Transcript 丝网印刷技术
丝网印刷技术 丝网印刷原理 • 1) 刮板前方的锡膏沿刮板前进方向作顺时针 走向滚动； • 2）丝网与PCB表面必须隔开一小段距离； • 3）丝网从接触到脱开PCB表面的过程，锡 膏从网孔传递到PCB表面上。 漏模板印刷的特征是： • （1）刮板前方的焊膏沿刮板前进方向作顺 时针走向滚动； • （2）漏模板脱开PCB表面的过程中，焊膏 从网孔传递到PCB表面上。 丝网印刷技术包括丝网制板技术和印 刷技术。在SMT焊膏的丝网印刷中，对 丝网和印刷工艺都有很高的要求。如要 求丝网的尺寸精度高、稳定性好、分辨 率高，印刷过程可靠性好等。为此，丝 网制板技术是丝网印刷中的关键技术， 网板也是丝网印刷机的关键部件。 1、丝网制板技术 网板由网框、丝网和掩膜图形构成。掩膜图 形用适当的方法制作在丝网上，丝网绷在网 框上。 （1）网框及其选择 网框的作用是支撑和绷紧丝网，有不同的 制作材料和不同的种类，可据实际情况选择。 ① 网框材料。网框材料有木材、阳极化处 理的铝合金和不锈钢等。② 网框尺寸。网框 内尺寸应比印刷图形大。 • ③ 网框种类。 • 根据绷网方式不同，网框可分为固定式网框和 自绷式网框两大类。固定式网框是采用绷紧嵌入 固定或采用粘接剂固定法把丝网固定到网框上。 SMT中一般采用粘接剂固定法，它是借助于绷网 机把丝网拉到一定的张力后，用粘接剂将其粘到 网框上，待干燥后备用。自绷式网框是将丝网直 接绷到网框上，丝网绷紧装置和网框构成一个整 体，借助于“螺丝调节”或“棍式框架”自张绷 网。网框的选择除了考虑材质、尺寸和种类之外， 还要考虑均匀地绷紧丝网的能力、网框的重量和 网框的挠性等因素。 丝网及其选择 丝网是支撑掩膜图形和控制焊膏印刷量的重 要工具，它直接影响焊膏印刷的精度和质量。 ① 丝网材料。丝网材料有真丝、尼龙丝、聚 酯丝和不锈钢丝等，可用于SMT焊膏印刷的 是聚酯丝和不锈钢丝，这主要是由于其尺寸 稳定性能满足要求 。 ② 丝网结构和种类。丝网可根据材质、结构、 纤维粗细和目数分类。按材质可分为不锈钢网、 尼龙网、聚酯网等。按结构可分为平纹和斜纹 两种，其中平纹丝网最薄。按网的目数可分为 低网目数（低于200目），中网目数（低于300 目），高网目数（300目以上）；按纤维粗细 和厚度分为薄型和厚型。为了满足不同的应用， 丝网种类还有：有色丝网，金属聚酯网，轧光 加工丝网和防静电丝网等。各种不同材质的丝 网常用以下代号：尼龙单丝丝网N—NO；聚脂 丝网—单丝高网目丝网T—NO；厚丝网T—N； 薄丝网TP；不锈钢丝网NO。 丝网厚度有六种规格，其代号为： S（薄型）：表示丝径细而薄，丝孔较大； M（中间型）：介于S和T之间；T（厚 型）：表示厚型，印制板采用；H（半重 载型）：线径较粗，丝网较厚；HD（重 载型）：线径粗厚；SHD（超重载型）： 线径最粗，丝网最厚。 丝网的选择 焊膏的沉积、流动性和焊膏图形的分辨率与丝 网的目数、开孔尺寸、丝网直径和开孔面积有关， 而丝网的强度、耐久性、回弹性、耐腐蚀性是由 丝网材质本身性能决定。选择丝网必须综合考虑 这些因素。丝网的选择还必须考虑分辨率和焊膏 适用性两个重要因素。 分辨率是指丝网可印线条 粗细的能力。一定目数的丝网有一定可印最细线 条的极限，即“2D+O”，其中，D是丝网的线径， O是开孔大小。这是由于丝网制板时，掩膜必须放 在至少由两根丝桥接组成的网目上，否则无法制 成掩膜板。 为此，选择丝网时首先要分析PCB的 线宽、线间距、最小焊盘尺寸和最小孔 径等设计参数，并进行计算。 • 焊膏适用性是指选用的丝网目数必须与 所用焊膏的平均焊料合金粒度相匹配。 一般丝网的开孔应是焊料合金颗粒平均 粒度的3倍。 绷网工艺 将丝网绷紧到一定的张力后固定在网框上称为绷网。 它是丝网制板和确保印刷焊膏可靠性的关键工艺。 丝网的拉伸特性和控制丝网的张力是绷网操作时应特 别注意的问题。 丝网尺寸的稳定性具有随着重复绷网、印刷和回弹使 内应力逐渐消失而提高的特点。为了使新丝网绷在网框上 后具有稳定的尺寸，在固定前应进行消除内应力的稳定化 处理，以便保持最终要求的张力。其处理方法一般是根据 丝网的直径和目数不同，静置1小时至数小时。 丝网具有拉伸特性，绷网时必须正确控 制丝网张力。张力过大或过小，将造成网框 扭曲或丝网不平直，导致网板不能精确地再 现原图形。绷网操作可采用条形夹头和机械 条形夹头调节等方法，以及采取预设张力、 四角留松弛余量和分步给压等措施控制丝网 张力，也可采用自动张力控制系统。采用后 者，可获得大面积张力均匀的网板。 感光制板工艺 在绷好的网板上，制成供印刷用的精确掩膜图形称 为感光制板，它是丝网制板的最后一道工序。掩 膜图形的好坏直接影响焊膏的印刷质量和焊接可 靠性，必须严格控制其工艺条件。感光制板的主 要工艺步骤是： ① 丝网准备。② 感光乳剂敷涂。③ 曝光。④ 显 影和冲洗。 ⑤ 最终检查与贮存。 丝网印刷工艺 • 采用丝网印刷技术将焊膏涂敷在PCB上的印刷工 艺过程如图4-15所示，一般需借助丝网印刷机完 成这个印刷过程。丝网印刷机分成手动、半自动 和全自动三种类型，组成SMT生产线均采用全自 动丝印机，它可以自动完成 PCB上板、对准、印 刷、下板等作业，工艺操作人员的任务主要是设 定和调节工艺参数、添加焊膏等。 • 丝网印刷机主要有基板夹持机构（工作台）、机 架、视觉对位系统、网板、刮板组件和驱动系统 等部分组成。 （1）基板夹持。基板夹持机构用来夹持PCB，使 之处于适当的印刷位置。在手动和半自动丝印机 上常采用定位销和四角平面压力敏感带夹持PCB。 自动丝印机上常采用带有橡胶真空吸盘的工作台， 它能平整地吸住PCB防止其印刷时弯曲。 （2）视觉对位。采用视觉对位系统精度高、速度 快，能满足PCB定位精确要求。自动丝印机一般 利用示教标号与实际标号在计算机显示器上的颜色 不同进行调节，使两种颜色的标号图形重合进行 PCB定位。 （3）网板和模板。 （4）刮板组件及其驱动，刮板组件是丝印机上最 复杂的运动机构，它由刮板叶片和夹持把、速度、 压力控制器，以及溢流叶片等组成。印刷时刮板组 件完成下列功能： ① 用溢流棒或溢流叶片使焊膏在整个丝网面积 上扩展成为均匀的一层。这个程序叫溢流行程。 模板印刷因无丝网横跨开口，不需要采用溢流 行程。 ② 刮板叶片按压丝网瞬间，使丝网与PCB接触。 ③ 刮板叶片从丝网或模板上移去多余的焊膏， 同时使焊膏充满丝网开孔和模板开口。当丝网 或模板脱开PCB时，在PCB上相应于掩膜图形 或模板图形处留下适当厚度的焊膏。这个程序 叫印刷行程。 刮板叶片是一种用聚氨基甲酸脂制成的弹性体， 它必须具有高摩擦阻力和耐溶剂清洗的性能，它的硬 度是影响焊膏印刷质量的重要因素。在印刷焊膏时， 叶片的肖氏硬度范围为60～90。丝网印刷要求的硬 度较低，模板漏印时要求的硬度较高。叶片连接在夹 持把上要完全平整，否则它与丝网和模板接触不齐， 会导致叶片在长度上的压力不均匀，引起不规则的印 刷，使印刷的焊膏模糊不清，分辨率差，焊膏厚度不 均匀或出现无焊膏区域。 （5）刮刀速度和压力。刮刀速度和压力是丝网印刷 工艺中需调节的重要参数。 ① 刮刀速度。印刷时，刮板与丝网或模板直接接 触、并以一定速度横刮移过丝网或模板。刮板的移动 速度直接影响印刷焊膏层的质量和厚度，要求刮板刮 移过丝网或模板时速度恒定，无不适当的加、减速。 ② 刮刀压刀。刮板压力过大，会引起丝网或模板 和叶片不必要的磨损，并导致丝网或模板很快变形。 压力过小，则可能达不到印刷效果。为此应有合适的 刮刀压刀。 ③ 溢流叶片速度和压力。在溢流行程时，溢流叶 片的速度和压力要适当，速度太慢和压力太大时，会 使它与丝网接触并出现印刷效果，这种情况应予防止。