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4常见焊膏印刷缺陷分析
4.1印刷偏移
4.2焊膏量不足
4.3焊膏形状不良
4.4焊膏塌陷
5焊膏印刷质量改善措施
5.1焊膏的特性与选择
5.2焊膏使用和贮存的注意事顶
5.3网板的制作
结论
致谢
参考文献
在电子装联（SMT，也称表面贴装或表面安装）技术中，焊膏印刷就是在印制电路板（PCB）上元件安放处印刷焊膏，依靠焊膏的粘性将元件暂时固定，接着进行热熔焊接（通常在气相或红外炉内完成），焊膏在加热至熔点后液化，并在重力和表面张力作用下铺展，冷却后便将元件与印刷电路板连接在一起。
目前用于焊膏印刷的方法主要有注射滴涂、丝网印刷和网版（漏模板）印刷三种。
注射滴涂是采用专门的分配器或手工来进行的，采用桶状焊膏，一般适合小批量生产。
丝网印刷是采用尼龙或不锈钢丝状材料编成丝网，并在上面刻出图形，把焊膏漏印到PCB板上，一般适合组装密度不高的中小批量生产。
网版印刷是目前最常用的方法，它采用黄铜或不锈钢钢片，在上面刻出图形，把焊膏印刷到PCB板上。
焊膏印刷的目的不是要得到艳丽悦目的图文阶调和层次，而是要保证精确地分配焊膏，得到准确的焊膏印刷位置和最佳的焊膏沉积厚度，为下一步的元件热熔焊接奠定基础。
在SMT工艺中，焊膏印刷是非常关键的工艺，在SMT生产中出现的缺陷和故障中，60%以上都与焊膏印刷密切相关,因此，分析焊膏印刷中的缺陷及影响焊膏印刷工艺的因素，对提高产品的优良率，降低不必要的成本损失具有重要的指导意义。
焊膏印刷是SMT生产中关键工序之一，据统计，在SMT生产中出现的缺陷和故障中，60%以上都与焊膏密切相关。
在焊膏印刷中，除了要注意网版制作质量、选用合格的印刷电路板和配套的印刷机外，正确选用印刷适性良好的焊膏也是印刷质量的保证。
2.1焊膏印刷工艺流程
印刷电路板（PrintedCircuitBoard）简称PCB，又称印制板，是电子产品的重要部件之一。
用印制电路板制造的电子产品具有可靠性高、一致性好、机械强度高、重量轻、体积小、易于标准化等优点。
几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机、通信设备、电子雷达系统，只要存在电子元器件，它们之间的电气互连就要使用印制板。
在电子产品的研制过程中，影响电子产品成功的最基本因素之一是该产品的印制板的设计和制造。
在电子技术发展的早期，电路由电源、导线、开关和元器件构成。
元器件都是用导线连接的，而元件的固定是在空间中立体进行的。
随着电子技术的发展，电子产品的功能、结构变得很复杂，元件布局、互连布线都受到很大的空间限制，如果用空间布线方式，就会使电子产品变得眼花缭乱。
因此就要求对元件和布线进行规划。
用一块板子作为基础，在板上规划元件的布局，确定元件的接点，使用接线柱做接点，用导线把接点按电路要求，在板的一面布线，另一面装元件。
这就是最原始的电路板。
这种类型的电路板在真空电子管时代非常流行，由于线路都在同一个平面分布，没有太多的遮盖点，检查起来容易。
这时电路板已初步形成了“层”的概念。
焊膏是一种组成成分复杂的焊接材料，具有流变特性和其它物理化学性能，在电子电路表面组装技术（SMT）中，用来实现表面组装元器件的引线与印制板焊盘的导电连接。
焊膏印刷的工艺过程涉及到印刷机、焊膏、印刷用漏模板等各种错综复杂的因素和焊膏印刷工艺过程及参数，其中环境的温度和湿度也对焊膏印刷的质量产生着影响。
这需要一个控制环境温度和湿度的系统来帮助进行调整，使其达到焊膏印刷工艺所需周围环境适当的温度和湿度，再进行焊膏印刷工艺，并最终通过这些工艺使得焊膏印刷质量提高。
焊膏印刷工艺,就是将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（snapoff），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。
2.2焊膏印刷工艺参数
焊膏印刷是一个工艺性很强的过程，其涉及到的工艺参数非常多，每个参数调整不当都会对贴装产品质量造成非常大的影响。
丝印机印刷参数的设定调整。
2.2.1刮刀压力
刮刀压力的改变，对印刷来说影响重大。
太小的压力，会使焊膏不能有效地到达网板开孔的底部且不能很好地沉积在焊盘上；
太大的压力，则导致焊膏印得太薄，甚至会损坏网板。
理想状态为正好把焊膏从网板表面刮干净。
另外刮刀的硬度也会影响焊膏的厚薄。
太软的刮刀（复合刮刀）会使焊膏凹陷，所以在进行细间距印刷时建议采用较硬的刮刀或金属刮刀。
2.2.2印刷厚度
印刷厚度是由网板的厚度所决定，当然机器的设定和焊膏的特性也有一定的关系。
印刷厚度的微量调整，经常是通过调节刮刀速度及刮刀压力来实现。
适当降低刮刀的印刷速度，能够增加印刷至印制板的焊膏量。
有一点很明显：
降低刮刀的速度等于提高刮刀的压力；
相反，提高了刮刀的速度等于降低了刮刀的压力。
2.2.3印刷速度
刮刀速度快有利于网板的回弹，但同时会阻碍焊膏向印制板焊盘上传
递，而速度过慢会引起焊盘上所印焊膏的分辨率不良。
另一方面刮刀的速度和焊膏的黏稠度有很大的关系，刮刀速度越慢，焊膏的黏稠度越大；
同样，刮刀速度越快，焊膏的黏稠度越小。
通常对于细间距印刷速度范围为25mm/s左右。
2.2.4印刷方式
焊膏的印刷方式可分为接触式（on－contact）和非接触式（off－contact）印刷。
网板与印制板之间存在间隙的印刷称为非接触式印刷。
在机器设置时，这个距离是可调整的，一般间隙为0-1.27ｍｍ；
而焊膏印刷没有印刷间隙（即零间隙）的印刷方式称为接触式印刷。
接触式印刷的网板垂直抬起可使印刷质量所受影响最小，它尤适合细间距的焊膏印刷。
2.2.5刮刀的参数
刮刀的参数包括刮刀的材料、厚度和宽度、刮刀相对于到刀架的弹力以及刮刀对于网板的角度等，这些参数均不同程度地影响着焊膏的分配。
其中刮刀相对于网板的角度θ为45°
～60°
时，焊膏印刷的品质最佳。
在印刷的同时要考虑到开口尺寸和刮刀走向的关系。
焊膏的传统印刷方法是刮刀沿着网板的ｘ或ｙ方向以90°
角运行，这往往导致了器件在开孔不同走向上焊膏量不同，经实验认证，当开孔长方向与刮刀方向平行时刮出的焊膏厚度比两者垂直时刮出的焊膏厚度多了约60％。
刮刀以45°
的方向进行印刷，可明显改善焊膏在不同网板开孔走向上的失衡现象，同时还可以减少刮刀对细间距网板开孔的损坏。
2.2.6脱离速度
印制板与网板的脱离速度也会对印刷效果产生较大影响。
时间过长，易在网板底部残留焊膏，时间过短，不利于焊膏的直立，影响其清晰度.
2.2.7网板清洗
生产过程中对网板的清洁方式和清洁频率将直接影响印刷质量的好坏，建议采用酒精清洗和用压缩空气吹两种方式相结合对网板进行清洁，其方式为：
一般在生产10块PCB后应对网板进行清洗：
先用洁净的纱布蘸取适量的酒精进行两面擦试，然后用气枪由底向上吹（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，否则网板底部残留少量酒精，与PCB接触时浸润PCB焊盘，使焊盘对焊膏的黏着力下降，造成印刷焊膏过少。
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。
表面贴装技术（SMT）主要包括:
焊膏印刷,精确贴片,回流焊接。
其中焊膏印刷质量对表面贴装产品的质量影响很大，有60%的返修板子是因焊膏印刷不良引起的,在焊膏印刷中,有三个重要部分,焊膏（SOLDERPASTE）,钢网模板（STENCILS）和刮刀（SQUEEGEES）.如能正确选择,可以获得良好的印刷效果.
焊膏比单纯的锡铅合金复杂得多，主要成分如下：
焊料合金颗粒、助焊剂、流变性调节剂/粘度控制剂、溶剂等。
不同类型的焊膏，其成分都不尽相同，适用范围也不同，因此在选择焊膏时要格外小心，确实掌握相关因素，以确保良好的品质。
通常选择焊膏时要注意以下因素。
3.1焊膏的因素
焊膏由助焊剂和金属颗粒组成的一种触变性的悬浮液。
在回流焊过程中提供焊锡中间体,形成具有足够机械强度和电气强度的焊点好的焊膏具有：
可焊性、可印刷性、稳定的质量。
焊膏印刷中对焊膏的选择通常遵循以下规则,钢模板的垂直厚度应该至少是焊膏中最大焊球直径的三倍（H≥3Dmax）,钢模上孔的宽度至少是焊膏中最大焊球直径的三倍（W≥3Dmax）。
焊膏颗粒：
合金成分是影响焊接特性，通常---63Sn/37Pb,62Sn/36Pb/2Ag
颗粒尺寸的影响太小会容易被氧化，太大会很难进入模板孔。
应选择孔的宽度必须大于3倍金属颗粒的直径；
通常为-200/+325mesh（45-75微米）应用于50mil以上间距的印刷-325/+500mesh（20-45微米）应用于50mil以下、20mil以上间距-400/+500mesh（20-36微米）应用于20mil以下间距的印刷；
颗粒形状影响球形会减小氧化面积从而降低焊料球，容易进入模板孔隙；
其金属含量通常为质量百分比90-90.5%；
体积百分比大约为50%。
3.1.1焊膏的粘度（Viscosity）
焊膏的粘度是影响印刷性能的重要因素，粘度太大，焊膏不易穿过模板的开孔，印出的线条残缺不全，粘度太低，容易流淌和塌边，影响印刷的分辨率和线条的平整性。
焊膏粘度可用精确粘度仪进行测量，但在实际工作中可采用以下方法：
用刮刀搅拌焊膏3∽5分钟左右，然后用刮刀挑起少许焊膏，让焊膏自然落下，若焊膏慢慢逐段落下，说明粘度适中；
若焊膏根本不滑落，则说明粘度太大；
如果焊膏不停地以较快速度滑下，则说明焊膏太稀薄，粘度太小。
3.1.2焊膏的粘性（Tackiness）
焊膏的粘性不够，印刷时焊膏在模板上不会滚动，其直接后果是焊膏不能全部填满模板开孔，造成焊膏沉积量不足。
焊膏的粘性太大则会使焊膏挂在模板孔壁上而不能全部漏印在焊盘上。
焊膏的粘性选择一般要求其自粘能力大于它与模板的粘接能力，而它与模板孔壁的粘接能力又小于其与焊盘的粘接能力。
3.1.3焊膏颗粒的均匀性与大小
焊膏的焊料的颗粒形状、直径大小及其均匀性也影响其印刷性能，一般焊料颗粒直径约为模板开口尺寸的1/5，对细间距0.5mm的焊盘来说，其模板开口尺寸在0.25mm，其焊料粒子的最大直径不超过0.05mm，否则易造成印刷时的堵塞。
具体的引脚间距与焊料颗粒的关系如表1所示。
通常细小颗粒的焊膏会有更好的焊膏印条清晰度，但却容易产生塌边，同时被氧化程度和机会也高。
一般是以引脚间距作为其中一个重要选择因素，同时兼顾性能和价格。
3.1.4焊膏的金属含量
焊膏中金属的含量决定着焊接后焊料的厚度。
随着金属所占百分含量的增加，焊料厚度也增加。
但在给定粘度下，随金属含量的增加，焊料的桥连的倾向也相应增大。
回流焊后要求器件管脚焊接牢固，焊量饱满、光滑并在器件（阻容器件）端头高度方向上有1/3—2/3高度的爬升。
从上表可以看出随着金属含量的减少，回流焊后焊料的厚度减少，为了满足对焊点的焊锡膏量的要求，通常选用85％--92％金属含量的焊膏，焊膏制作厂商一般将金属含量控制在89％或90％，使用效果越好。
3.1.5焊膏使用时的工艺控制
（1）严格在有效期内使用焊膏，平日焊膏保存在冰箱中，使用前要求置于室温6小时以上，之后方可开盖使用，用后的焊膏单独存放，再用时要确定品质是否合格。
（2）生产前操作者使用专用不锈钢棒搅拌焊膏使其均匀，并定时用粘度测试仪对焊膏粘度进行抽测。
（3）当日当班印刷首块印制板或设备调整后，要利用焊膏厚度测试仪对焊膏印刷厚度进行测定，测试点选在印制板测试面的上下，左右及中间等5点，记录数值，要求焊膏厚度范围在模板厚度-10％-模板厚度+15％之间。
（4）生产过程中，对焊膏印刷质量进行100％检验，主要内容为焊膏图形是否完整、厚度是否均匀、是否有焊膏拉尖现象。
（5）当班工作完成后按工艺要求清洗模板。
（6）在印刷实验或印刷失败后，印制板上的焊膏要求用超声波清洗设备进行彻底清洗并晾干，以防止再次使用时由于板上残留焊膏引起的回流焊后出现焊球。
3.2模板的因素
3.2.1网板的材料及刻制
通常用化学腐蚀和激光切割两种方法，对于高精度的网板，应选用激光切割制作方式，因为激光切割的孔壁直，粗糙度小（小于3微米）且有一个锥度。
3.2.2网板的各部分与焊膏印刷的关系
（1）开孔的外形尺寸
网板上开孔的形状与印刷板上的焊盘的形状几尺寸对焊膏的精密印刷是非常重要的。
网板上的开孔主要由印刷板上相对应的焊盘的尺寸决定的。
一般地，网板上开孔的尺寸应比相对应焊盘小10%。
（2）网板的厚度
网板的厚度与开孔的尺寸对焊膏的印刷以及后面的再流焊有着很大的关系，具体为厚度越薄开孔越大，越有利于焊膏释放。
经证明，良好的印刷质量必须要求开孔尺寸与网板厚度比值大于1.5。
否则焊膏印刷不完全。
一般情况下，对0.5mm的引线间距，用厚度为0.12∽0.15mm网板，0.3∽0.4mm的引线间距，用厚度为0.1mm网板。
模板的厚度漏模板的厚度决定了焊膏在印刷电路板上的沉积量，好的焊膏印刷必须有合适的焊膏沉积量。
模板的厚度与元器件的引脚间距有一定的关系，模板过厚会造成焊膏沉积过多，其后果是造成元件之间细小间距的短路和桥接。
模板过薄会造成焊膏沉积量不足，其后果是造成焊接强度不够，易发生故障。
模板的开口尺寸模板的开口尺寸是影响焊接印刷质量的主要因素之一。
模板开口尺寸与焊盘尺寸有一定关系，通常比焊盘尺寸略小10%～20%。
如果开口过大，容易造成元件间的短路和桥接；
如果开口过小，易发生焊接强度不足。
模板的开口形状和孔壁粗糙度好的开口形状和光洁的孔壁会使焊膏的印刷过程更流畅，应采用激光切割技术来制作漏模板，并使开口形状上小下大。
这样印刷时焊膏容易脱离模板。
另外还要尽量使开口的孔壁光洁，减小焊膏与孔壁间的粘附力，使其容易脱离模板。
（3）网板开孔方向与尺寸
焊膏在焊盘长度方向上的释放与印刷方向一致时，比两者方向垂直时的印刷效果好。
刮板的安装刮板安装前应检查刀口是否平整,并按工艺要求严格调整下落行程、刮印压力、刮印速度以及刮板与漏模板的角度等参数。
3.3.1刮印速度
刮刀速度快有利于模板的回弹，但同时会阻碍焊膏向印制板焊盘上传递，而速度过慢会引起焊盘上所印焊膏的分辨率不良。
另一方面刮刀的速度和焊膏的粘稠度有很大的关系，刮刀速度越慢，焊膏的粘稠度越大；
同样，刮刀速度越快，焊膏的粘稠度越小。
在印刷过程中,焊膏需要时间滚动并流进网板的孔中，所以刮刀刮过网板的速度控制相应重要。
印刷速度太快会引起刮板滑行，造成漏印，同时磨擦产生的热量会改变焊膏的粘度，使印刷效果变差。
若速度过慢，焊膏流动不畅，会造成沉积形状不规则，印刷图形边缘不锐利，不整齐或玷污焊接盘。
刮印速度与焊接盘的间距成正比，而与漏板厚度及焊膏粘度成反比，一般来说，要求刮板的刮印速度应控制（10～25）mm/s范围内。
3.3.2印刷压力
太小的压力，会使焊膏不能有效地到达模板开孔的底部切不能很好地沉积在焊盘上；
太大的压力，则导致焊膏印得太薄，甚至会损坏模板。
理想状态为正好把焊膏从模板表面刮干净。
太软的刮刀会使焊膏凹陷，所以建议采用较硬的刮刀或金属刮刀。
合适的印刷压力为0.2～0.4N/mm。
印刷厚度是由模板的厚度所决定的，当然机器的设定和焊膏的特性也有一定的关系。
3.3.3刮刀角度
刮刀角度是指刮板相对于漏板的角度，角度过小时，印刷焊膏的转移深度过深，而且随焊膏供给量的变化，其转移深度、印刷状态不稳定，通常刮板运行角度为60～65度时，焊膏的印刷品质最佳。
焊膏供给量在印刷过程中，焊膏量会逐渐减少，印刷压力也会随着焊膏供给量的减少而降低，想通过微调印刷压力来获得稳定的印刷状态，实际上是很困难的，一般都是以焊膏多的状态来设定印刷压力。
实际生产时，必须设法使焊膏量保持在一定的范围内，最好是利用焊膏自动供给装置，实现自动化印刷。
自动化印刷机应带有焊膏量检测和印刷压力反馈控制功能，以实现无缺陷印刷。
3.3.4印刷方式
模板的印刷方式可分为接触式（on-contact）和非接触式（off-contact）印刷。
模板与印制板之间存在间隙的印刷称为非接触式印刷。
在机器设置时，这个距离是可调整的，一般间隙为0∽1.27mm；
而模板印刷没有印刷间隙（即零间隙）的印刷方式称为接触式印刷。
接触式印刷的模板垂直抬起可使印刷质量所受影响最小，它尤适用细间距的焊膏印刷。
3.3.5脱模速度
印制板与模板的脱离速度也会对印刷效果产生较大影响。
时间过长，易在模板底部残留焊膏，时间过短，不利于焊膏的直立，影响其清晰度。
理想的脱模速度如下表1所示（引脚间距与相应脱模速度）。
表1不同引脚间距下推荐的脱模速度
引脚间距
推荐速度
少于0.3mm
0.1-0.5mm/sec
0.4-0.5mm
0.3-1.0mm/sec
0.5-0.65mm
0.5-1.0mm/sec
超过0.65mm
0.8-2.0mm/sec
3.4.1印刷电路板检查和固定印刷电路板是焊膏的承印物
印刷电路板检查和固定印刷电路板是焊膏的承印物，它也是影响印刷质量的一个主要因素。
印刷电路板在安装前主要应检查板面的翘曲度和表面清洁度。
试验表明印刷电路板在焊接前的静态翘曲度必须小于0.3%,否则将影响焊膏印刷的效率和质量,同时也影响贴片和焊接的质量。
另外，印刷电路板表面不清洁或氧化严重将降低焊膏的附着力，并对焊接的质量产生影响。
印刷电路板固定的基础是必须保证印刷电路板与漏模板密贴。
将印刷电路板固定到工作台上时应检查其是否稳定可靠，并升高工作台使印刷板怡好与漏模板表面密贴，然后将印刷板焊接盘图形与漏模板开口窗孔对准吻合，按要求调整印刷间隙。
如果在印刷电路板板面不平的情况下加以固定，可以通过施加于印刷电路板上面的压力进行校正。
当印刷电路板的厚度小于0.8mm时,必须采用真空吸附印刷电路板背面的方式进行定位,这要求印刷机工作台面应该设置有吸附印刷电路板的定位支撑板。
3.4.2刮板检查和安装刮板
刮板检查和安装刮板是实现焊膏通过漏模板向印刷电路板转移的工具，其材质和形状对印刷质量有很大影响。
刮板的材质一般经常采用聚酯橡胶刮板和金属刮板。
聚酯橡胶刮板硬度较低，对印刷电路板的不平度有良好的追随性，但在印刷过程中会发生刮刀头切入漏模板开口的现象，而把焊膏挖走，使得焊膏的高度不一致。
金属刮板硬度高，不会象聚酯橡胶刮板那样切入漏模板开口，因此，在印刷压力设定后，不会产生质量问题。
但在印刷过程中，随着与漏模板摩擦力的增加，使漏模板发生延展而产生印刷位置的偏移、渗溢和增加漏模板本身的磨损。
当印刷网距小于0.3mm时，金属刮板是最佳的材料。
使用经镀镍或经聚四氟乙烯特殊处理后的金属刮板，可获得更加理想的印刷质量。
经镀镍处理后的刮板更容易使焊膏从刮板表面释放。
经聚四氟乙烯涂层处理后的刮板可使刮板表面更光滑，可延长漏模板的使用寿命。
刮板的形状刮板头部形状主要有平面式、尖头式和角式三种。
尖头式刮板使用时由于焊膏的滚动力使其头部发生变形，角式刮板由于其头部不易产生线性，对印刷电路板不平度的追随性差，目前最常用的是平面式刮板。
焊膏印刷是一项十分复杂的工艺，既受材料的影响，同时又跟设备和参数有直接关系，通过对印刷过程中各个细小环节的控制，可以防止在印刷中经常出现的缺陷，下面简要介绍焊膏印刷时产生的几种最常见的缺陷及相应的防止或解决办法。
印刷偏移缺陷如图1所示。
印刷偏移关键是PCB焊盘和模板开口对位不准，势必造成焊膏印刷位置不良。
主要影响因素包括：
PCB延展变形，视觉系统和基准标准。
在印刷之前要仔细调整印刷机得PCB支撑机构，防止PCB在印刷压力作用下的延展变形，有必要正式印刷之前，预印刷几次，观察PCB上焊膏的位置情况，及时调整PCB支撑机构。
视觉系统若没有及时校队，精度也会严重下降。
此外，需要检查PCB与模板的基准标志是否匹配以及是否模糊不清等可能引起定位精度下降的因素。
图1印刷偏移图2焊膏量不足
焊膏量不足的缺陷如图2所示。
引起焊膏量不足的原因是多方面的，一个直接的原因就是模板开口的大小，如果开口小就必然造成焊膏印刷量偏小，
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