一、
在SMT印刷工艺中,刮刀的质量对印刷的品质有着重要的影响,刮刀按材料形状有不同的分类。
刮刀的分类:
(1)常见的刮刀按材料可分为橡胶刮刀和金属刮刀两种,现在大多使用不锈钢的金属刮刀;按形状可分为菱形刮刀和拖尾刮刀两种,生产中大多使用拖尾型刮刀。
(2)菱形刮刀由截面大约10*10mm的正方形组成,由夹板夹住,形成两面45°的角度,这种刮刀可以两个方向工作,每个行程末都会跳过焊膏条,因此只要一个刮刀,可是,这样很容易弄脏,因为焊膏会往上跑,其挠性不够意味着不能贴扭曲变形的PCB,可能造成漏印区域,因此,菱形刮刀现在很少用了。
(3)拖尾型刮刀由截面为矩形的橡胶或金属构成,夹板支持,需要两个刮刀,一个印刷行程方向一个刮刀,无需跳过焊膏条,因焊膏就在两个刮刀之间,每个行程的角度可以单独决定,大约40mm刮刀是暴露的,而焊膏只向上走15~20mm,所以这种形式更干净些。
(4)其实,刮刀的种类很多,后人对刮刀做了很多研究,做出了各种改进型刮刀,如防溢出型刮刀和节能型刮刀等。
刮刀的作用:
(1)在印刷时刮刀推动焊膏在前面滚动,使其流入模板孔内,然后刮去多余焊膏,在PCB焊盘上留下与模板一样厚的焊膏。
二、刮刀有两种形式:菱形和拖裙形,拖裙形分成聚乙烯或类似材料和金属。
菱形:
(1)这种形式现在已很不普遍了,虽然还在使用,特别在美国和日本。它由截面为大约10mmx10mm的正方形组成,由夹板夹住,形成两面45°的角度:
(2)这种刮刀可以两个方向工作,每个行程末都会跳过锡膏条,因此只要一个刮刀。可是,这样很容易弄脏,因为锡膏会往上跑,而不是只停留在聚乙烯的很少的暴露部分。其挠性不够意味着不能贴合扭曲变形的PCB,可能造成漏印区域,不可调节。
拖裙形:
(1)这种形式很普遍,由截面为矩形的聚乙烯构成,夹板支持,需要两个刮刀, 一个丝印行程方向一个刮刀。无需跳过锡膏条,因锡膏就在两个刮刀之间,每个行程的角度可以单独决定。
(2)大约40mm刮刀是暴露的,而锡膏只向上走15~20mm,所以这种形式更干净些。刮刀是按硬度范围和颜色代号来区分的,例如:60~65shore very soft 红 色 70~75shore soft 绿 色 80~85shore hard 蓝 色 90 + shore very hard 白
(3)使用之前,刮刀须调节,使其导向边成直线并平行,先检查其边是否成直线,如果不,调节夹板的固定螺丝。
刮刀作用:
(1)和金属模板比较来看,刮刀的动力学要求对乳胶丝网是不同的。在乳胶丝网上,刮刀需要推动其前面的锡膏,将锡膏泵压通过丝网而印到丝印区域,要到达这种作用需使用一种软的刮刀(70~75shore,绿色),其自身在与丝网接触的地方发生变形。
(2)甚至可用更软的刮刀(60~65shore,红色)来在厚的混合陶瓷基底上丝印油墨。使用金属模板时,刮刀将锡膏在前面滚动,无须泵作用即可流入丝孔内,然后刮去多余锡膏,在PCB焊盘上留下与模板一样厚的锡膏。不需要也不指望刮刀的变形,因此可以使用较硬的(即:80~85shore,蓝 色)或金属的刮刀。 刮刀硬度与压力必须协调,如果压力太小,刮刀将刮不干净模板上的锡膏,如果压力太大,或刮板太软,那么刮板将沉入模板上较大的孔内将锡膏挖出
(3)压力的经验公式在金属模板上使用蓝色刮板,为了得到正确的压力,开始时在每50mm的刮板长度上施加1kg压力,例如300mm的刮板施加6kg的压力,逐步减少压力直到锡膏开始留在模板上刮不干净,然后再增加1kg压力。在锡膏刮不干净开始到刮板沉入丝孔内挖出锡膏之间,应该有1~2kg的可接受范围都可以到达好的丝印效果。
金属刮板:
(1)在控制较好的情况下,利用聚乙烯刮板可以达到非常好的效果,而金属刮板在生产中也是很好的,同时可解决一些聚乙烯所产生的问题。但记住,它不适用于乳胶丝网,因为会造成过度的磨损,并且没有泵锡膏的作用。由金属刀片固定于支架组成,大约40mm的伸出。不象聚乙烯刀片,它有很直的边线,使用前无须调整。相对于聚乙烯的大约3~9个月寿命来说,其寿命是无限的。虽然整个刀片有短暂的柔性来接纳变形翘起的PCB,但其边不退让和变形沉入丝孔的事实使它具有其几个优点,不管丝孔的大小如何,较大范围的压力(即:4~15kg)都可得到好的丝印效果。6thou的模板决定了丝印厚度也是6thou,这就避免了因操作员和其它条件的不同而产生的变化。可靠的丝印厚度是特别重要的,因为表面贴附元件的同平面度允许误差是4thou,所以丝印厚度至少必须是5thou。
(2) 由于金属模板和金属刮板丝印出的锡膏很饱满,一些使用者发现当他们转换时,得到的丝印厚度太厚。这个可以通过减少模板的厚度的方法来纠正,但最好是减少(“微调”)丝孔的长和宽10%,以减少焊盘上锡膏的面积。这样就意味着焊盘的定位变得不很重要了,模板与焊盘之间的框架密封得到改善,减少了锡膏在模板底和PCB之间的“炸开”。丝印模板底面的清洁次数由每5或10次丝印清洁一次减少到每50次丝印清洁一次。
模板与丝印后PCB的分开
(1)丝印完后,PCB与丝印模板分开,将锡膏留在PCB上而不是丝印孔内。对于最细密丝印孔来说,模板的厚度很重要,因为丝孔的孔壁相对于焊盘面积变得很重要,锡膏可能会更容易粘附在孔壁上而不是焊盘上。
(2)焊盘面积=wxd丝孔内壁面积=2(wxh)+2(dxh)
(3)焊盘面积的经验公式,尽可能不小于孔内壁的面积。例如:
(4) PCB上最密引脚间隔是25thou,因此最小的焊盘宽度为12.5thou或3mm,乘以比如说2mm的长度,模板为6thou(0.15mm)厚度。 焊盘面积=0.3mmx2mm=0.6mm2
(5)丝孔内壁面积=2x(0.15mmx0.3mm)+2x(0.15mmx2mm)=0.69mm2 将模板厚度减少为4thou(0.1mm)可将情况得到改善。 丝孔内壁面积=2x(0.10mmx0.3mm)+2x(0.1mmx2mm)=0.46mm2
不过,有两个因素是有利的,第一,焊盘是一个连续的面积,而丝孔内壁大多数情况分为四面,有助于释放锡膏;第二,重力和与焊盘的粘附力一起,在丝印和分离所花的2~6秒时间内,将锡膏拉出丝孔粘着于PCB上。为最大发挥这种有利的作用,可将分离延时,开始时PCB分开较慢。很多机器允许丝印后的延时,工作台下落的头2~3mm行程速度可调慢。
丝印速度:
(1)丝印期间,刮板在丝印模板上的行进速度是很重要的,因为锡膏需要时间来滚动和流入丝孔内。如果允许时间不够,那么在刮板的行进方向,锡膏在焊盘上将不平。当速度低到每秒20mm时,刮板可能在少于几十毫秒的时间内刮过小的丝孔
山西英特丽电子科技有限公司(简称SIT)成立于2021年,坐落于中国素有“三晋门户、太行首冲”美誉之称的千年古城晋城市经济开发区(距离郑州1H左右车程);现有32000平方米的厂房面积,28条SMT产线,8条插件线,4条波峰焊线,8条组装线,4条包装线,总投资10个亿,配备先进完善的数字化管理体系,其中包括ERP、MES、WMS智能软件管理系统;并正在取得IS09001、ISO14000、IATF16949、ISO13485等国际认证;SIT致力于打造工业4.0智慧工厂,是山西省最大的EMS电子产品智能制造工厂之一。
公司主营业务以OEM、和PCBA、电子产品代工代料模式为主,产品类型主要以汽车电子、医疗电子、智能通信、物联网IOT产品、智能家居、智能穿戴、PC/服务器,电子识别、支付系统、消费类等电子产品,为众多品牌终端和科技企业提供一站式智能制造服务。
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