在錫膏印刷工藝中，塌陷是指印刷后的錫膏無法維持預期形狀，出現(xiàn)邊緣垮塌、向焊盤外側(cè)蔓延，甚至在相鄰焊盤間形成橋接的現(xiàn)象。這一缺陷會顯著影響焊接質(zhì)量，導致短路或虛焊等問題。塌陷的形成是多種因素共同作用的結(jié)果下面是詳細分析及優(yōu)化方案：

一、塌陷的核心成因

1. 刮刀壓力失控

原理：刮刀壓力過大時，錫膏在通過鋼網(wǎng)孔洞時會被過度擠壓，導致部分錫膏滲入鋼網(wǎng)與PCB的間隙。若壓力持續(xù)過高，相鄰焊盤的錫膏可能因擠壓而連接，形成塌陷。

典型場景：細間距元件（如0.4mm pitch以下的QFP、BGA）印刷時，刮刀壓力稍大即易引發(fā)短路。

2. 錫膏流變特性異常

黏度不足：

原因：劑揮發(fā)、金屬含量異常（如助焊劑比例過高）或環(huán)境濕度過高，均會導致錫膏黏度下降。

影響：低黏度錫膏印刷后邊緣松散，難以維持形狀，尤其在細間距焊盤上易擴散。

金屬顆粒尺寸不匹配：

問題：小顆粒錫膏（如T6級）雖下錫性好，但印刷后形狀保持性差，易因表面張力作用而塌陷。

案例：0.3mm間距元件使用T6級錫膏時，塌陷風險顯著增加。

3. 環(huán)境因素干擾

濕度過高：錫膏吸濕后稀化，黏度降低，導致塌陷。例如，在濕度>60% RH的環(huán)境中，未密封的錫膏可能因吸濕而失效。

溫度波動：高溫會降低助焊劑黏度，使錫膏在印刷后流動過度；若時間過長，稀釋劑揮發(fā)又會導致黏度回升，引發(fā)印刷困難。

4. 工藝參數(shù)與設(shè)備缺陷

鋼網(wǎng)設(shè)計不合理：

開孔過大：鋼網(wǎng)開孔面積超過焊盤95%時，或鋼網(wǎng)過厚，下錫量超標，多余焊料在重力作用下流淌，形成塌陷。

倒角缺失：鋼網(wǎng)孔壁垂直或內(nèi)凹設(shè)計會增加錫膏脫模時的應力，導致邊緣不整齊。

脫模速度過快：快速脫模可能拉扯錫膏，使其邊緣呈鋸齒狀或塌陷。

設(shè)備狀態(tài)不佳：鋼網(wǎng)底部沾污、刮刀磨損或PCB支撐不足，均可能間接引發(fā)塌陷。

二、系統(tǒng)性優(yōu)化方案

1. 精準控制刮刀壓力

調(diào)整策略：

通過試驗確定最佳壓力范圍（通常為0.1-0.3N/mm），確保錫膏均勻填充鋼網(wǎng)孔洞且不滲入間隙。

使用壓力傳感器實時監(jiān)測，避免人工調(diào)整誤差。

案例：某SMT線通過將刮刀壓力從0.35N/mm降至0.25N/mm，細間距元件塌陷率降低80%。

2. 優(yōu)化錫膏選擇與管理

黏度匹配：

根據(jù)元件間距選擇合適黏度的錫膏（如細間距選用高黏度、快干型錫膏）。

避免使用過期或二次回收的錫膏，防止金屬含量異常。

顆粒尺寸控制：

常規(guī)間距（≥0.5mm）選用T4級（20-38μm）錫膏。

細間距（0.3-0.4mm）選用T5級（15-25μm）錫膏，避免使用T6級。

存儲與使用：

錫膏需冷藏（0-10℃）保存，使用前回溫至室溫（≥4小時）。

印刷過程中每2小時攪拌一次，防止金屬顆粒沉降。

3. 嚴格環(huán)境管控

溫濕度控制：

印刷車間溫度保持在23±3℃，濕度控制在40%-60% RH。

使用除濕機或加濕器動態(tài)調(diào)節(jié)，避免錫膏吸濕或干燥過快。

局部防護：

在鋼網(wǎng)下方安裝防塵罩，減少環(huán)境污染物對錫膏的干擾。

4. 改進鋼網(wǎng)設(shè)計與脫模工藝

鋼網(wǎng)優(yōu)化：

開孔面積控制在焊盤的90%-95%，并設(shè)計倒角（如0.1mm圓角）減少應力集中。

使用電拋光鋼網(wǎng)，降低孔壁粗糙度，提升脫模順暢性。

脫模參數(shù)調(diào)整：

脫模速度設(shè)置為0.5-1mm/s，與印刷速度匹配。

采用分段脫模（如先緩慢抬起0.1mm，再快速脫離），減少錫膏拉扯。

5. 設(shè)備維護與操作規(guī)范

定期保養(yǎng)：

每周清洗鋼網(wǎng)，去除底部殘留錫膏和助焊劑。

檢查刮刀刀片磨損情況，及時更換（刀片邊緣圓角半徑應<0.1mm）。

PCB固定：

使用多點夾緊裝置固定PCB，防止印刷過程中移動導致錫膏偏移

三、效果驗證與持續(xù)改進

檢測方法：

使用2D/3D SPI（錫膏檢測儀）量化塌陷高度和面積，設(shè)定閾值（如塌陷高度>0.1mm為NG）。

通過X-Ray檢查焊接后橋接率，驗證優(yōu)化效果。

持續(xù)改進：

建立DOE（實驗設(shè)計）模型，分析刮刀壓力、錫膏黏度、環(huán)境濕度等參數(shù)的交互影響。

定期復盤生產(chǎn)數(shù)據(jù)，針對高頻塌陷問題調(diào)整工藝窗口。

通過上述改進方法，可顯著降低錫膏印刷塌陷率，提升焊接良率至99.5%以上。關(guān)鍵在于結(jié)合設(shè)備特性、材料性能和環(huán)境條件，制定精準的工藝控制方案，并持續(xù)監(jiān)控與改進。

審核編輯 黃宇