作者：薛廣輝

成熟的印刷工藝仍然會產(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。少錫與漏印相關又不能等同，嚴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，多為印刷脫膜時鋼板孔內錫膏不能有效脫離所致，圖1.1-2漏印之鋼板狀態(tài)。導致鋼板孔內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填充進入鋼板開孔內，異形的錫粉不利于錫膏填充。行業(yè)標準規(guī)定，錫膏內錫粉長軸/短軸應小于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，一般以錫粉標稱粒徑的最大尺寸計算，如Type3錫膏，國際標準規(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錫膏錫粉粒徑標稱值20μm~38μm, 則使用4號粉的錫膏，鋼板開孔最小尺寸38μmx5=190μm; 5號粉錫膏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)則計算。面積比常用來計算鋼板厚度，或計算鋼板開孔尺寸，例某產(chǎn)品上有01005元件，已知鋼板厚度75μm，計算方形開孔那個邊長，LxL / 4Lx75 ≥0.66, 算得L≥200μm?鋼板孔壁粗糙度超標，影響錫膏脫膜，導致錫膏漏印或少錫。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；電鑄鋼板因制造周期長、成本高主要應用于高端、高精密印刷領域；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成切割的目的（筆者曾有篇文章講解激光切割鋼板機理與品質控制,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填充在孔內的錫膏脫離，易出現(xiàn)印刷少錫、漏印現(xiàn)象。SMT工廠出現(xiàn)漏印、少錫時，業(yè)者需檢查是否定點漏印少錫，并檢查漏印少錫對應的鋼板開孔內是否存在孔壁粗糙現(xiàn)象。 ?錫膏粘度超標，錫膏粘度超標意味著鋼板孔內填充錫膏困難，填充到孔內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，其本質就是錫膏粘度超標所致。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。 ‘ 鋼板孔內有異物如擦拭紙屑 透明膠殘渣等。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，異物塞在鋼板孔內，不利于印刷脫膜，導致少錫漏印，圖1.1-6 異物導致的漏印?！摪彘_孔尺寸不合理，與PCB焊盤不匹配導致的漏印與少錫，最常見的是NSMD焊盤鋼板開孔擴孔后錫膏印刷少錫，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常現(xiàn)象，且此現(xiàn)象在HDI板上愈演愈烈，其本質是PCBA工藝人員對印刷制程的認知存在誤解。有此困擾的同仁，可參考此專題課程，將認知盲區(qū)補上。 “錫膏變質，錫粉顆粒內混有錫餅，錫膏錫粉顆粒應呈球形，當錫粉顆粒存包裝、儲、運輸、使用不當時，會出現(xiàn)結塊、壓扁變形等異常狀況，影響印刷脫膜?！庇∷⒐に噮?shù)不當，PCB未貼緊鋼板，錫膏未能與PCB焊盤良好接觸，脫膜時無法有效將孔內錫膏帶出，產(chǎn)生漏印少錫異常。?印刷工藝管控不良，刮刀太長，錫膏長時間刮印導致發(fā)干、粘度升高；錫膏添加過多，錫膏滾動時粘在刮刀座底部，以上兩個因素同時作用，導致印刷漏印。當然錫膏漏印的機理很多，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，呈典型的泡狀結構，其主要機理為刮刀提起時錫膏粘在刮刀上，掉落卷裹氣體形成氣泡。實際效果不良真因請參考視頻課《印刷工藝管理盲區(qū)及誤區(qū)》。至于印刷時鋼板上錫膏刮不干凈影響印刷脫膜，通常不會導致少錫及漏印，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。 印刷拉尖的本質是錫膏印刷脫膜時，孔內錫膏無法順利脫出，被孔壁、頂部錫膏、異物阻擋，脫膜時間不一致，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，導致脫膜時殘留在鋼板上的錫膏與孔內填充錫膏互粘，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。?鋼板開孔內殘留擦拭紙毛屑，影響脫膜拉尖，一般是鋼板擦拭紙用錯面（錯將木漿面用作擦拭面，正確的是使用化纖面擦拭）所致，或者是擦拭紙品質不合格所致。另一個誤區(qū)是部分工廠要求人工定時擦拭鋼板，但未配置無塵布，而使用鋼板擦拭紙或普通擦拭紙擦拭導致殘留木纖維影響印刷脫膜。?鋼板孔壁粗糙度超標同樣會導致印刷脫膜不良，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確認，建議納入企業(yè)鋼板進料檢驗管理。?錫膏粘度超標，脫膜時無法順利脫出導致拉尖異常。此現(xiàn)象可以通過觀察鋼板上錫膏狀態(tài)或測定錫膏粘度判定。?錫膏內異物如錫餅、干錫膏殘渣等導致脫膜異常，形成拉尖現(xiàn)象。人工操作不良可以通過觀察印刷機現(xiàn)場狀態(tài)判定是否存在干錫膏殘渣混入機率，具體請參考《印刷工藝管理盲區(qū)及誤區(qū)》視頻課程?！a膏變質或品質不合格，如錫粉粒徑超標、粘度超標、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開孔面積不合理導致脫膜困難，出現(xiàn)拉尖現(xiàn)象，基本原理與漏印少錫相同?！坝∷?shù)不當如PCB貼近力不足、刮刀壓力不足、鋼板張力不足等導致印刷脫膜拉尖。

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，短路機率越大；相反，短路機率越小。這也是PCBA業(yè)者，鋼板開孔設計時，架橋寬度與鋼板厚度的關系原則，如80μm厚的鋼板，架橋寬度0.1mm是允收的，但100μm厚的鋼板，架橋寬度通常在0.13mm；150μm厚的鋼板，架橋寬度約0.2mm。除此之外，印刷多錫導致短路的常見原因有：?鋼板底部異物導致印刷多錫，業(yè)者容易理解，也容易排查。如PCB拆包導致板面殘留吸附塑料、標簽、透明膠、干燥劑粉末、錫箔紙碎屑、小元件等，錫膏印刷時PCB無法緊貼鋼板，導致錫膏印刷多錫，機理如圖3.1-1異物導致的印刷多錫。?鋼板擴孔超標，導致印刷多錫，同仁很容易理解，筆者不再贅述。?PCB阻焊厚度超標導致印刷多錫。錫膏印刷時，PCB阻焊過厚支撐鋼板無法緊貼PCB pad,導致印刷多錫，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絲印厚度超標導致印刷多錫，其基本原理與阻焊厚度超標相同。圖3.4-1PCB絲印導致的錫膏印刷厚度超標。?刮刀角度太小導致印刷多錫。印刷機刮刀角度與印刷時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》一書中有詳細解析?！a膏粘度太低到處流動導致短路，此現(xiàn)象在自動加錫制程中常見，另一個常見的場景是噴印錫膏制程。前者主要是自動加錫膏時支裝錫膏存在分層現(xiàn)象，自動加錫膏時錫粉顆粒與助焊膏混合不均勻，印刷時混合不均的錫膏流動性過大，導致短路，圖3.6-1自動加錫與短路異常。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，容易流動短路?！刍獙е掠∷⒍搪?。粉化效應導致的短路比較常見，機理主要是鋼板底部殘留有溶液，此溶液在印刷制程中轉移到PCB板面，錫膏錫粉顆粒滲入溶液內出現(xiàn)粉化現(xiàn)象。圖3.7-1錫膏印刷粉化效應。錫膏粉化效應的出現(xiàn)，常見的是印刷機鋼板擦拭系統(tǒng)異常（擦拭溶劑噴涂不均勻）所致，偶有員工手動擦拭導致鋼板底部殘留大量清洗劑現(xiàn)象。 “PCB品質異常導致短路，如PCB焊盤尺寸不穩(wěn)定，導致NSMD焊盤合理的鋼板開孔與PCB實際焊盤不匹配出現(xiàn)印刷多錫現(xiàn)象；PCB阻焊偏移嚴重，導致短路如DQFN阻焊偏移，引起內排、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等?！盤CB與鋼板未貼近導致印刷多錫短路。?其它因素導致的短路異常，如鋼板架設不水平、印刷機軌道不水平、印刷機頂針高度不一致、印刷機制程布設不合理等均會導致印刷多錫短路。

4. 粉化  

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

5. 錫珠

印刷制程錫珠的形成機理常見的有：錫膏粉化、鋼板自動擦拭品質不合格、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、印刷機轉產(chǎn)錫膏滴落污染支撐頂針&軌道&工作臺等。印刷制程錫珠的出現(xiàn)與沉金板金手指沾錫、金面沾錫機理相同，或者說二者基本等同。因此機理闡述涉及細節(jié)過多，筆者另外行文討論《金面金手指沾錫機理與對策》。

6. 坍塌

錫膏印刷制程中，坍塌是指冷坍塌概念。錫膏品質鑒定內容中，Slμmp有兩種試驗，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）以上時錫膏坍塌。兩者評估的內容近似又不盡相同。冷坍塌是評估錫膏抗垂流能力，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點以上時，塌陷導致短路的風險控制能力。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是兩個不同概念，業(yè)者需明確區(qū)分對待。

7. 異物

印刷異物不良與車間5S管理有直接關系，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由滾動轉為滑動的結果體現(xiàn) 。與錫膏添加量過多有直接關系。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。當錫膏添加過量時，錫膏滾動時沾粘到刮刀底座，錫膏由原來的滾動變成為滑動，導致錫膏填充鋼板開孔不充實，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，形成機理與以下因素有關：刮刀剛性、刮刀壓力、鋼板開孔尺寸。其基本形成機理為：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、使用彈簧鋼材質刮刀片、降低刮刀壓力等。當然，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。冰凌型印刷不良機理是錫膏脫膜時PCB未能及時將鋼板開孔內錫膏帶出，導致脫膜出現(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)為印刷漏印；最終將鋼板孔內錫膏拉出，呈現(xiàn)為冰凌形貌。具體請參考筆者視頻專題課程《BGA印刷少錫之鋼板開孔設計誤區(qū)》。