摘要：配置骨导传感耳机、 16G内存，12G硬盘，并支持谷歌 云同步存储，支持 802.11b/g标准Wifi和蓝牙

01

电子产品实例

目录:

高密度概念

辅料的知识

模板与刮刀

工艺参数

知识框架：

人（能力培训）

机（设备性能）

料（物料境物）

法（工艺方法）

环（环境ESD/MSD/MSL）

02

高密度的概念

High Density Interconnector高密度互连(HDI)印制电路板

无源器件微型化

微型化

知识框架：

高密度概念

以全新、更好的方式进行交流

快速获取信息

产品类型：“拓展现实”眼镜

眼镜支持拍摄1200万像素的照片和1080P的视频

配置骨导传感耳机、 16G内存，12G硬盘，并支持谷歌 云同步存储，支持 802.11b/g标准Wifi和蓝牙

谷歌眼镜配备了一个投影显示器，一个能拍摄视频的摄像头，镜框上有触控板。它还带有麦克风和喇叭，各种传感器，陀螺 仪，还有多种通信模式。

高密度的概念

1.01005的大面积使用, 03015、008004的实验应用；

2.WLCSP等微型器件的大量应用；

3.0.075mm、0.15mm等微型器件的组装工 艺技术以及FC技术的开始应用；

Rigid - Flex

对于部分微型产品，其主板上各部分有软缆连接，形成了一块软 硬结合板，而且软板部分同时需要印锡和贴片。

各个层与焊盘之间的高度差可能会影响到整个PCB板印刷面的平面度

Rigid – Flex w/ EMI

软硬结合板，在软板和硬板结合的部位有Coverlay层和EMI层

软硬结合板会有Coverlay层

为了防止电磁干扰的电磁波屏蔽薄膜， 我们称之为EMI层

03

锡膏、焊片、胶粘剂

锡粉

1~2 wt%

屈服强度与拉伸强度≥Sn-Pb共晶锡

>3wt%

强度显著高于Sn-Pb共晶锡

>3.5wt%

形成粗大的板状Ag3Sn初晶，不仅使拉伸强度相对降低，而且对疲劳和冲击性能也有不良影响

助焊剂FLUX

成份与作用

松香或合成树脂

1，固态时，化学性能稳定

2，液态时，润湿锈蚀的金属表面，有足够低的粘度，可以去除生成物

3，焊接后，可形成稳定的绝缘层，固定生成物

触变剂

增加黏度，起悬浮作用，优选的有蓖麻油、氢化蓖麻油、羧甲基纤维素、乙二醇 – 丁基醚

活化剂有机酸

形成焊点前不能分解，否则不能去除氧化物；

被焊母材表面氧化物——有机酸盐和水

失活锡膏

解决虚焊最有效的方法就是采用活性比较强的锡膏，然而，为确保焊后焊剂残留的高绝缘性和低腐蚀性，又要求尽可能减少活性剂的含量，这就是长期束缚人们不敢使用活性较强焊剂来解决虚焊问题的原因，显然要同时兼顾润显性和腐蚀性是困难的，因此，传统的方法就是在润湿性的腐蚀性上寻找一个折中点。失活性锡膏就是设法在锡膏中加入某种物质，使其在回流焊接峰值温度之前的时间段，具有中等活性，以达到有效地除去金属氧化物，改善焊料的润湿性，而在过炉后又要让其失去活性，变成弱活性，以确保其残留物的高绝缘性和低腐蚀性。

一般锡铅锡膏都是以卤素化合物（含有F ，Cl， Br， I 的化合物），如Hcl或HBr作为活性剂的，该化合物在回流焊接的初期，因加热而分解形成的氢卤酸与金属氧化物发生化学反应，而将金属表面的氧化物清除。当锡膏中添加了失活剂后，在回流焊接的峰值温度附近，残留的氢卤酸与焊剂中失活剂进行化学反应，并结合成碳与卤素的新的有机化合物，从而使其完全失去活性。

无铅锡膏是一种高锡合金，相对传统的锡铅共晶合金锡膏，锡的含量高出1/3以上，这一特点使得无铅锡膏表面氧化物更难清除，界面表面张力更大，润湿性恶化，为了实现良好的焊接，高锡合金锡膏必须使用较强活性的焊剂。

锡膏回温曲线Profill

自然回温

锡膏粘度变化

使用前外观

回流焊后外观

去除氧化物

连续印刷粘度变化

车间简易检测

采用0.127mm（5mil）厚度的钢网，在165～175℃下，烘烤10分钟，然后再加热到210℃（有铅锡膏），观察焊锡表面葡萄球现象的严重性，球越少，表示脱氧化能力越强。

钢网

钢网

钢网

阶梯钢网

阶梯钢网

钢网开孔经验

0.4mm 间距的QFP、0201片式元器件，合适的钢网厚度为0.1mm

0.4mm 间距的CSP器件，合适的钢网厚度为0.08mm

如果采用阶梯钢网，合适的最大厚度为在基准厚度上增加0.08mm

01005用0.08mm厚度

尺寸设计

除以下情况外，可采用与焊盘1:1的原则来设计（前提是焊盘按照引脚宽度设计）

无引线元器件底部焊接面，开孔内缩，如QFN内缩0.08mm，片式元器件要削角；

共面性差元器件，开孔外扩0.5~1.5mm（电源模块、变压器、共模电感、连接器等）；

大面积焊盘，必须开栅格或线条孔，防止印刷时刮薄或焊接时把元器件托起；

元器件底部间隙为零的封装元器件本体下非润湿面不能有焊膏；

元器件引脚不对称，如SOT252，必须按浮力大小平衡分配焊膏。

焊膏印刷工艺，主要解决的是焊膏印刷量一致性的问题（填充与转移），而不是每个焊点对焊膏量的需求问题。换句话说，工艺解决的是一个直通率波动的问题，而不是直通率高低的问题！

要解决直通率高低的问题，关键在焊膏分配，即通过焊盘、阻焊与钢网开孔的优化与匹配设计，对每个焊点按需分配焊膏量。

当然，焊膏量的一致性与设计也有关联，如PCB阻焊的不同设计提供的Cpk不同：

精密印刷钢网改进

Nb作为微合金元素加入钢中，主要还是起到析出强化 和细晶强化作用，在900(NC)的形式析出，由于其析出温度较高，因此~1000摄氏度以NbC或者Nb可以 阻止奥氏体晶体的长大，从而细化晶粒。析出强化是升高屈强比最弱的强化方式之一。

FG模板：

钢片材料改进，

金属晶格更小，孔壁更光滑。

电铸模板：

采用电铸工艺，已经成熟。

纳米涂层模板：

孔壁增加涂层，排斥锡膏，提高脱模效果，工艺略复杂。

纳米钢网

有效防止锡膏粘连在钢网底部和钢网孔内，不论是新的钢网或是旧的钢网，极大改善脱模效果和印刷不良 (桥连，少锡，锡珠)；

减少清洗的频率, 降低耗材的使用量和停工时间，有效地降低成本, 提高生产质量和效率。

图左：0.3mm Pitch CSP 0.2mm Square Aperture Print #8 Shown

图右：0.3mm Pitch CSP 0.2mm Square Aperture Print #15 Shown

图左：0.3mm Pitch QFP 1.55mm x 0.145mm Aperture Print # 6 Shown

图右：0.3mm Pitch QFP 1.55mm x 0.145mm Aperture Print #12 Shown

纳米钢网

使用 Nano-ProTek 之后，测试印刷 6,000 块 PCB 板，清洁频率由 原来的 2 片擦一次提高的 10 片擦一次

生产能力增加了 10%; 耗材的使用量减少了 50%; SPI 的一次通过 率由 98.5% 提高到 99.8% 有效提高印刷质量，投资回报率是仅仅是 2 个小时

刮刀与下锡

两种下锡方式

良好印刷效果

方砖效果：

PCB支撑

PCB的支撑，是焊膏印刷最重要的调试内容。

PCB缺乏有效的支撑或支撑不合理，将导致焊膏增厚，不利于精密印刷。

PCB支撑要达到的目标是钢网在刮刀压力作用下能够紧贴PCB表面。

一般经验是将PCB支撑为在宽度方向略微向上变形的状态，保证接触平行。

如果PCB非常薄，如0.5~0.65mm，必须采用真空工装，并确保网底干净。

脱模

SPI

常见不良

如果助焊剂粘度过高，钢网与锡膏的阻力会变大、可能出现塞孔、拉尖问题；

使用低沸点溶剂时锡膏容易干、脱模性会降低

01005元件印刷常见不良

H: 0.03mm S: 0.05mm

FPC印刷（聚酰亚胺收缩）胀缩

印刷质量管控

SPI

SPI所采用的数学模型的核心都是三角测高法，通过一侧成一定角度的投射光在焊膏表面形成畸变，由设置在顶部的垂直相机捕捉畸变，根据三角测高法测出高度，乘以焊膏面积，从而得到被测焊膏的体积。

Rigid – Flex 精密印刷

通用制程

托板 / 载具

物料的清洁

异物在焊盘间造成连焊

PCB之清洁

PCB支撑

整体托盘支撑 由于PCB的厚度薄（0.7毫米），各个小板间的连接强度比较弱，考虑到软缆部分，我们建议使用整体的托盘进行印刷支撑。基于电路板的实际结构，在制造整体托盘的时候，避开有元件的地方。

1.DEK中使用整体托盘支撑，导向柱长度建议到4.5mm

2.真空开启

Microsection

软硬结合

PCB EMI层和焊盘间有近60um的高度差

实例产品之特点

模板与焊盘之间存在比较大的空隙。

减少锡量的方法

减少锡量的方法之一，就是使用更薄的模板。

减少锡量的方法之二，就是避开造成间隙的层。

模板的设计与DOE

传统的激光切割模板，在模板非印刷面开槽（recess）。

DOE

针对有EMI层的一面，以0201开孔作为研究对象，得到正常的印刷锡量：

1.P1第一面使用普通的3mil （80微米）厚的模板；

2.P1第一面使用普通的4mil（100 微米）厚的模板，在模板的非印刷面

（与PCB接触的一面）内陷2mil（50 微米）；

3.使用Koh Young测量0201开孔实际印刷的锡膏的体积；

4.测量产品P1，P2第二面（没有EMI层） 的0201开孔的焊锡体积。

锡量X - MR

内部控制 50～120

实际均值=88.47 分布在52～110

DOE实验结果

0201 开孔理论体积= 孔长L（300微米）×孔宽W（250微米）×孔厚T（101.6/80微米）

不同产品开孔下锡量比较

原因

Increase recess size

改良后实验结果

不同产品开孔下锡量比较

锡量X - MR

0201 on P2 S1 with Recess

内部控制50～120

实际均值=84.5， 分布在70～100

钢网清洁的设定

钢网清洁模式

设定1，清洁模式1中首先使用了湿擦，这个过程中IPA被喷到擦纸上， IPA会渗透到锡膏中，造成模板孔壁残留锡膏的稀释，也会污染擦纸， 影响清洁效果和下次的清洁。

设定2，清洁模式1中每3片擦1次，模板孔壁残留的锡膏不能及时被清 洁，印刷后更多的锡膏会留在PCB的焊盘上，焊盘锡膏有拉尖现象； 也会因开孔被堵住而没有下锡。

SPI 一次通过率&清洁模式

W-湿擦

V-真空

D-干擦

阻焊膜设计

焊盘阻焊膜的3种方式：SMD、NSMD&HSMD

SMD（Solder Mask Define），NSMD（Non- Solder Mask Define）

HSMD（H form SMD）

HSMD可以避免阻焊膜偏厚时对01005器件的不利影响

Workshop

通孔回流

钢网开孔与工艺因素不适当导致松香下面的空气（下图中低凹处）在回流炉里爆破而释放大量的热而最终锡浆不固化，且爆破时锡珠飞溅到周围而造成短路，此类产品松香表面有波浪状。

熔锡良好，没有小锡珠，焊盘周围无锡珠相连

钢网开孔与工艺因素恰当，而导致松香下面的空气在升温中缓慢排出，但因松香隔热，其中的焊锡不熔，焊盘周围的焊锡因焊盘热量足够而全部熔化，此类产品松香表面平滑。

双面回流，焊接IMC良好

QFP引脚短路

BGA开孔

来源：百科技展示