焊膏印刷是焊膏分配的一种工艺方法。
焊膏印刷工艺,主要解决的是焊膏印刷量一致性的问题(填充与转移),而不是每个焊点对焊膏量的需求问题。换句话说,焊膏印刷工艺解决的是一个焊接直通率波动的问题,而不是直通率高低的问题。要解决直通率高低的问题,关键在于焊膏分配,既通过焊盘、阻焊与钢网开窗的优化与匹配设计,对每个焊点按需分配焊膏量。当然,焊膏量的一致性与设计也有关联,如图4-1所示,PCB阻焊的不同设计提供的C pk (工艺能力指数)不同。
图4-1 0.4mmQFP的焊盘、阻焊与钢网开窗设计对比
对比图4-1(a)和(b),可以很容易地得出这样的结论,(b)图所示的设计,其焊膏量的一致性要好很多。举此例的目的是想说明,焊膏印刷质量不完全取决于对印刷参数的调试,与设计也有一定的关系。
焊膏印刷原理见图 4-2,通过刮刀的刮动将焊膏填充到钢网开窗内,再通过印制板与钢网的分离,将焊膏转移到 PCB焊盘上。其工艺过程可以细分为填充与转移两个子过程。
图4-2 焊膏印刷原理
影响焊膏填充率的主要因素有印刷速度、刮刀角度、刮刀压力甚至焊膏的供给量,见图 4-3。简单来说,速度越快、角度越小,焊膏向下的力越大,也越易于填充,但也越容易发生将焊膏挤到钢网底面的危险或填充不完全的风险。
图4-3 影响焊膏填充的因素
影响焊膏的转移的主要因素是钢网的面积比、钢网孔壁的粗糙度与孔形,见图4-4。
图4-4 影响焊膏转移的因素
面积比是指钢网开窗面积与开窗孔壁面积之比,见图4-5。
图4-5 面积比的计算
转移率是指印刷时钢网开窗内焊膏被沉积到焊盘上的比率,用实际转移的焊膏量与钢网开窗体积之比表示。
面积比是影响焊膏转移的重要因素,工程上一般要求面积比大于0.66,在此条件下可获得70%以上的转移率,见图4-6。
图4-6 面积比与转移率的关系
面积比对钢网的设计有要求,主要影响精细间距元件。为了保证微细焊盘钢网开窗的面积比要求,钢网的厚度必须符合面积比的要求。这样对需要焊膏量比较多的元件,就需要通过增加钢网开窗面积的方式增加焊膏量——这就要求焊盘周围变形有空间,这是元件间距设计的一个主要考虑因素。