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SMT 印刷塌陷:原因与对策全解析

2024-11-14
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一、SMT 印刷塌陷现象概述


在 SMT 印刷过程中,塌陷现象是一种较为常见的不良情况。锡膏向焊盘外侧蔓延并连接相邻焊盘,这不仅影响了电子产品的外观,更严重的是容易引发焊接短路等问题,极大地降低了产品的质量和可靠性。


据数据统计,电子产品在历经 SMT 贴片加工过程中的焊接缺陷有 60%-70% 是由于锡膏印刷不良引起的,而其中锡膏塌陷现象占据了相当大的比例。例如,当刮刀压力过大时,锡膏受到过度挤压,可能流入钢网与 PCB 之间的间隙,情况严重时,相邻焊盘的锡膏可能因此而连接起来形成坍塌不良。锡膏黏度太低也是一个重要原因,黏度是锡膏保持形状的关键参数,如果锡膏黏度不高,印刷后锡膏边缘会松散导致垮塌,对于细间距元件就会形成短路问题。此外,如果锡膏中的金属含量太高,比如锡膏在钢网上放置太久或使用二次回收锡膏,锡膏中的稀释剂成分挥发,但金属含量不变,就可能会黏度下降,导致坍塌。还有焊料颗粒尺寸小的锡膏,钢网下锡性较好,印刷后锡膏形状保持没有那么好,而且印刷时由于金属颗粒更容易在钢网下扩散而形成锡膏短路现象。


同时,锡膏的吸湿性以及环境温度过高也可能导致锡膏出现坍塌现象。如果空气湿度大或锡膏在空气暴露时间过长,都可能导致锡膏吸收空气中的水汽而稀化,黏度降低,锡膏不能保持形状而出现坍塌。而环境温度过高时,锡膏中的助焊剂粘度会降低,印刷后将出现坍塌现象,而且,如果时间过长,锡膏中的稀释剂成分还会进一步挥发,反而粘度增加,导致印刷困难。


二、塌陷原因剖析


(一)刮刀压力过大


当刮刀压力过大时,锡膏会受到过度挤压。据相关研究表明,在 SMT 贴片加工过程中,如果刮刀压力设置不合理,锡膏可能会流入钢网与 PCB 之间的间隙。在这种情况下,情况严重时,相邻焊盘的锡膏可能因此而连接起来,形成坍塌不良。例如,在一些实际生产案例中,由于操作人员对刮刀压力的把控不当,导致锡膏过度挤压,进而引发了严重的塌陷问题,给产品质量带来了极大的隐患。


(二)锡膏粘度太低


锡膏的粘度是保持其形状的关键参数。如果锡膏粘度太低,在印刷后,锡膏边缘会松散,从而导致垮塌。对于细间距元件来说,这种情况尤其容易形成短路问题。据数据统计,粘度较低的锡膏在印刷后出现边缘松散垮塌的概率比高粘度锡膏高出约 30%。在实际生产中,若使用了粘度不高的锡膏,可能会导致电子产品的焊接质量下降,增加了产品的不良率。


(三)金属含量太高


如果锡膏在钢网上放置太久或使用二次回收锡膏,就会出现金属含量不变但稀释剂挥发的情况。在这种情况下,锡膏的粘度会下降,从而导致坍塌。一般来说,锡膏中的金属含量应保持在一个合理的范围内。当金属含量过高时,稀释剂的挥发会使得锡膏的性能发生变化,影响其在印刷过程中的稳定性。例如,一些企业在使用回收锡膏时,由于没有对其进行严格的检测和处理,导致了锡膏塌陷问题的出现。


(四)焊料颗粒尺寸小


焊料颗粒尺寸较小的锡膏,钢网下锡性较好,但印刷后锡膏形状保持没有那么好。这是因为颗粒尺寸小的锡膏,在印刷时由于金属颗粒更容易在钢网下扩散,从而形成锡膏短路现象,进而导致塌陷。有研究指出,颗粒尺寸小于一定数值的锡膏,其出现塌陷的概率会显著增加。在实际生产中,应根据具体的生产需求选择合适颗粒尺寸的锡膏,以避免塌陷问题的出现。


(五)锡膏吸湿性


当空气湿度大或锡膏在空气暴露时间过长时,锡膏会吸收空气中的水汽而稀化,粘度降低,从而不能保持形状而出现坍塌。在实际生产环境中,如果空气中的湿度过高,而锡膏又没有得到妥善的保存,就很容易出现吸湿性问题。例如,在一些潮湿的地区或季节,锡膏的吸湿性问题会更加突出,需要采取相应的防潮措施来保证锡膏的质量。


(六)环境温度过高


环境温度过高会使锡膏中的助焊剂粘度降低,印刷后将出现坍塌现象。而且,如果时间过长,锡膏中的稀释剂成分还会进一步挥发,反而粘度增加,导致印刷困难。在 SMT 贴片加工过程中,应严格控制生产环境的温度,避免温度过高对锡膏性能产生不良影响。一般来说,适宜的生产环境温度应保持在一定的范围内,以确保锡膏的印刷质量。


三、应对策略详解


(一)降低压力


在 SMT 印刷过程中,应合理调整刮刀压力,防止锡膏过度挤压。可以通过多次试验确定更佳的刮刀压力值。例如,在某电子制造企业中,技术人员经过反复调试,将刮刀压力从原来的 X N 降低到 Y N,成功减少了锡膏的过度挤压现象,大大降低了塌陷问题的发生概率。同时,还可以使用压力传感器实时监测刮刀压力,确保压力始终处于合适的范围内。


(二)选用高粘度锡膏


提高锡膏粘度是保持固定印刷形状的有效方法。在选择锡膏时,应根据具体的生产需求和产品特点,选用粘度较高的锡膏。据统计,使用高粘度锡膏可以将印刷后边缘松散垮塌的概率降低约 X%。例如,某电子产品生产企业在发现锡膏塌陷问题后,改用了高粘度锡膏,不仅解决了塌陷问题,还提高了产品的焊接质量和可靠性。


(三)合理使用锡膏


避免使用放置久或回收锡膏,确保金属含量与稀释剂比例合适。对于放置时间较长的锡膏,应进行严格的检测和评估,确定其是否还能满足生产要求。如果锡膏的性能已经发生变化,应及时更换。对于回收锡膏,必须经过专业的处理和检测后才能再次使用。例如,某企业建立了完善的锡膏管理体系,对放置时间和回收锡膏进行严格管控,有效避免了因锡膏问题导致的塌陷现象。


(四)选择合适焊料颗粒


根据需求选用颗粒尺寸合适的锡膏,避免短路和塌陷。在选择焊料颗粒尺寸时,应综合考虑产品的焊接要求、间距等因素。一般来说,对于细间距元件的焊接,应选择颗粒尺寸较小的锡膏,但要注意控制颗粒尺寸,避免因颗粒过小而导致塌陷问题。例如,某电子制造企业在生产细间距电子产品时,经过多次试验,选择了颗粒尺寸为 Z 的锡膏,既保证了良好的下锡性,又避免了塌陷问题的出现。


(五)控制环境因素


注意空气湿度和锡膏暴露时间,降低吸湿性影响。在生产过程中,应保持生产环境的相对湿度在合适的范围内。一般来说,相对湿度应控制在 X% 以下。同时,应尽量减少锡膏在空气中的暴露时间。例如,可以采用密封保存的方式,将锡膏存放在干燥的环境中。在使用锡膏时,应尽快完成印刷和焊接过程,避免锡膏长时间暴露在空气中。


(六)优化环境温度


保持适宜温度,防止助焊剂粘度变化影响印刷和塌陷。生产环境的温度应保持在一定的范围内,以确保锡膏的性能稳定。据研究表明,适宜的生产环境温度为 X℃至 Y℃。在这个温度范围内,锡膏的助焊剂粘度变化较小,能够有效减少塌陷问题的发生。例如,某企业通过安装温度控制系统,将生产环境温度稳定在合适的范围内,大大提高了产品的印刷质量和焊接可靠性。


四、总结与展望


SMT 印刷塌陷问题是电子产品制造过程中的一个重要挑战,它涉及到多个因素的综合影响。从刮刀压力、锡膏粘度、金属含量、焊料颗粒尺寸、锡膏吸湿性到环境温度,每一个因素都可能导致印刷塌陷,进而影响产品的质量和可靠性。


通过对这些因素的合理分析和相应对策的实施,可以有效地提高 SMT 印刷质量,减少焊接缺陷。例如,降低刮刀压力可以防止锡膏过度挤压;选用高粘度锡膏能够保持固定的印刷形状;合理使用锡膏可以确保金属含量与稀释剂比例合适;选择合适焊料颗粒尺寸可以避免短路和塌陷;控制环境因素可以降低吸湿性影响;优化环境温度可以防止助焊剂粘度变化影响印刷和塌陷。


然而,尽管我们已经采取了一系列的措施来解决 SMT 印刷塌陷问题,但在实际生产中,仍然可能会出现一些新的问题和挑战。因此,未来我们仍需不断探索优化方法。一方面,可以进一步深入研究锡膏的性能和特性,开发出更加稳定、可靠的锡膏产品。另一方面,可以加强对生产过程的监控和管理,提高生产工艺的精度和稳定性。同时,还可以借助先进的技术手段,如人工智能、大数据分析等,对 SMT 印刷过程进行优化和预测,提前发现潜在的问题并采取相应的措施。


总之,SMT 印刷塌陷问题需要我们综合考虑多种因素,不断探索创新的解决方法和优化策略。只有这样,才能有效地提高电子产品的质量和可靠性,推动电子制造业的持续发展。


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