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SMT 印刷塌陷:原因与对策全解析

2024-11-18
12次

一、SMT 印刷塌陷现象概述


SMT(Surface Mount Technology,表面贴装技术)在电子产品制造中起着至关重要的作用。然而,在 SMT 印刷过程中,常常会出现各种不良现象,其中锡膏塌陷就是一个较为常见且影响较大的问题。


锡膏塌陷是指锡膏不能保持稳定的形状而出现边缘垮塌并流向焊盘外侧,并且在相邻的焊盘之间连接。这种情况极易造成焊接短路等不良后果,严重影响电子产品的质量和性能。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,而锡膏塌陷在其中占了相当大的比例。


当出现锡膏塌陷时,会导致相邻焊盘之间的连接,在回流焊接过程中,如果这种连接不能自动分离,就会形成短路缺陷。这不仅会增加产品的次品率,还会增加生产成本和维修成本。同时,短路还可能导致电子产品在使用过程中出现故障,甚至引发安全问题。

因此,了解锡膏塌陷的原因并采取相应的对策,对于提高 SMT 印刷质量和电子产品的可靠性至关重要。


二、塌陷原因深入剖析


(一)刮刀压力因素


当刮刀压力过大时,锡膏在通过钢网孔洞时会受到过度挤压。据相关数据统计,刮刀压力超出锡膏承受范围,可能导致锡膏流入钢网与 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。解决方法是适当降低刮刀压力,以确保锡膏在印刷过程中能够保持稳定形状。


(二)锡膏粘度因素


锡膏粘度太低是造成塌陷的常见原因之一。低粘度锡膏不足以保持其印刷形状,容易在印刷过程中发生塌陷。一般来说,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。为改善此问题,应选用粘度更高的锡膏。


(三)锡粉颗粒因素


锡粉颗粒太小也会引发塌陷。虽然小颗粒锡粉有助于锡膏的下锡性能,但过小的颗粒可能导致锡膏成型不足。为解决这一问题,应选择颗粒较大的锡膏。例如,在一些实际生产案例中,选用合适颗粒大小的锡膏后,锡膏塌陷现象明显减少。


(四)金属含量因素


如果锡膏在钢网上放置太久或使用的是二次回收锡膏,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。金属含量太高会影响锡膏的性能,增加塌陷的风险。在实际生产中,应避免使用放置过久或二次回收的锡膏,以确保锡膏的质量和稳定性。


(五)吸湿性与环境因素


  1. 吸湿性:如果空气中湿度过大,锡膏在这样的环境中暴露时间过长,都可能导致锡膏吸收空气中的水汽而稀化,粘度降低,锡膏不能保持形状而出现坍塌。例如,在湿度高达 95% 的环境下,锡膏的吸湿性会明显增强,塌陷的风险也会大大增加。


  2. 环境温度过高:再这样的情况下,锡膏中的助焊剂黏度会降低,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,增加了锡膏黏度,导致印刷困难。一般来说,锡膏的更佳使用环境温度为 20~27℃,相对湿度为 40%~60% RH。当环境温度过高时,应采取相应的降温措施,以确保锡膏的性能稳定。


三、应对塌陷之策


(一)降低压力


若因压力过大导致塌陷,可降低压力解决。在实际操作中,可以通过调整印刷机的刮刀压力参数来实现。一般来说,可以先将压力逐步降低,观察锡膏的印刷效果,找到一个既能保证锡膏顺利通过钢网孔洞又不会导致过度挤压的合适压力值。同时,要注意不同型号的印刷机可能需要不同的压力调整方法,操作人员需要熟悉设备的操作手册,以确保正确调整压力。


(二)选用高粘度锡膏


针对粘度低引发的塌陷,选用粘度更高的锡膏。在选择高粘度锡膏时,需要考虑锡膏的品牌、成分和性能。一些知名品牌的锡膏通常具有较好的质量和稳定性,可以优先考虑。此外,还可以根据具体的生产需求,选择适合的锡膏合金组份和助焊剂类型。例如,对于有不耐热冲击器件的 PCB 焊接,可以选择含 Bi 的焊粉,以提高锡膏的粘度和稳定性。


(三)选用大号锡粉颗粒锡膏


因锡粉小引起的塌陷,选用锡粉颗粒大号的锡膏。选用大号锡粉颗粒的锡膏可以提高锡膏的成型能力,减少塌陷的风险。在选择锡粉颗粒大小时,需要根据 PCB 上的焊点间距和元件尺寸来确定。如果焊点间距较小,可以选择颗粒度较小的锡膏,以确保印刷的精度;如果焊点间距较大,可以选择颗粒度较大的锡膏,以提高锡膏的成型能力。同时,还需要注意锡粉颗粒大小对锡膏的其他性能的影响,如印刷性、下锡性和焊接质量等。


四、综合考量与展望


SMT 印刷塌陷问题对电子产品的质量和性能有着显著影响。了解其原因并采取有效的对策,不仅能够提高当前的印刷质量,还对提升产品的整体品质起着关键作用。


从生产实践来看,准确把握刮刀压力、锡膏粘度、锡粉颗粒大小、金属含量以及环境因素等多方面原因,针对性地采取降低压力、选用高粘度锡膏、大号锡粉颗粒锡膏等对策,能够有效减少锡膏塌陷现象的发生。据不完全统计,在采取了一系列针对性措施后,电子产品生产中的因锡膏塌陷导致的焊接缺陷率可降低 30% 至 40%。


然而,随着电子产品不断向小型化、多功能化和高集成度方向发展,对 SMT 印刷质量的要求也将越来越高。未来,我们需要持续关注和优化 SMT 印刷工艺,不断探索新的技术和方法。一方面,要加强对原材料的质量控制,确保锡膏、钢网等关键材料的性能稳定。例如,严格控制锡膏的生产过程,提高锡膏的粘度稳定性和金属含量的一致性。另一方面,要不断改进印刷设备和工艺参数,提高印刷的精度和稳定性。同时,还应加强对生产环境的管理,严格控制温度、湿度等环境因素,减少环境对锡膏性能的影响。


总之,SMT 印刷塌陷问题是一个需要持续关注和解决的重要问题。只有不断地优化工艺、加强管理,才能提高 SMT 印刷质量,为电子产品的高质量生产提供有力保障。


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