作者：薛廣輝

成熟的印刷工藝仍然會(huì)產(chǎn)生印刷不良，常見的印刷不良種類有：漏印與少錫、印刷拉尖、印刷短路、印刷多錫、粉化、錫珠、坍塌、異物、屋頂型不良、馬鞍形不良、冰凌型不良等。每種不良的機(jī)理各異，筆者匯整如下供讀者參考。

1. 漏印與少錫

錫膏印刷過程中，漏印與少錫是最常見的缺陷現(xiàn)象，也是不可妥協(xié)的不良種類。少錫與漏印相關(guān)又不能等同，嚴(yán)重的少錫也被稱作漏印，但完全的漏印并不能喚作少錫。圖1.1-1漏印與少錫

常見的漏印與少錫現(xiàn)象，多為印刷脫膜時(shí)鋼板孔內(nèi)錫膏不能有效脫離所致，圖1.1-2漏印之鋼板狀態(tài)。導(dǎo)致鋼板孔內(nèi)錫膏不能有效脫離的原因，常見的有：?錫粉形狀與尺寸不合理，錫粉不圓，呈不規(guī)則形狀。圓形的錫粉顆粒利于錫膏滾動(dòng)填充進(jìn)入鋼板開孔內(nèi)，異形的錫粉不利于錫膏填充。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，錫膏內(nèi)錫粉長軸/短軸應(yīng)小于1.2，超出此規(guī)范的視為不規(guī)則錫粉。圖1.1-3錫粉形狀。?錫粉粒徑與鋼板開孔尺寸不匹配，不滿足五球法則。鋼板開孔最小尺寸決定了可以使用的錫粉最大粒徑，行業(yè)一般要求遵守五球法則。五球法則使用時(shí)，一般以錫粉標(biāo)稱粒徑的最大尺寸計(jì)算，如Type3錫膏，國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定錫粉粒徑為25μm~45μm, 如果使用Type3錫粉錫膏，則根據(jù)五球法則45μmx5=225μm, 鋼板開孔最小尺寸需大于225μm;同理，Type 4錫膏錫粉粒徑標(biāo)稱值20μm~38μm, 則使用4號(hào)粉的錫膏，鋼板開孔最小尺寸38μmx5=190μm; 5號(hào)粉錫膏15μm~25μm, 最小鋼板開孔尺寸25μmx5=125μm, 鋼板開孔80μm方孔則無法使用。鋼板開孔最小130μm方孔則可以使用。?鋼板厚度與開孔尺寸不匹配，不滿足開孔面積比原則。相同的鋼板開孔尺寸，鋼板厚度越大越不利于印刷脫膜。行業(yè)內(nèi)一般要求遵守的鋼板開孔面積比如圖1.1-4鋼板開孔面積比說明。方孔、圓孔、橢圓孔、長不大于5倍寬的長方形孔均可以此規(guī)則計(jì)算。面積比常用來計(jì)算鋼板厚度，或計(jì)算鋼板開孔尺寸，例某產(chǎn)品上有01005元件，已知鋼板厚度75μm，計(jì)算方形開孔那個(gè)邊長，LxL / 4Lx75 ≥0.66, 算得L≥200μm?鋼板孔壁粗糙度超標(biāo)，影響錫膏脫膜，導(dǎo)致錫膏漏印或少錫。業(yè)界常見的鋼板制造方案有三種：蝕刻鋼板、激光切割鋼板、電鑄鋼板。其中蝕刻鋼板基本退出主流市場(chǎng)；電鑄鋼板因制造周期長、成本高主要應(yīng)用于高端、高精密印刷領(lǐng)域；最常用的是激光切割鋼板。激光切割鋼板基本原理是使用高能量激光束將不銹鋼片熔穿達(dá)成切割的目的（筆者曾有篇文章講解激光切割鋼板機(jī)理與品質(zhì)控制,感興趣的同仁可參考往期文章），高頻間歇發(fā)射的激光束打在不銹鋼片上形成類似于手工鉆打孔的效果，形成的孔壁如圖1.1-5 激光切割鋼板孔壁形貌。粗糙的孔壁不利于印刷時(shí)填充在孔內(nèi)的錫膏脫離，易出現(xiàn)印刷少錫、漏印現(xiàn)象。SMT工廠出現(xiàn)漏印、少錫時(shí)，業(yè)者需檢查是否定點(diǎn)漏印少錫，并檢查漏印少錫對(duì)應(yīng)的鋼板開孔內(nèi)是否存在孔壁粗糙現(xiàn)象。 ?錫膏粘度超標(biāo)，錫膏粘度超標(biāo)意味著鋼板孔內(nèi)填充錫膏困難，填充到孔內(nèi)的高粘度錫膏難以脫出。業(yè)界常常有同仁提出錫膏發(fā)干、印刷少錫異常，其本質(zhì)就是錫膏粘度超標(biāo)所致。每種品牌的錫膏都有其物理特性，粘度大、易發(fā)干的錫膏不適合密間距元件印刷制程，但可用于大尺寸產(chǎn)品如家電產(chǎn)業(yè)使用，其產(chǎn)品上元件尺寸大，鋼板開孔尺寸大，有利于錫膏脫膜。 ‘ 鋼板孔內(nèi)有異物如擦拭紙屑 透明膠殘?jiān)?。生產(chǎn)過程中，PCB板面殘留塑料膜、透明膠帶、錫箔紙屑、鋼板擦拭紙屑等異物時(shí)，異物塞在鋼板孔內(nèi)，不利于印刷脫膜，導(dǎo)致少錫漏印，圖1.1-6 異物導(dǎo)致的漏印?！摪彘_孔尺寸不合理，與PCB焊盤不匹配導(dǎo)致的漏印與少錫，最常見的是NSMD焊盤鋼板開孔擴(kuò)孔后錫膏印刷少錫，這是業(yè)界典型的印刷不良誤區(qū)&盲區(qū)，筆者有專題課程講解此異?，F(xiàn)象，且此現(xiàn)象在HDI板上愈演愈烈，其本質(zhì)是PCBA工藝人員對(duì)印刷制程的認(rèn)知存在誤解。有此困擾的同仁，可參考此專題課程，將認(rèn)知盲區(qū)補(bǔ)上。 “錫膏變質(zhì)，錫粉顆粒內(nèi)混有錫餅，錫膏錫粉顆粒應(yīng)呈球形，當(dāng)錫粉顆粒存包裝、儲(chǔ)、運(yùn)輸、使用不當(dāng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)結(jié)塊、壓扁變形等異常狀況，影響印刷脫膜?！庇∷⒐に噮?shù)不當(dāng)，PCB未貼緊鋼板，錫膏未能與PCB焊盤良好接觸，脫膜時(shí)無法有效將孔內(nèi)錫膏帶出，產(chǎn)生漏印少錫異常。?印刷工藝管控不良，刮刀太長，錫膏長時(shí)間刮印導(dǎo)致發(fā)干、粘度升高；錫膏添加過多，錫膏滾動(dòng)時(shí)粘在刮刀座底部，以上兩個(gè)因素同時(shí)作用，導(dǎo)致印刷漏印。當(dāng)然錫膏漏印的機(jī)理很多，如大尺寸MOSFET接地焊盤位置，開孔尺寸大，常常出現(xiàn)局部印刷錫膏厚度不足現(xiàn)象，呈典型的泡狀結(jié)構(gòu)，其主要機(jī)理為刮刀提起時(shí)錫膏粘在刮刀上，掉落卷裹氣體形成氣泡。實(shí)際效果不良真因請(qǐng)參考視頻課《印刷工藝管理盲區(qū)及誤區(qū)》。至于印刷時(shí)鋼板上錫膏刮不干凈影響印刷脫膜，通常不會(huì)導(dǎo)致少錫及漏印，且PCBA同仁很容易察覺并改善，筆者不在此畫蛇添足、贅言厭人。

2. 印刷拉尖

典型的印刷拉尖如圖2.1-印刷拉尖。 印刷拉尖的本質(zhì)是錫膏印刷脫膜時(shí)，孔內(nèi)錫膏無法順利脫出，被孔壁、頂部錫膏、異物阻擋，脫膜時(shí)間不一致，形成拉尖狀態(tài)，早期被稱為狗耳朵。影響錫膏印刷拉尖的因素有：?錫膏印刷鋼板刮不干凈，導(dǎo)致脫膜時(shí)殘留在鋼板上的錫膏與孔內(nèi)填充錫膏互粘，拉尖。此現(xiàn)象可以通過優(yōu)化刮刀壓力、確保刮印干凈改善。?鋼板開孔內(nèi)殘留擦拭紙毛屑，影響脫膜拉尖，一般是鋼板擦拭紙用錯(cuò)面（錯(cuò)將木漿面用作擦拭面，正確的是使用化纖面擦拭）所致，或者是擦拭紙品質(zhì)不合格所致。另一個(gè)誤區(qū)是部分工廠要求人工定時(shí)擦拭鋼板，但未配置無塵布，而使用鋼板擦拭紙或普通擦拭紙擦拭導(dǎo)致殘留木纖維影響印刷脫膜。?鋼板孔壁粗糙度超標(biāo)同樣會(huì)導(dǎo)致印刷脫膜不良，形成拉尖現(xiàn)象。此現(xiàn)象可以使用3D顯微鏡檢查歸納不用孔壁品質(zhì)確認(rèn)，建議納入企業(yè)鋼板進(jìn)料檢驗(yàn)管理。?錫膏粘度超標(biāo)，脫膜時(shí)無法順利脫出導(dǎo)致拉尖異常。此現(xiàn)象可以通過觀察鋼板上錫膏狀態(tài)或測(cè)定錫膏粘度判定。?錫膏內(nèi)異物如錫餅、干錫膏殘?jiān)葘?dǎo)致脫膜異常，形成拉尖現(xiàn)象。人工操作不良可以通過觀察印刷機(jī)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)判定是否存在干錫膏殘?jiān)烊霗C(jī)率，具體請(qǐng)參考《印刷工藝管理盲區(qū)及誤區(qū)》視頻課程?！a膏變質(zhì)或品質(zhì)不合格，如錫粉粒徑超標(biāo)、粘度超標(biāo)、錫粉形狀不合格等，此類異?？梢酝ㄟ^觀察錫膏錫粉粒徑及形狀鑒定?！摪搴穸扰c開孔面積不合理導(dǎo)致脫膜困難，出現(xiàn)拉尖現(xiàn)象，基本原理與漏印少錫相同。“印刷參數(shù)不當(dāng)如PCB貼近力不足、刮刀壓力不足、鋼板張力不足等導(dǎo)致印刷脫膜拉尖。

3. 印刷短路

錫膏印刷短路不良，可以分為兩大類，印刷多錫與間距不足。眾所周知，相同的焊盤間距，錫膏厚度越厚，短路機(jī)率越大；相反，短路機(jī)率越小。這也是PCBA業(yè)者，鋼板開孔設(shè)計(jì)時(shí)，架橋?qū)挾扰c鋼板厚度的關(guān)系原則，如80μm厚的鋼板，架橋?qū)挾?.1mm是允收的，但100μm厚的鋼板，架橋?qū)挾韧ǔＴ?.13mm；150μm厚的鋼板，架橋?qū)挾燃s0.2mm。除此之外，印刷多錫導(dǎo)致短路的常見原因有：?鋼板底部異物導(dǎo)致印刷多錫，業(yè)者容易理解，也容易排查。如PCB拆包導(dǎo)致板面殘留吸附塑料、標(biāo)簽、透明膠、干燥劑粉末、錫箔紙碎屑、小元件等，錫膏印刷時(shí)PCB無法緊貼鋼板，導(dǎo)致錫膏印刷多錫，機(jī)理如圖3.1-1異物導(dǎo)致的印刷多錫。?鋼板擴(kuò)孔超標(biāo)，導(dǎo)致印刷多錫，同仁很容易理解，筆者不再贅述。?PCB阻焊厚度超標(biāo)導(dǎo)致印刷多錫。錫膏印刷時(shí)，PCB阻焊過厚支撐鋼板無法緊貼PCB pad,導(dǎo)致印刷多錫，此類現(xiàn)象在NSMD焊盤尤為明顯。圖3.3-1阻焊厚度影響錫膏印刷量。?PCB絲印厚度超標(biāo)導(dǎo)致印刷多錫，其基本原理與阻焊厚度超標(biāo)相同。圖3.4-1PCB絲印導(dǎo)致的錫膏印刷厚度超標(biāo)。?刮刀角度太小導(dǎo)致印刷多錫。印刷機(jī)刮刀角度與印刷時(shí)錫膏灌孔能力成反比，刮刀角度越小，錫膏灌孔能力越大，這在筆者《印刷制程解析》一書中有詳細(xì)解析。‘錫膏粘度太低到處流動(dòng)導(dǎo)致短路，此現(xiàn)象在自動(dòng)加錫制程中常見，另一個(gè)常見的場(chǎng)景是噴印錫膏制程。前者主要是自動(dòng)加錫膏時(shí)支裝錫膏存在分層現(xiàn)象，自動(dòng)加錫膏時(shí)錫粉顆粒與助焊膏混合不均勻，印刷時(shí)混合不均的錫膏流動(dòng)性過大，導(dǎo)致短路，圖3.6-1自動(dòng)加錫與短路異常。噴印錫膏本身的粘度較低，含助焊劑量大，錫膏抗垂流能力（成型能力）較差，容易流動(dòng)短路?！刍?yīng)導(dǎo)致印刷短路。粉化效應(yīng)導(dǎo)致的短路比較常見，機(jī)理主要是鋼板底部殘留有溶液，此溶液在印刷制程中轉(zhuǎn)移到PCB板面，錫膏錫粉顆粒滲入溶液內(nèi)出現(xiàn)粉化現(xiàn)象。圖3.7-1錫膏印刷粉化效應(yīng)。錫膏粉化效應(yīng)的出現(xiàn)，常見的是印刷機(jī)鋼板擦拭系統(tǒng)異常（擦拭溶劑噴涂不均勻）所致，偶有員工手動(dòng)擦拭導(dǎo)致鋼板底部殘留大量清洗劑現(xiàn)象。 “PCB品質(zhì)異常導(dǎo)致短路，如PCB焊盤尺寸不穩(wěn)定，導(dǎo)致NSMD焊盤合理的鋼板開孔與PCB實(shí)際焊盤不匹配出現(xiàn)印刷多錫現(xiàn)象；PCB阻焊偏移嚴(yán)重，導(dǎo)致短路如DQFN阻焊偏移，引起內(nèi)排、外排焊盤短路；PCB阻焊過厚或絲印過厚，PCB板面殘留環(huán)氧樹脂等影響印刷效果，噴錫板板面殘留錫餅影響印刷品質(zhì)等。”PCB與鋼板未貼近導(dǎo)致印刷多錫短路。?其它因素導(dǎo)致的短路異常，如鋼板架設(shè)不水平、印刷機(jī)軌道不水平、印刷機(jī)頂針高度不一致、印刷機(jī)制程布設(shè)不合理等均會(huì)導(dǎo)致印刷多錫短路。

4. 粉化  

錫膏粉化效應(yīng)是錫膏印刷時(shí)出現(xiàn)錫膏向四周擴(kuò)散的現(xiàn)象，其主要原因是印刷機(jī)溶劑噴涂異常導(dǎo)致原有的濕擦、干擦、真空擦效果變成永遠(yuǎn)是濕擦，自動(dòng)擦拭鋼板后鋼板底部殘留擦拭溶劑。圖4.1-1印刷機(jī)擦拭系統(tǒng)異常之溶劑噴涂不均勻。錫膏粉化效應(yīng)特征明顯，業(yè)者很容易辨別，一旦發(fā)生，直接觀察印刷機(jī)溶劑噴涂品質(zhì)即可明確判定。

5. 錫珠

印刷制程錫珠的形成機(jī)理常見的有：錫膏粉化、鋼板自動(dòng)擦拭品質(zhì)不合格、PCB洗板不徹底、印刷拉尖塌陷、錫膏助焊劑混合不均勻、鋼板擦拭紙使用不合格、印刷機(jī)轉(zhuǎn)產(chǎn)錫膏滴落污染支撐頂針&軌道&工作臺(tái)等。印刷制程錫珠的出現(xiàn)與沉金板金手指沾錫、金面沾錫機(jī)理相同，或者說二者基本等同。因此機(jī)理闡述涉及細(xì)節(jié)過多，筆者另外行文討論《金面金手指沾錫機(jī)理與對(duì)策》。

6. 坍塌

錫膏印刷制程中，坍塌是指冷坍塌概念。錫膏品質(zhì)鑒定內(nèi)容中，Slμmp有兩種試驗(yàn)，一是冷坍塌，也就是室溫駐留坍塌；另一種是熱坍塌，也就是加熱到錫膏塌陷溫度（溫度曲線中均溫區(qū)的起始溫度）以上時(shí)錫膏坍塌。兩者評(píng)估的內(nèi)容近似又不盡相同。冷坍塌是評(píng)估錫膏抗垂流能力，也就是保持形狀的能力，或者說是錫膏板在室溫條件下有效壽命的能力。熱坍塌是錫膏加熱到Tg點(diǎn)以上時(shí)，塌陷導(dǎo)致短路的風(fēng)險(xiǎn)控制能力。業(yè)界同仁說的印刷塌陷是指冷坍塌特性。一般而言，錫膏粘度越大，抗垂流能力越佳，冷坍塌效果越好，但粘度過大會(huì)影響印刷脫膜。錫膏研發(fā)者需在錫膏可印刷性與錫膏抗坍塌性二者之間取得平衡。理想的錫膏印刷效果與實(shí)際的印刷效果如圖6.1-1錫膏印刷成型效果。錫膏印刷存在塌陷是正?，F(xiàn)象，但錫膏的正常塌陷與錫膏粉化效應(yīng)是兩個(gè)不同概念，業(yè)者需明確區(qū)分對(duì)待。

7. 異物

印刷異物不良與車間5S管理有直接關(guān)系，常見的印刷異物種類有：（1）PCB或物料物料包裝帶碎屑； （2）干燥劑粉末； （3）透明膠碎屑； （4）不良標(biāo)簽及其碎屑； （5）老化的靜電膠皮碎屑； （6）老化的錫箔紙碎屑； （7）擦拭紙纖維； （8）干的錫膏顆粒； （9）SMT小元件； （10）PCB板面錫渣 ；（11）PCB板面樹脂殘留物； （12）車間落塵； （13）載具碎屑； （14）載具上脫落的助焊劑碎屑； （15）手套碎屑； （16）頭發(fā)； （17）物料料蓋膜等。

8. 屋頂型不良

錫膏印刷屋頂型不良如圖8.1-1屋頂型印刷不良。印刷屋頂型不良是錫膏印刷時(shí)由滾動(dòng)轉(zhuǎn)為滑動(dòng)的結(jié)果體現(xiàn)。與錫膏添加量過多有直接關(guān)系。正常的錫膏添加量，不超過刮刀片高度，一般保持在刮刀片高度的三分之二左右，管制界限為不得沾粘到管道底座。當(dāng)錫膏添加過量時(shí)，錫膏滾動(dòng)時(shí)沾粘到刮刀底座，錫膏由原來的滾動(dòng)變成為滑動(dòng)，導(dǎo)致錫膏填充鋼板開孔不充實(shí)，出現(xiàn)印刷一邊高一邊低現(xiàn)象。圖8.1-2屋頂型錫膏成因機(jī)理圖。

9. 馬鞍形不良

印刷錫膏馬鞍形不良如圖9.1-1馬鞍形印刷不良。馬鞍形印刷不良主要出現(xiàn)在大尺寸鋼板開孔焊盤上，形成機(jī)理與以下因素有關(guān)：刮刀剛性、刮刀壓力、鋼板開孔尺寸。其基本形成機(jī)理為：剛性不足的刮刀片，在較大的刮刀壓力作用下，陷入大尺寸鋼板開孔位置并將填充到開孔內(nèi)的錫膏挖出，形成馬鞍形形貌。改善此問題，需著手于刮刀片的剛性，如使用階梯刮刀片、使用彈簧鋼材質(zhì)刮刀片、降低刮刀壓力等。當(dāng)然，也可以通過鋼板開孔架橋改善處理。

10. 冰凌型不良

典型的冰凌型印刷不良如圖9.1-1冰凌型印刷異常。冰凌型印刷不良機(jī)理是錫膏脫膜時(shí)PCB未能及時(shí)將鋼板開孔內(nèi)錫膏帶出，導(dǎo)致脫膜出現(xiàn)錫膏拉伸現(xiàn)象，錫膏拉斷呈現(xiàn)印刷少錫現(xiàn)象；錫膏拉脫離焊盤表現(xiàn)為印刷漏??；最終將鋼板孔內(nèi)錫膏拉出，呈現(xiàn)為冰凌形貌。具體請(qǐng)參考筆者視頻專題課程《BGA印刷少錫之鋼板開孔設(shè)計(jì)誤區(qū)》。