第4章 焊锡膏与贴片胶印刷4.1 焊锡膏印刷工艺4.1.1 回流焊工艺焊料供给方法 1.焊锡膏法 将焊锡膏涂敷到P
CB焊盘图形上，是回流焊工艺中最常用的方法。焊锡膏涂敷方式有两种：注射滴涂法和印刷涂敷法。注射滴涂法主要应用在新产品的研制或小批量
产品的生产中，可以手工操作。 印刷涂敷法又分直接印刷法（也叫模板漏印法或漏板印刷法）和非接触印刷法（也叫丝网印刷法）两
种类型，直接印刷法是目前高档设备广泛应用的方法。 2.预敷焊料法 预敷焊料法也是回流焊工艺中经常使用的施放
焊料的方法。在某些应用场合，可以采用电镀法和熔融法，把焊料预敷在元器件电极部位的引线上或是PCB的焊盘上。 3.预形成
焊料法预形成焊料是将焊料制成各种形状，如片状、棒状、微小球状等预先成形的焊料，焊料中可含有助焊剂。4.1.2 焊锡膏印刷机及其结构
1. 焊锡膏印刷机的分类 焊锡膏印刷机是用来印刷焊锡膏或贴片胶的，其功能是将焊锡膏或贴片胶正确地漏印到P
CB相应的位置上。 按自动化程度，焊锡膏印刷机可分为三个档次：手动、半自动和全自动印刷机。半自动和全自动印刷机可以根据
具体情况配置各种功能，以便提高印刷精度。例如：视觉识别功能、调整电路板传送速度功能、工作台或刮刀45°角旋转功能（适用于窄间距元器
件），以及二维、三维检测功能等。手动焊锡膏印刷机 全自动焊锡膏印刷机 2. 焊锡膏印刷机的结构 1）夹持
PCB基板的工作台：包括工作台面、真空夹持或板边夹持机构、工作台传输控制机构。 2）印刷头系统：包括刮刀、刮刀固定机构
、印刷头控制系统等。 3）丝网或模板及其固定机构。 4）全自动印刷机通常装有光学对中系统，通过对PCB和模
板上对中标志（Mark 基准点）的识别，可以自动实现模板窗口与PCB焊盘的自动对中，印刷机重复精度达±0.01mm(6δ)。
5）为保证印刷精度而配置的其他选件：如干、湿和真空吸擦板系统以及二维、三维测量系统等。 在配有PCB自动装载系
统后，能实现全自动运行。但印刷机的多种工艺参数，如刮刀速度、刮刀压力、丝网或模板与PCB之间的间隙仍需人工设定。 3.印
刷机的主要技术指标 1）最大印刷面积：根据最大的PCB尺寸确定。 2）印刷精度：根据印制板组装密度和元器件引脚
间距的最小尺寸 确定，一般要求达到±0.025 mm。 3）重复精度：一般为±10 μm。 4）印刷速度
：根据产量要求确定。4.1.3 焊锡膏的印刷方法 1.焊锡膏印刷的模板及丝网 （1）模板。模板(Stenc
ils)，又称漏板或网板，它用来定量分配焊锡膏，是焊锡膏印刷的关键工具之一。 模板的外框是铸铝框架（或铝方管焊接而成
），中心是金属模板，框架与模板之间依靠丝网相连接，呈“刚一柔一刚”的结构。这种结构确保金属模板既平整又有弹性，且使用时能紧贴PCB
表面。铸铝框架上备有安装孔，供印刷机上装夹之用。通常模板上的图形离模板的外边约50mm，以方便印刷机刮刀头运行。丝网的宽度为30～
40mm，以保证模板在使用中有一定的弹性。 常用做模板的金属材料有锡磷青铜和不锈钢两种。锡磷青铜模板价格较低，材料易得
，特别是窗口壁光滑，便于漏印焊膏，但使用寿命不及不锈钢模板者；不锈钢模板坚固耐用，寿命长，但窗口壁不够光滑，不利于漏印焊膏，价格也
较高。目前这两类材料制造的模板均有采用，但以不锈钢模板较为常见。图4-3 印刷模板的结构a) “刚-柔-刚”结构模板 b)
全金属结构模板 c) 实物照片 （ 2）丝网。非接触式丝网印刷法是传统的方法，早期曾普遍采用，因此目前很多地方
仍习惯上将焊锡膏印刷称为丝印。丝网材料有尼龙丝、真丝、聚酯丝和不锈钢丝等，可用于SMT焊锡膏印刷的是聚酯丝和不锈钢丝。用乳剂涂敷到
丝网上，只留出印刷图形的开口网目，就制成了非接触式印刷涂敷法所用的丝网。 制作丝网的费用低廉，但由于丝网制作的漏板窗口
开口面积始终被丝本身占用一部分，即开口率达不到100%，而且印刷焊锡膏的图形精度不高；此外，丝网漏板的使用寿命也远远不及金属模板，
只适用于大批量生产的一般SMT电路板，现在基本上已被淘汰。 2.漏印模板印刷法的基本原理 将PCB板放在工
作支架上，由真空泵或机械方式固定，将已加工有印刷图形的漏印模板在金属框架上绷紧，模板与PCB表面接触，镂空图形网孔与PCB上的焊盘
对准，把焊锡膏放在漏印模板上，刮刀从模板的一端向另一端推进，同时压刮焊锡膏通过模板上的镂空图形网孔漏印（沉积）到PCB的焊盘上。刮
刀双向刮锡，焊锡膏图形比较饱满，高档的SMT印刷机一般有A、B两个刮刀：当刮刀从右向左移动时，刮刀A上升，刮刀B下降，B压刮焊锡膏
；当刮刀从左向右移动时，刮刀B上升，刮刀A下降，A压刮焊锡膏。两次刮锡后，PCB与模板脱离（PCB下降或模板上升），完成焊锡膏印刷
过程。 漏印模板印刷的特征是： 1）模板和PCB表面直接接触。 2）刮刀前方的焊锡膏颗粒沿刮刀
前进的方向滚动。 3）漏印模板离开PCB表面的过程中，焊锡膏从漏孔转移到PCB表面上。 图4-4 漏印模板印刷法的基
本原理 3.丝网印刷涂敷法的基本原理 丝网材料有尼龙丝、真丝、聚酯丝和不锈钢丝等，可用于SMT焊锡膏印
刷的是聚酯丝和不锈钢丝。用乳剂涂敷到丝网上，只留出印刷图形的开口网目，就制成了非接触式印刷涂敷法所用的丝网。将PCB固定在工作支架
上，将印刷图形的漏印丝网绷紧在框架上并与PCB对准，将焊锡膏放在漏印丝网上，刮刀从丝网上刮过去，压迫丝网与PCB表面接触，同时压刮
焊锡膏通过丝网上的图形印刷到PCB的焊盘上。 1）丝网印刷具有以下特征： 2）丝网和PCB表面隔开一小
段距离。 3）刮刀前方的焊锡膏颗粒沿刮板前进的方向滚动。 4）丝网从接触到脱开PCB表面的过程中，焊锡膏
从网孔转移到PCB表面上。 5）刮刀压力、刮动间隙和刮刀移动速度是保证印刷质量的重要参数。图4-5 丝网印刷涂敷法4
.1.4 焊锡膏印刷工艺流程 1.印刷前准备工作 1）检查印刷工作电压与气压；熟悉产品的工艺要求。
2）确认软件程序名称是否为当前生产机种，版本是否正确。 3）检查焊锡膏：检查焊锡膏的制造日期，是否在出
厂后6个月之内，品牌型号规格是否符合当前生产要求；是否密封（保存条件2～10 ℃），若采用模板印刷，焊锡膏粘度应为900～1400
Pa·s，最佳为900Pa·s，从冰箱中取出后应在室温下恢复至少2h，出冰箱后24h之内用完；新启用的焊锡膏应在罐盖上记下开启日期
和使用者姓名。 4）焊锡膏搅拌：焊锡膏使用前要用焊锡膏搅拌机或人工充分搅拌均匀。机器搅拌时间为1～3m
in，人工搅拌时，使用防静电锡膏搅拌刀，顺时针匀速搅拌2～4min；搅拌过的焊锡膏必须表面细腻，用搅刀挑起焊锡膏，焊锡膏可匀速落下
，且长度保持在5 cm左右。 5）检查PCB是否正确，有无用错或不良。阅读PCB产品合格证，如PCB制造日期大于6个月
应对PCB进行烘干处理（在125℃温度下烘干4h），通常在前一天进行。 6）检查模板是否与当前生产的PCB一致，窗口
是否堵塞，外观是否良好。 图4-6 焊锡膏搅拌机 a) 焊锡膏搅拌机的照片 b)内部结构 2.调整印刷工作参数
接通电源、气源后，印刷机进入开通状态（初始化），对新生产的PCB，首先要输入PCB长、宽、厚以及定位识别标志（Mark
）的相关参数，同时还应输入印刷机各工作参数：印刷行程、刮刀压力、刮刀运行速度、PCB高度、模板分离速度、模板清洗次数与方法等相关参
数。相关参数设定好后，即可放入模板，使模板窗口位置与PCB焊盘图形位置保持在一定范围之内(机器能自动识别)，同时安装刮刀，进行试运
行，此时应调节PCB与模板之间的间隙，通常应保持在“零距离”。 3.印刷焊锡膏 正式印刷焊锡膏时应注意
下列事项：焊锡膏的初次使用量不宜过多，一般按PCB尺寸来估计，参考量如下：A5幅面约200g；B5幅面约300g；A4幅面约350
g；在使用过程中，应注意补充新焊锡膏，保持焊锡膏在印刷时能滚动前进。注意印刷焊锡膏时的环境质量：无风、洁净、温度23±3℃，相对湿
度＜70%。 4.印刷质量检验 对于模板印刷质量的检测，目前采用的方法主要有目测法、二维检测／三
维检测（自动光学检测，AOI）。在检测焊锡膏印刷质量时，应根据元件类型采用不同的检测工具和方法，采用目测法(带放大镜)，适用不含细
间距QFP器件或小批量生产，其操作成本低，但反馈回来的数据可靠性低，易遗漏，当印刷复杂PCB，如电脑主板时，最好采用基于视觉传感器
与计算机视觉研究基础上的视觉检测系统，并最好是在线测试，可靠性可以达到100%。 检验标准的原则：有细间距QFP
时(0.5mm)，通常应全部检查。当无细间距QFP时，可以抽检。 检验标准：按照企业制定的企业标准或ST／T10670
—1995以及IPC标准。 不合格品的处理：发现有印刷质量时，应停机检查，分析产生的原因，采取措施加以改进，凡QFP焊
盘不合格者应用无水酒精清洗干净后重新印刷。 5.结束 当一个产品完工或结束一天工作时，必须将模
板、刮刀全部清洗干净，若窗口堵塞，千万勿用坚硬金属针划捅，避免破坏窗口形状。焊锡膏放入另一容器中保存，根据情况决定是否重新使用。模
板清洗后应用压缩空气吹干净，并妥善保存在工具架上，刮刀也应放入规定的地方并保证刮刀头不受损。 工作结束应让机器退回关
机状态，并关闭电源与气源，同时应填写工作日志表和进行机器保养工作。4.1.5 印刷机工艺参数的调节 1.刮刀的夹角
刮刀的夹角影响到刮刀对焊锡膏垂直方向力的大小，通过改变刮刀角度可以改变所产生的压力。刮刀角度的最佳设定应在45～60°范
围内进行，此时焊锡膏有良好的滚动性。 2.刮刀的速度 刮刀速度快，焊锡膏所受的力也大。但如果刮刀速度
过快，焊锡膏不能滚动而仅在印刷模板上滑动。最大的印刷速度应保证QFP焊盘焊锡膏印刷纵横方向均匀、饱满，通常当刮刀速度控制在20～4
0mm/s时，印刷效果较好。有的印刷机具有刮刀旋转45°的功能，以保证细间距QFP印刷时四面焊锡膏量均匀。 3.刮刀
的压力 刮刀的压力即通常所说的印刷压力，印刷压力不足会引起焊锡膏刮不干净且导致PCB上焊锡膏量不足，如果印刷压力过大
又会导致模板背后的渗漏，同时也会引起丝网或模板不必要的磨损。理想的刮刀速度与压力应该以正好把焊锡膏从钢板表面刮干净为准。
4.刮刀宽度 如果刮刀相对于PCB过宽，那么就需要更大的压力、更多的焊锡膏参与其工作，因而会造成焊锡膏的浪
费。一般刮刀的宽度为PCB长度加上50mm左右为最佳。 5.印刷间隙 采用漏印模板印刷时，通常保持PCB
与模板零距离，部分印刷机器还要求PCB平面稍高于模板的平面，调节后模板的金属模板微微被向上撑起，但此撑起的高度不应过大，否则会引起
模板损坏，从刮刀运行动作上看，刮刀在模板上运行自如，既要求刮刀所到之处焊锡膏全部刮走，不留多余的焊锡膏，同时刮刀不应在模板上留下划
痕。 6.分离速度 焊锡膏印刷后，钢板离开PCB的瞬时速度也是关系到印刷质量的参数，其调节能力也是体现印
刷机质量好坏的参数，在精密印刷中尤其重要。早期印刷机采用恒速分离，先进的印刷机其钢板离开焊锡膏图形时有一个微小的停留过程，以保证获
取最佳的印刷图形。4.1.9 焊锡膏印刷质量分析 1.导致焊锡膏不足的主要因素 ① 印刷机工作时，没有及时
补充添加焊锡膏。 ② 焊锡膏品质异常，其中混有硬块等异物。 ③ 以前未用完的焊锡膏已经过期，被二次使用。
④ 电路板质量问题，焊盘上有不显眼的覆盖物，例如被印到焊盘上的阻焊剂。 ⑤ 电路板在印刷机内的固定夹持松动
。 ⑥ 焊锡膏漏印网板薄厚不均匀。 ⑦ 焊锡膏漏印网板或电路板上有污染物。 ⑧ 焊锡膏刮刀损坏
、网板损坏。 ⑨ 焊锡膏刮刀的压力、角度、速度以及脱模速度等设备参数设置不合适。 ⑩ 焊锡膏印刷完成后，被
人为因素不慎碰掉。 2.导致焊锡膏粘连的主要因素 可以考虑以下几个方面： ① 电路板的设
计缺陷，焊盘间距过小。 ② 网板问题，镂孔位置不正。 ③ 网板未擦拭洁净。 ④ 网板问题
使焊锡膏脱模不良。 ⑤ 焊锡膏性能不良，粘度、坍塌不合格。 ⑥ 电路板在印刷机内的固定夹持松动。
⑦ 焊锡膏刮刀的压力、角度、速度以及脱模速度等设备参数设置不合适。 ⑧ 焊锡膏印刷完成后，被人为因素挤压粘
连。3.导致焊锡膏印刷整体偏位的主要因素① 电路板上的定位基准点不清晰。② 电路板上的定位基准点与网板的基准点没有对正。③ 电路板
在印刷机内的固定夹持松动。定位顶针不到位。④ 印刷机的光学定位系统故障。⑤ 焊锡膏漏印网板开孔与电路板的设计文件不符合。4.导致印
刷焊锡膏拉尖的主要因素① 焊锡膏粘度等性能参数有问题。② 电路板与漏印网板分离时的脱模参数设定有问题。③ 漏印网板镂孔的孔壁有毛刺
。4.2.1 贴片胶的涂敷 1. 贴片胶的涂敷方法 （1）点滴法。这种方法是用针头从容器里蘸取一滴贴片胶，
把它点涂到电路基板的焊盘之间或元器件的焊端之间。点滴法只能手工操作，效率很低，要求操作者非常细心，还要特别注意避免涂到元器件的焊盘
上导致焊接不良。 （2）注射法。注射法既可以手工操作，又能够使用设备自动完成。手工注射贴片胶，是把贴片胶装入注射器，靠手
的推力把一定量的贴片胶从针管中挤出来。使用设备时，在贴片胶装入注射器后，应排空注射器中的空气，避免胶量大小不匀、甚至空点。
大批量生产中使用的由计算机控制的点胶机工作原理如图4-10所示。图4-10a是根据元器件在电路板上的位置，通过针管组成的注射
器阵列，靠压缩空气把贴片胶从容器中挤出来，胶量由针管的大小、加压的时间和压力决定。图4-10b是把贴片胶直接涂到被贴装头吸住的元器
件下面，再把元器件贴装到电路板指定的位置上。图4-10 自动点胶机的工作原理示意图 （3）贴片胶印刷法。用漏印的方法把
贴片胶印刷到电路基板上，这是一种成本低、效率高的方法，特别适用于元器件的密度不太高，生产批量比较大的情况，和印刷焊锡膏一样，可以使
用不锈钢薄板或薄铜板制作的模板或采用丝网来漏印贴片胶。 采用印刷法工艺的关键是电路板在印刷机上必须准确定位，保证贴片胶
涂敷到指定的位置上，要特别注意避免贴片胶污染焊接面，影响焊接效果。 点胶机的功能还可以用SMT自动贴片机来实现：把贴片
机的贴装头换成内装贴片胶的点胶针管，在计算机程序的控制下，把贴片胶高速逐一点涂到印制板的焊盘上。 2.贴片胶的固化
在涂敷贴片胶的位置贴装元器件以后，需要固化贴片胶，把元器件固定在电路板上，固化贴片胶可以采用多种方法，根据贴片胶的类型，
比较典型的方法有三种： （1）用电热烘箱或红外线辐射，对贴装了器件的电路板加热一定时间。 （2）在粘合剂中混合添加
一种硬化剂，使粘接了元器件的贴片胶在室温中固化，也可以通过提高环境温度加速固化。 （3）采用紫外线辐射固化贴片胶。4.2.
2 贴片胶涂敷工序及技术要求 1.装配流程中的贴片胶涂敷工序 在元器件混合装配结构的电路板生产中，涂敷贴片
胶是重要的工序之一，它与前后工序的关系如图4-12所示，其中，图a是先插装引线元器件，后贴装SMT元器件的方案；图b是先贴装SMT
元器件,后插装引线元器件的方案 比较这两个方案，后者更适合用自动生产线进行大批量生产。图4-12 贴片胶涂敷工序
2.涂敷贴片胶的技术要求 由于贴片胶有通过光照固化和加热固化两种不同类型，因此涂敷技术要求也不相同，如图4-13所
示。图a表示光固型贴片胶的涂敷位置，由图可见贴片胶至少应该从元器件的下面露出一半，才能被光照射而实现固化；图b是热固型贴片胶的涂敷
位置，因为采用加热固化的方法，所以贴片胶可以完全被元器件覆盖。 贴片胶滴的大小和胶量，要根据元器件的尺寸和重量来确定，
以保证足够的粘结强度为准：小型元件下面一般只点涂一滴贴片胶，体积大的元器件下面可以点涂多个胶滴或一个比较大的胶滴，如图4-14所示
；胶滴的高度应该保证贴装元器件以后能接触到元器件的底部；胶滴也不能太大，要特别注意贴装元器件后不要把胶挤压到元器件的焊端和印制板的
焊盘上，造成妨碍焊接的污染。图4-13 贴片胶的点涂位置图4-14 贴片胶滴的大小和胶量4.2.3 使用贴片胶的注意事项
（1）储存。购回的贴片胶应放于5℃以下的冰箱内低温密封保存。并做好登记工作，注意生产日期和使用寿命。 （2）使用。
使用时从冰箱取出后，应在室温下恢复2～3h左右，使其与室温平衡后再打开容器，以防止贴片胶结霜吸潮。使用时应注意贴片胶的型号和粘度，
对新换上的贴片胶，注意跟踪首件产品，观察并确认其实际性能。 （3）需要分装的，应该用清洁的注射管灌装，灌装不超过2/3体
积并进行脱气泡处理。不要将不同型号、不同厂家的胶互相混用，更换品种时，一切与胶接触的工具都应彻底清洗干净。 （4）贴片胶
用量应控制适当，用量过少会使粘接强度不够，波峰焊时易丢失元器件，用量过多会使贴片胶流到焊盘上，妨碍正常焊接，给维修工作带来不便。
（5）点好胶的PCB应及时贴片并固化，遇到特殊情况应暂停点胶，以防PCB上胶点吸收空气中的水汽与尘埃，导致贴片质量下降。
（6）清洗。在生产中，特别是更换胶种或长时间使用后都应清洗注射筒等工具，特别是针嘴。通常应将针嘴等小型物品分类处理，金
属针嘴应浸泡在广口瓶中，瓶内放专用清洗液或丙酮、甲苯及其混合物并不断摇摆，均有良好的清洗能力。注射筒等也可浸泡后用毛刷及时清洗，配
合压缩空气、无尘纸清洗擦拭干净。无水乙醇对未固化的胶也有良好的清洗能力，且对环境无污染。 （7）返修。对需要返
修的元器件（已固化）可用热风枪均匀地加热元件，如已焊接完成则要增加温度使焊点熔化，并及时用镊子取下元件，大型的IC需要维修站加热，
去除元件后仍应在热风枪配合下用小刀慢慢铲除残胶，操作过程中注意不要将PCB铜条破坏。需要时再重新点胶，用热风枪局部固化（应保证加热
温度和时间。 4.2.4 点胶工艺中常见的缺陷与解决方法 1.拉丝／拖尾 原因。拉丝／拖尾是点胶中常见
的缺陷,产生的原因常见有胶嘴内径太小、点胶压力太高、胶嘴离PCB的间距太大、贴片胶过期或品质不好、贴片胶粘度太高、从冰箱中取出后未
能恢复到室温、点胶量太大等。 解决方法。针对以上原因改换内径较大的胶嘴；降低点胶压力；调节“止动”高度；换胶，选择适
合粘度的胶种；贴片胶从冰箱中取出后应恢复到室温（4h）再投入生产；调整点胶量。 2.胶嘴堵塞 原因。故障
现象是胶嘴出胶量偏少或没有胶点出来。产生原因是针孔内未完全清洗干净；贴片胶中混入杂质，有堵孔现象；不相容的胶水相混合。
解决方法：换清洁的针头；换质量好的贴片胶；贴片胶牌号不应搞错。 3.空打 原因。现象是只有点胶动作，却无出
胶量。产生原因是贴片胶混入气泡；胶嘴堵塞。 解决方法：注射筒中的胶应进行脱气泡处理（特别是自己装的胶），按胶嘴堵塞方法
处理。 4.元器件移位 贴片胶固化后元器件移位，严重时元器件引脚不在焊盘上。 原因。贴片胶出胶量不均匀，例如片式元件两点胶水中一个多一个少；贴片时元件移位或贴片胶初粘力低；点胶后PCB放置时间太长胶水半固化。 解决方法：检查胶嘴是否有堵塞，排除出胶不均匀现象；调整贴片机工作状态；换胶水；点胶后PCB放置时间不应太长（短于4h）。 5.波峰焊后会掉片 固化后，元器件粘结强度不够，低于规定值，有时用手触摸会出现掉片。 原因。产生原因是因为固化工艺参数不到位，特别是温度不够，元件尺寸过大，吸热量大；光固化灯老化；胶水量不够；元件／PCB有污染。 解决办法：调整固化曲线，特别提高固化温度，通常热固化胶的峰值固化温度很关键，达到峰值温度易引起掉片。对光固胶来说，应观察光固化灯是否老化，灯管是否有发黑现象；胶水的数量和元件／PCB是否有污染都是应该考虑的问题。 6.固化后元件引脚上浮／移位 这种故障的现象是固化后元件引脚浮起来或移位，波峰焊后锡料会进入焊盘下，严重时会出现短路、开路。 原因。产生原因主要是贴片胶不均匀、贴片胶量过多或贴片时元件偏移。 解决办法：调整点胶工艺参数；控制点胶量；调整贴片工艺参数。 图4-15固化后元件引脚上浮／移位a)固化后正确的形态 b)引脚上浮/移位 |
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