小厚度有利于小元件位置的锡膏脱模，但减少了大元件 位置的锡膏涂敷量
大厚度不利于小元件位置的锡膏脱模
最小pitch 0.65mm 0.5mm 0.4mm (0.3mmBGA)
模板厚度 0.15-0.2mm
0.15 0.125-0.15
29
Step stencil
30
化学腐蚀开孔
优点：成本低 缺点： (⑴) “沙漏形”孔壁与过腐
55
Solder Paste Ears
锡膏问题 / 钢网问题 / 开孔问题 / 模板厚度问题 厚模 板，小间距印刷情况下容易出现 尽可能减小开孔长度， 而不是宽度，有利于锡膏脱离模板
保证生产进度的前提下，印刷速度可尽量放低
38
印刷工艺参数
正比 Squeegee pressure
Print speed
0.018-0.027kg/mm of blade length 1.0-1.5lbs/inch of blade length
刮刀压力要足够大，以保证“刮干净”模板上表面 在此前提下，刮刀压力越小越好 过大会导致锡膏 坍塌、模板下溢出、桥连等问题
缺点： 开孔需逐个加工，费时费力。可与化学腐蚀结合使用
33
电加工成型开孔
可获得极小粗糙度的孔壁 0.5m量级 激光切割为
1.5-3.0m量级
Aspect ratio可小至1.1 Area ratio可小至0.50
最适合于细间距，如0402、 0201元件、0.3mm pitch
34
模板开孔工艺
1mil = 0.0254mm
47
与开孔密切相关的SMT缺陷
MCSB：Mid-chip Solder Bead/Ball
48
历史经验
SnPb锡膏SMT经验表明，为了减少MCSB 最佳：0.125mm厚模板；”home plate”开孔；
10% area reduction 最差：0.15mm厚模板；正规长方形开孔；
1：1尺寸 此经验 同样适用于无铅锡膏
蚀 (⑵) Aspect ratio一般为1.5，
Area ratio一般为0.9，无 法用于细间距
Pitch 0.5mm条件下还可用
31
激光切割开孔
表面粗糙度降低，更有利于锡膏脱模
激光切割后
电化学抛光后
镀镍后
32
激光切割开孔
优点： 开孔尺寸可小至0.1mm，aspect ratio可达0.13，area ratio 可达0.66, 适合于细间距 可形成“倾斜”孔壁，更有利于 锡膏脱模
13
润湿性评价
润湿平衡法原理图 ANSI/J-STD-002B, IEC 60068-2-58, MIL-STD-202G
14
润湿性评价
润湿平衡设备，日本Rhesca公司
15
焊后表面绝缘电阻
测试方法标准：IPC-TM-650 2.6.3.3 标准测试条件： 85oC，85%RH，168h 测试电压：100V SIR > 108
18
锡膏的触变指数
转速 30 20 10 5 4 3 10
粘度 94.7 115.3 166.1 255.2 294.3 355.8 166.5
19
锡膏的触变指数
锡膏触变指数应为0.60.1，最理想为0.55-0.65
20
锡膏的性能
批量生产时的例行检测项目：J-STD 005 （1）合金比例 （2）粘度 （3）锡珠测试 （4）热坍塌
39
印刷工艺参数
Snap off
PCB上表面与模板下表面之间的距离 推荐：Snap off = 0, on-contact printing
40
印刷工艺参数
Separation distance
Separation speed
1.0mm
0.1-0.5mm/s
在不影响生产进度的前提下，分离速度慢一些好 与开孔内壁的粗糙度直接相关
无标准规定 工业界一般接受氧含量小于 150ppm 氧含量不能太低，否则合金粉 末容易粘连
没有最好的氧含量指标，只有最适合自己的助焊膏的氧 含量指标
7
焊料合金粉末的来源
国外同行： 自己生产为主， 外购为辅 国内同行： 外购为主，自己 生产为辅
观点：产业链各有分工，专业的才会更好
8
助焊膏的组成
膏状助焊剂： （1）松香类载体 （2）溶剂 （3）活性剂 （4）触变剂 （5）其它成分
1
概要
1. 焊锡膏的组成与制造 2. 焊锡膏的性能与检测 3. 焊锡膏的使用 4. 回流焊接缺陷分析 5. 无铅锡膏的新进展
2
锡膏的基本组成
焊料合金粉末 均匀混合 锡膏
合金成分是另外一个问题
助焊膏
3
粉末粒度/J-STD-005
类型
1 2 3 类型
4 5
单位：6 m
不大于
160 80 50 不大于
Mixing with solder powder
Temp., humidity, speed, time, vacuum
QC Inspection Packaging and QC
Viscosity, Metal content, Solder Ball, Hot Slump
Label, weight
N/A N/A
N/A N/A
N/A
Area ratio
0.88-1.48 0.71-0.83 0.69-0.83 0.68-0.86 0.65-0.86
0.84-1.00 0.66-0.89
0.93-1.25 0.67-0.78 0.69-0.92
45
开孔形状
46
与开孔密切相关的SMT缺陷
MCSB：Mid-chip Solder Bead/Ball
35
刮刀材料
聚亚胺酯橡胶/金属（不锈钢或黄铜） 细间距印刷需要高硬度刮刀材料
低成本，易磨损 易挖走锡膏 高成本，不易磨损 易损伤模板
36
刮刀材料
采用橡胶刮刀，则需保证刀刃的尖锐
37
印刷工艺参数
Print cycle time
Print speed
Just in time
20-50mm/s
贴片机 20-100mm/s
21
QC Flowchart for Solder Paste
Raw materials IQC for flux
FTIR Inspection
Raw material IQC for powder
Mixing
Producing Order Sheet Important process parameters: Temperature, speed, time
40 30 20
只有小于1% 的部分大于
150
最少有80% 位于其中
150-75
75
75-45
45
45-25
只有小于1% 的部分大于
38
最少有90% 位于其中
38-20
25
25-15
15
15-5
最多有10% 的部分小于
20 20 20
最多有10% 的部分小于
20
15
5
4
粉末粒度/J-STD-005
41
印刷工艺参数
某种意义上讲，分离速度是决定印刷质量的最关键参数
强烈建议采用“试验设计法”（DOE）确定最优 化的印刷工艺参数
42
此外……
环境温湿度：22-28oC、30-60%RH 模板清洗频率
间距越细，清洗频率应越高 模板与PCB的对准
43
开孔形状/尺寸
IPC-7525: Stencil Design Guideline, 2000 基本原则： 开孔面积小于相对应的焊盘 面积 尽可能采用“防锡珠”开孔形状
49
与开孔密切相关的SMT缺陷
Tombstone Overprint(印刷面积>焊盘面积)有利于减少此类缺陷
50
权衡
一己之见： 大尺寸元件 (0603) 采用area reduced aperture 小尺寸元件 (0402) 采用1:1或者overprint Step stencil的合理运用
0.40
0.23
0.35
0.075-
0.125
0.80
0.80
0.75
0.75 0.15-0.20
0.38
0.38
0.35
0.35
0.115-
0.135ຫໍສະໝຸດ 0.300.300.28
0.28
0.075-
0.125
Aspect ratio
2.3-3.8 1.7-2.0 1.7-2.0 1.6-2.0 1.5-2.0
TYPE 3 TYPE 4 TYPE 5，6
PITCH 0.5mm PITCH 0.4mm
芯片封装
5
粉末球形度
J-STD-005中规定焊料合金粉末的球形度应满足于颗粒 长宽比<1.07，但实际上绝大多数合金粉末供应商无法 满足这一要求，目前工业界比较接受的是粉末颗粒长宽 比应小于1.5
6
粉末氧含量
44
开孔尺寸 ---- IPC-7525
元件类型
PLCC QFP QFP QFP QFP
0402 0201
BGA BGA BGA
pitch
1.25 0.65 0.50 0.40 0.30
N/A N/A
1.25 1.00 0.50
焊盘宽度 焊盘长度 开孔宽度 开孔长度 模板厚度
0.65
2.00
0.60
23
印刷的重要性
50-60%的SMT不良来自于印刷缺陷 有些统计中甚至高达75%