Eitan Neeman，NPI中心工艺工程师——以色列Sanmina-SCI
本案例研究指出网板底部擦拭对印刷工艺的影响。通过用先进清洗剂替代IPA， Sanmina-SCI显著地提高了其印刷工艺质量，从而达到了最严格的品质要求。 新型网板底部擦拭液可令印刷工艺更经济和安全！
近年来，印刷工艺逐渐成为全球范围内每一个 OEM和EMS供应商的关注焦点。随着元器件尺 寸的不断缩小，越来越多的制造商开始使用细 间距网板。同时，制造商对产品的产量、质量、安全和健康等要求也有所提高。

本案例讲述了作为全球领先EMS供应商之一的Sanina- SCI公司，为适应客户更严格的要求，对印刷工艺进行的改 进。除了详细阐述工艺方面的改进以外，本文还着重论述 了网板底部擦拭工艺和实际印刷效果之间的关系，以及网 板底部擦拭工艺与全面符合客户标准之间的关联性。

Sanmina-SCI在以色列的两间工厂，主要为业界著 名的通讯设备制造商提供全方位的产品制造服务。此外， Sanmina-SCI还拥有新产品导入（NPI）中心。该中心专注 于基于客户原始电路设计图形成原型机，包括可制造性设 计（DFM）、可装配性设计（DFA）、包装设计、最终组 装设计和可测试性设计。

新工艺要求
激发对新型底部擦拭清洗剂进行研究始于一个重要 客户发现在20mil细间距的引脚间发现了焊后锡珠的存在（图1）。

在引脚间以随机分布的锡珠尺寸超出了基准值 5mil (电 气安全间距) 的要求，也不符合IPC-610C 中12.4.10关于印 刷线路板上锡珠数量的规定。

为确保不经过手工返修而使最终产品符合要求， Sanmina-SCI决定重新评估可能造成该缺陷的所有工艺参 数。评估的目的不仅是为了检查质量，更重要的是在实施 新工艺时避免类似缺陷的产生。

项目开始时按以下步骤进行，以逐个排除可能造成锡 珠缺陷的环节：

1．严格监控印刷工艺，对包括金属刮刀质量、锡膏管 理、印刷精度评估，以及控制印刷后回流前的锡膏在板时 间；

2．监控贴片机的元器件贴片精度、Z轴贴片力，防止锡膏被挤压到两侧；

3．微调回流曲线，使用残氧量为10ppm的氮气焊接；

4．采用X射线检查引脚间的残留锡珠。

在随后的生产中，印刷和焊接采用了调整后的新工 艺。尽管进行了上述几方面的改善，X射线检查时却发现锡 珠缺陷依然存在（图2）。因此Sanmina-SCI对此继续进行 调查。

焦点转移至网板底部擦拭工艺
因为先前所有的工艺改善并没有抑制锡珠的产生，问 题的焦点自然而然转移到了印刷机的底部擦网工艺，即使 用了IPA（异丙醇）在Speedline MPM AP 印刷机网板底部 进行的擦拭。

工程团队最初通过减少擦网的频率来优化现有工艺。 湿擦频率减少至每印刷三块板擦拭一次，但这些措施还是 未能抑制锡珠的产生。

进一步试验发现，IPA与所使用锡膏的兼容性欠佳。 通常认为，所用清洗剂和锡膏之间的兼容性对对清洗工艺 造成很大影响。网板底部擦拭过程中，残余的清洗剂及其 挥发的蒸汽会与残留在网板开口中的锡膏发生反应。同样 地，清洗剂也很容易穿过网板开口与焊盘上的锡膏发生反 应（如图3所示）。

这种因清洗剂选择不当所引起的反应对印刷后锡膏图 形稳定性产生破坏性影响，从而在焊接后导致锡珠的形成。

合适清洗剂的新要求
考虑到工艺优化后I P A有限的网板底部擦拭能力， NPI中心制定了替代清洗剂的新要求：

1．X射线可检测到的锡珠量显著减少；
2．清洗剂和锡膏间无负面反应；
3．尽可能减少清洗时间周期，以减少总的加工时间；
4. 通过限制使用低闪点的IPA提高工艺安全性；
5. 新型清洗剂和所使用的MPM印刷机之间完全兼容。

新的底部擦网工艺

通过多次试验， S a n m i n a – S C I 的N P I 中心认为 ZESTRON®SW 清洗剂不但满足上述所有要求，且实际效果 更好。这种溶剂基清洗技术是与业界领先的印刷机供应商 合作研发的，专门用于SMT网板擦网系统。

切换到新型清洗剂后，单位印刷电路板上的锡珠数量 不但明显减少，甚至完全消失。这个结果完全符合IPC- 610的要求。此外，Sanmina-SCI还可以降低擦网频率，从 以前的3次印刷间隔提高到15次印刷间隔（见表1），从而 有效地缩短了加工周期。同时，清洗剂的消耗量较IPA降低 了6倍，这主要得益于 ZESTRON® SW 的低挥发性、良好的 清洗效果和润湿能力。

鉴于 ZESTRON® SW 的高闪点性和低HMIS类别（危险 物质识别系统－美国标准），操作安全性也有明显提高(见 表 1)。

ZESTRON® SW 干燥快速无残留，Speedline MPM确 认 ZESTRON® SW 与印刷设备上所有被润湿器件具有良好 的材料兼容性。

总结
如前所述，Sanmina-SCI认为有许多重要方面需仔细 考虑：

  • 确认材料的兼容性
  • 线路板设计（DFM & DFA，包括焊料隔断坝）
  • 网板设计：电铸网板效果更好
  • 印刷工艺参数
  • 合适的清洗试剂

通常干擦应被首先采用，然而在高端应用中为保证工 艺的稳定性和质量，湿擦不可避免。使用时清洗剂的浓度 和工艺参数还必须进行优化，以达到最好的清洗效果。

与传统观念相反，印刷工艺非常复杂，在得到最优 最可靠的结果以前，许多方面需要被仔细考虑，并加以调 整。如本例所述，底部擦拭工艺在确保总印刷工艺质量方 面起着至关重要的作用。合适的清洗剂不仅能够防止锡珠 的形成，还能够降低印刷机内挥发性有机物（VOC）的排 放。

因此，在计划阶段及后续的工作中，与其它工艺因 素一样，底部擦网工艺也需要进行仔细的推敲。需要有有 实力的合作伙伴，如果需要，他有能力进行问题导向和规 格导向方面的试验，能对典型的不同擦网工艺方案进行选择。

图1

图2

图3

表1