作者：蒂莫西-奥尼尔
在最近一项以优化焊膏转移效率为重点的研究中，最初阶段使用工厂涂敷的钢网来隔离和了解焊料合金粉末尺寸对印刷性能的影响。这种方法最大限度地减少了钢网引起的变化，从而确保了数据的精确性。
我们的后续研究探讨了使用无涂层模板的影响，这种模板在许多制造环境中都在使用。
钢网技术概述
工厂应用的纳米涂层钢网旨在提高焊膏的释放性能，而无涂层钢网由于其成本效益仍在广泛使用。选择哪种钢网对锡膏应用的质量和效率有重要影响。
测试方法
我们的内部应用实验室进行了广泛的测试，以比较有涂层和无涂层钢网的性能。我们指示钢网供应商使用相同的材料、机器和操作人员，提供有纳米涂层和无涂层的钢网。利用受控环境、相同的工程师和一致的设备，我们的目标是将钢网涂层和浆料类型以外的变量降至最低。测试使用了 T4 和 T5 焊膏，并检验了它们在各种孔径面积比下与两种钢网类型的相互作用。
印刷质量标准
评估打印质量使用了两个关键指标：转移效率 (TE) 和变异系数 (CV)。稳健的印刷工艺定义为 TE 至少为 80%，CV 为 10% 或更低。这些基准有助于确保焊膏应用的一致性和可靠性。我们重点关注面积比 (AR) 为 0.50 至 0.75 的印刷特征，因此在使用 4mil (100μm) 箔时，我们关注的特征尺寸为 8 至 12mils（200 - 300μm）。面积比和理论孔径体积（以立方密耳为单位）如表 1 所示。
垫子定义的影响
在原始研究和补充研究中都发现，焊盘定义对印刷质量有重大影响--阻焊焊盘（SMD）的沉积变化较小，但总体积较小；而非阻焊焊盘（NSMD）的沉积变化较大，但体积较大。在 0201 或 01005 芯片、LGA、BTC 或其他无引线封装上进行精细特征印刷时，限制锡膏沉积变化比增加锡膏用量更为重要。钢网孔径设计可以通过修改来增加沉积量，而不一致的沉积则是无法控制的责任。
图 1 说明了 SMD 和 NSMD 焊盘的效果。
在本研究中，我们选择使用 SMD 衬垫，以保持一致性，并观察最佳情况下的结果。
结果与分析
我们的研究结果表明，有涂层钢网和无涂层钢网在达到所需的 TE 和 CV 基准方面存在明显差异。在更大的孔径比范围内，涂层钢网一般都能达到更高的 TE。同样，对锡膏类型（T4 与 T5）的影响也进行了评估，结果表明，如图 2 和图 3 所示，涂覆钢网与 T4 锡膏的搭配是实现高 TE 和低 CV 的最佳组合。
比较简历结果
使用 T4 焊膏时，我们可以通过涂敷钢网在 AR 值为 0.50 时实现 CV 值为 10% 或更低的目标。但是，如果使用无涂层钢网，则要等到 AR 值为 0.63 时才能实现目标。使用有涂层钢网，T5 焊膏在 AR 值为 0.50 时就能成功，但使用无涂层钢网，则要到 AR 值为 0.56 时才能成功。因此，无论是使用 T4 还是 T5 焊膏，涂敷钢网都能获得更好的 CV 效果。
比较 TE 结果
使用无涂层钢网时，4 型焊膏在 0.50 AR 上既达不到 80% TE 截止值，也达不到 10% CV 截止值。在 0.56 AR 上勉强达到 TE 基准，但 CV 高得令人无法接受。5 型在两个模板的所有 AR 上都达到了 ≥ 80% TE 标准，但在 0.50 时，如果没有纳米涂层的帮助，则无法达到 CV 基准。同样，无论是使用 T4 还是 T5 焊膏，涂层钢网都能产生更好的结果。
当叠加结果时，使用纳米涂层钢网印刷的 T4 浆料在所有测试的 AR 值下都符合印刷质量标准，并且在 AR 值为 0.63 及以上时与 T5 浆料的性能几乎相同。此外，即使无涂层钢网达到了基准，其变化仍是有涂层钢网的两倍。
另一个观察结果是纳米涂层对 TE 的影响：在低 AR 范围内，纳米涂层会产生增效作用，但在高 AR 范围内则不会。这意味着我们可以在保持大面积印刷稳定的同时，始终期望在精细特征印刷上获得更多浆料。
结论和建议
虽然涂层钢网的成本较高，但必须权衡其为印刷工艺带来的好处，尤其是在大批量或高精度应用中。通过减少印刷变化和提高 TE，涂层钢网可以降低缺陷率和返工成本。
最初发表于《电路组装.