隨著電子產(chǎn)品越來越輕薄化、微小化,元器件焊接端子及PCB焊盤也越來越小,由此給錫膏印刷帶來很大挑戰(zhàn)。眾所周知錫膏印刷品質(zhì)是SMT工藝管控的核心,錫膏印刷品質(zhì)影響著SMT 60-70% 的質(zhì)量問題。從業(yè)15年來最大的體會是產(chǎn)品質(zhì)量的好壞往往由個別微小焊點決定,所以微小焊點的印刷品質(zhì)和焊接品質(zhì)必須作為核心來管控。
一、器件、PCB焊盤走線及不良圖片
二、解析
1. 印刷不良焊盤放大解析
2. 印刷時鋼網(wǎng)底部與阻焊、焊盤、焊盤周圍基材間隙解析:
三、導(dǎo)致不良現(xiàn)象的原因分析
1、錫膏印刷原理
通過刮刀把錫膏擠壓進(jìn)鋼網(wǎng)孔內(nèi),使錫膏接觸到PCB表面并粘接PCB表面,脫模時粘在PCB表面的錫膏克服鋼網(wǎng)孔壁阻力轉(zhuǎn)移到PCB表面上。
2、觀察、思考、比較
a、印刷時盡管焊盤周圍的基材部分區(qū)域被鋼網(wǎng)開口覆蓋,但是鋼網(wǎng)開口底部的錫膏卻很難接觸到PCB焊盤及周圍的基材,脫模時不足以克服孔壁的阻力(焊盤上僅有少量錫膏)?
b、如圖7所示,焊盤和阻焊之間存在35 um深的一個環(huán)形深坑,鋼網(wǎng)開口位于坑上面的錫膏是不是沒有接觸到坑底?
c、為什么其它與線路連接的焊盤不容易漏?
3、裸銅板印刷驗證
5種不同品牌4#粉的錫膏都能在0.1厚,開口直徑0.28的圓孔上穩(wěn)定下錫(激光+電拋光鋼網(wǎng))。
四、總結(jié)
1、通過裸銅板印刷可以證明以上a、b推斷成立(裸銅板無阻焊導(dǎo)致的印刷間隙)。雖然鋼網(wǎng)開口比焊盤大,但印刷時錫膏與PCB焊盤及焊盤周圍的基材很難接觸,粘錫面積偏小導(dǎo)致印刷轉(zhuǎn)移困難(IPC7525鋼網(wǎng)開口面積比要求是建立在零間隙印刷的前提下)。
2、通過裸銅板印刷加圖8可印證:經(jīng)常漏印、少錫的焊盤與鋼網(wǎng)底部存在明顯間隙,間隙最大的地方是鋼網(wǎng)開口處于基材上方區(qū)域(深坑區(qū)域)。
總結(jié):真實PCB上的阻焊不是平整的,處于線路銅箔上的阻焊高度較高,處于基材上的阻焊高度較低。如果線路附近有NSMD焊盤,那么線路上的阻焊會將鋼網(wǎng)頂起來,導(dǎo)致其附近的NSMD焊盤印刷時很難接觸到鋼網(wǎng)底部。當(dāng)鋼網(wǎng)開口面積大于焊盤面積時,處于基材上方的開口區(qū)域與鋼網(wǎng)底部的間隙最大(圖8是真實存在,需要仔細(xì)觀察、體會)。
本案例歸根結(jié)底是阻焊引起的印刷間隙惹的禍,此類問題最容易被忽略。消除微小焊盤印刷間隙特別是消除因PCB走線及阻焊引起的印刷間隙是解決此類問題的關(guān)鍵點。
五、改善方向
1、用DFM軟件協(xié)助查找該器件所有未連接外層線路的焊盤(人工查找容易漏失,推薦使用望友科技www.vayoinfo.com的DFM Expert軟件,該軟件可快速準(zhǔn)確的查找所有未連接外層線路的焊盤),將這些焊盤大小由原來直徑0.27的圓改為直徑0.31的圓,減小焊盤周圍深坑的面積,使原先處于深坑上的開口區(qū)域變?yōu)樘幱诤副P銅箔上,使原先處于深坑上的開口區(qū)域與鋼網(wǎng)底部的間隙減小。小批量驗證OK后,大批量生產(chǎn)時使用原來的鋼網(wǎng),原本下錫困難的焊盤下錫良好(增大焊盤面積,批量驗證未發(fā)現(xiàn)連錫不良)。
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2、減小PCB阻焊厚度,降低焊盤附近線路上高度較高的阻焊層的影響,建議PCB阻焊厚度小于 25um (本文第六項有說明)。
3. 采用新型PH鋼網(wǎng),最大限度消除印刷間隙,PH鋼網(wǎng)介紹如圖11。
圖11
六、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與優(yōu)秀企業(yè)改善方法
1、阻焊厚度標(biāo)準(zhǔn)
目前PCB廠商大多根據(jù)美國民用標(biāo)準(zhǔn)IPC-SM-840C對阻焊厚度進(jìn)行鑒定。在這個標(biāo)準(zhǔn)里1級產(chǎn)品的阻焊厚度不限;2級產(chǎn)品的阻焊厚度最低為10μm;3級產(chǎn)品的阻焊厚度最低為18μm。
2、手機行業(yè)的朋友反饋,他們0.4
Pitch以下的BGA焊盤走線全采用HDI技術(shù)(如圖12所示),PCB焊盤采用NSMD焊盤,避免焊盤周圍走線上的阻焊將鋼網(wǎng)頂起來出現(xiàn)印刷間隙。
3、針對因PCB導(dǎo)致的印刷間隙問題,優(yōu)秀企業(yè)的改善方法(例如0.4
Pitch BGA):取消白油絲印,用露銅代替,將阻焊厚度控制在低于 25um,PCB 焊盤采用 NSMD 焊盤,采用盤中孔走線(微孔填塞、研磨、電鍍處理)方式,這樣可從設(shè)計端保證良好的印刷效果。
PS:本文作者李爭剛,所在單位:上海望友信息科技有限公司。對以上技術(shù)觀點感興趣歡迎聯(lián)系望友服務(wù)窗口18721520698張小姐,歡迎大家與作者探討交流。