锡膏印刷新技术、制程工艺品质管控与案例解析

锡膏印刷新技术、制程工艺品质管控与案例解析

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课程介绍

焊膏印刷是SMT三大制程（印制、贴装和焊接）中的第一个重要工序，日常生产统计表明60%以上的焊接缺陷都是由它造成的。在以iPhone6、iPad、Headset和Smart Watch等为代表的精密组装的电子产品上，大量的细间距器件(FPT)、微焊点（0.35mm间距CSP/QFN/QFP/POP/Conn.和01005）元器件，与锡量需求差异较大的通孔回流焊接THR（Through-hole Reflow）Mini-USB、屏蔽盖等，它们需要在厚度0.8mm以下的薄板和柔性板（FPC）上同步进行组装，于是锡膏印刷在SMT日常生产中无疑成了瓶颈和短板。

当前高密度、细间距、微焊点的电子组装，需要我们掌握锡焊特性、印刷技术要因和制程控制方法，在印刷工艺技术方面与时俱进，重视现场每个环节的精细化管理，才能获得理想的制造良率及产品可靠性。

课程对象

电子制造企业：SMT生产部、工艺部、设备部的主管/经理，SPI工程师、工艺工程师、产品工程师、设备工程师、PE(制程工程师)、品质工程师、NPI工程师，SMT产线领班、线长（Line Leader)、锡膏\助焊剂等电子辅料生产制造厂商技术服务人员。

课程收益

1.了解细间距元器件、微形焊点、PHR器件特点基本认知和SMT印刷工艺概述；

2.了解新型印刷机（喷印机、点锡膏机）的设备结构原理和重要技术特性；

3.掌握焊锡膏（Solder Paste)的基本构成及成分的主要特性及作用；

4.掌握印刷模板（Screen Stencil)、与载板（Carrier)的设计工艺、制作方法和验收规范；

5.掌握传统模板印刷的基本步骤和制程工艺的管控要点，以及新型阶梯钢网(Step-up)、新型3D模板的特殊应用技术与要求；

6.掌握搞好Ultra Fine Pitch Devices and Components & Micro solder joints印刷品质整体解决方案；

7.掌握焊锡印刷品质的MVI和SPI外观检验和SPC统计分析技术；

8.掌握印刷机的日常维护与故障排除，以及模板清洗管理方法；

9.掌握印刷工艺中PCBA常见缺陷产生原因及防止措施。

课程大纲

第一天课程

0.前言：影响SMT印刷品质的原因及解决方案

锡膏印刷工序作为传统SMT生产制程缺陷的主要根源（有数据统计当前60%以上的回流焊接不良缺陷与印刷工序相关），这对于当前高密度精细间距元器件为主的电子组装更是如此。电子产品精细间距锡膏印刷，即使是很小的工艺波动，都可会导致PCBA直通率产生重影响，因此我们对印刷工序务必有一个全面细致的管理、控制和评估。

一、细间距元器件、微形焊点、PHR器件特点基本认知和SMT印刷工艺概述

1.1 高密度、细间距PCBA板和通孔回流焊（PHR）元器件组装工艺技术介绍；

1.2 微形焊点的重要技术特性及SMT印刷问题；

1.3 良好锡膏印刷的形态、定义和质量评估要素；

1.4 锡膏印刷系统要素和技术整合应用及管理。

二、焊锡膏（Solder Paste)的基本构成及成分的主要特性及作用

2.1 锡膏的选择评定依据和5大性能指标；

可靠性、焊接性、印刷性、工作性和检测性

2.2 锡膏的常见类型、用途和制成工艺解析；

无铅\无卤免洗型锡膏、水溶性锡膏及特殊锡膏性能应用介绍

2.3 锡膏的构成和基本成分解析；

助焊剂和金属颗粒特性（成分、形状和大小）金属含量、溶剂含量、VOC、粘度、粘着力、工作寿命

2.4 锡膏的特性参数和IPC-TM-650之评估指标；

表面绝缘阻抗（SIR）\电迁移特性\铜镜腐蚀\极性离子含量\润湿性能\微锡球\抗坍塌性\连续印刷性\速度类型\助焊剂残留\ICT测试性等

2.5 锡膏的选用方法和使用管理；

元器件间距、焊盘大小、表面涂镀层、作业温湿度对焊接特性的影响

2.6 焊膏用助焊剂的种类、性能评定、作用及选择

助焊剂的作用与组成：成膜剂、活性剂、溶剂等

助焊剂的分类：无机类助焊剂、有机类助焊剂

水溶性助焊剂（WS/OA）、免清洗助焊剂（LR/NC）助焊剂的性能及工艺评定：助焊剂性能要求、助焊剂性能评估

助焊剂的选择：普通助焊剂选择无铅助焊剂选择

2.7 焊膏的性价比问题及选择与评估

选择低银化合金、活性及清洗方式、恰当锡粉粒度等，根据不同产品功能和性能及可靠性要求选择合适的焊膏

三、传统模板印刷的基本步骤和制程工艺的管控要点

3.1 模板印刷的基本步骤及作用分析；

PCB及载具进板到位，光学点对位，PCB密合钢板，刮刀下压，刮刀移动，PCB脱离钢板，成品出板，质量检验

3.2 良好锡膏印刷的先决条件和准备；

稳定的印刷作业，设定印刷参数，设定人工作业方式，锡膏的正确选择，钢网的配合设计，PCB的基准点识别，恰当支撑定位

3.4 印刷工艺方式对印刷品质的影响

刮刀材质、刮刀角度、印刷速度、印刷压力、脱模速度对印刷品质的影响

3.5 阶梯钢网(Step-up)的设计工艺与应用案例解析

阶梯钢网制作工艺、适应产品、制程的管制要点、日常的维护

3.6 焊锡膏特性对贴片质量的影响;

锡膏粘度、触变性、助焊剂含量对01005元件贴片品质的影响

3.7 回流焊接中氮气环境如何影响微形焊接点的质量：

l 氮气（N2)环境对改善焊接特性的作用；

l 炉温曲线及参数如何设置更有助于发挥焊膏及助焊剂活性；

l 在相同焊接条件下，Type5锡粉相比于Type4为何更容易产生锡珠和空焊不良？

l 无铅焊料合金与PCB/元器件焊端镀层兼容性，及焊点合金的显微组织Cross section /SEM分析。

第二天课程

四、新型印刷模板（Screen Stencil)与载板（Carrier)的设计工艺、制作方法和验收规范

4.1 高密度、细间距组装对模板的材质和处理工艺要求;

不锈钢SUS（304、301、430），Fine Grain钢片，电抛光，纳米涂层（Nano Coating)；

4.2模板制作工艺和性价比问题介绍；

激光模板（Laser-cut），电铸模板（Electricity polishes），蚀刻模板（Etching）

4.3 红胶模板材质及制作工艺;

红胶模板（铜模板、高聚合物）设计制作工艺

4.4 模板验收的基本方法、检测项和IPC-7525规范；

技术指标：开孔尺寸、位置最大偏差、厚度误差、陈壁粗糙度、镍合金硬度、开孔锥度、钢网张力

4.5 载具对改善薄板和FPC印刷品质的作用;

4.6 SMT回炉载板治具的的材质和设计要求;

合成石、铝合金、玻璃纤维特性差异

4.7 载板治具的验收规范和检测方法；

五、细间距微焊点与大锡量需求器件同步组装的过程控制和案例解析

5.1 Ceramic PCB、FPC和Rigid-FPC印刷品质的主要困扰；

5.2 细间距微焊点和PHR大锡量器件同步组装的主要问题；

5.3 PCB不同元器件锡量需求悬殊的元器件同步组装的过程控制；

5.4 CSP&01005与PHR & Mini USB/Shielding Case等器件锡量需求悬殊的产品案例解析；

5.5 印刷模板的日常清洗和维护管理.

六、焊锡印刷品质的MVI和SPI外观检验标准和SPC控制方法

6.1 锡膏印刷质量标准定义的回顾;

6.2 锡膏印刷外观目检及相关标准；

6.3 目视检验(MVI)方法的适合产品；

6.4 Online和Offline SPI的应用；

6.5 SPC技术在锡量面积和体积的统计分析.

七、印刷机（喷印机、点锡膏机）的设备结构和日常维护

7.1 应对高密度细间距产品印刷机新功能

印刷点锡（点胶）一体化、模板塞孔检测、印刷品质检测、高定位精度、双轨道、真空基板固定；

7.2 印刷机的设备结构和日常维护；

7.3 锡膏喷印技术（Jet printing technology)及点涂的优势与不足；

7.4 3D模板技术在应对异形器件及产品上的应用案例解析.

八、印刷工艺中PCBA常见缺陷的产生原因及防止措施

8.1 依据工艺步骤来看解析常见印刷的故障模式和原理;

炉后焊接质量与印刷品质的关联性及案例解析：Fine Pitch BGA\CSP\POP\QFN\QFP\Conn., 03015、01005、0201组件,PHR印刷常见故障模式解析；

8.2 锡膏印刷的常见缺陷原因解析

漏印、少锡、多锡、偏移、连桥、刮坑、拉尖、拖尾、外形不全、坍塌、形状模糊等故障模式和原理；

8.3 印刷后可能出现的故障

热坍塌\冷塌陷\吸潮\焊锡氧化\助焊剂挥发\PCB焊盘OSP膜失效、焊锡污染（金手指沾锡、锡珠）等问题的预防与解决。

九、总结与讨论

杨老师

资深实战型专业技术讲师

SMT制程工艺资深顾问，广东省电子学会SMT专委会高级委员。

专业背景：15年来，杨先生在高科技企业从事产品制程工艺技术和新产品设计及管理工作，积累了丰富的SMT现场经验和制程工艺改善的成功案例。杨先生多年来从事FPC的DFM研究与组装生产，对FPC的设计组装生产积累了丰富的SMT实践经验。杨先生自2000年始从事SMT的工艺技术及管理工作，对SMT的设备调试、工业工程、制程工艺、质量管理、新产品导入及项目管理积累了丰富的实践经验。杨先生通过长期不懈的学习、探索与总结，积累了丰富的实践经验和典型案例解决方法。

在SMT的各种专业杂志、高端学术会议和报刊上，杨先生已发表论文50篇近40万字；并经常应邀在SMT的各种专业研讨会上做工艺技术的演讲，深受业界同仁的好评。杨先生对SMT生产管理、工艺技术和制程改善方面深有研究，多次在《现代表面贴装资讯》杂志及相关会议的年度论文评选中获奖。譬如2012年的“3D阶梯模板在SMT特殊制程及器件上的应用技术”获一等奖，2011年的“如何提高FPT器件在FPC上之组装良率及可靠性”获二等奖，2010年的“通孔回流焊技术在混合制程器件上的应用研究”获三等奖。在2010年－2014年的中国电子学会主办编辑的“中国高端SMT学术会议论文集”中，杨先生被选入的论文就多达24篇，是所有入选文章中最多的作者。

辅导过的典型企业：

开发科技、华为、艾默生、中兴、中软信达、诺基亚西门子、捷普、达富电脑、东芝信息、宇龙、天珑科技、臻鼎科技、斯凯菲尔、欧朗、烽火通信、TCL和鸿鹰电子COB事业部、福建福星、普思、英业达、福州高意通讯、斯达克听力、东方通信、华立仪表、科世达、金铭科技、金众电子、蓝微电子、捷普科技等知名大型企业，学员累计近千人。

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