼓掌:em33 :em33 :em33 :em33 :em33 :

dongls 2004-02-14 17:41
Hence I provide some info from alpha.I hope it can help you.

wanqilin 2004-02-15 16:00
好也!珍贵!!

zhpeng 2004-03-01 15:59
想和热心SMT事业的同事交个朋友！^歡迎

iancurtis 2004-03-03 11:30
学习学习
想楼主致敬
好东西真多啊

ppl03 2004-03-06 16:51
:em31
这个好象更全面些
看看
:em27

zcmcn 2004-03-12 12:17
谢谢，收获很多，谢谢以上各位前辈们

TQY 2004-03-24 23:24
多谢，太好的东东了，大家要多多的加油哟^唱歌

tangbosmt 2004-03-25 06:00
欢迎大家多上传工艺资料.

TQY 2004-03-25 19:21
确实是好东西，好好谢你了:em33

wqg98211 2004-03-29 11:43
很好的 东西，非常感谢

zmli79 2004-03-29 14:52
很好的 东西，非常感谢

karlhongrh 2004-03-29 15:23
支持接力！我顶！顶！:em33

karlhongrh 2004-03-29 15:25
楼主的好东东真多啊，继续啊
向楼主学习:em31

karlhongrh 2004-03-29 15:26
回流焊接工艺的发展历程:)

agxiao 2004-03-31 20:21
谢谢同行们的相互关照:em02

赤红热血12 2004-03-31 21:19
谢谢老大了，我们现在是向你学习，但自己太菜

WQNHM 2004-04-01 18:27
^道謝
各位好!我是一名新手
我现在学用的机器是PANASONIC CM88和YAMAHA PT100
前辈们有没这方面的资料给点我,我也是东莞的
谢谢!!!
WQNHM@hotmail.com

qlee0911 2004-04-02 16:04
^反對
:eek: 就这点东西还分享,拿点好东西出来吧!


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