SMT工艺流程.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,SMT,工艺流程,作者：*,部门：品质保证部,1,目录,1.SMT,简介,SMT,的产生,SMT,与,THT,的区别,SMT,的优点,SMT,常用名词解释,2.SMT,元器件介绍,SMT,基本电子元件,SMT,元件封装,SMT,常见封装介绍,SMT,元件包装,SMT,常见包装介绍,2,目录,3.SMT,生产,SMT,生产流程,SMT,生产设备,SMT,生产工艺,4.SMT,生产炉温曲线,SMT,炉温曲线的重要性,SMT,炉温预热阶段,SMT,炉温恒温阶段,SMT,炉温回流阶段,SMT,炉温冷却阶段,SMT,炉温曲线如何量测,SMT,炉温板制作,SMT,炉温量测,3,SMT,的产生,4,SMT,是什么？,SMT,是,Surface,Mount,Technology,的,英文缩写，中文意思,是,表面贴,装技术,，是,目前电子组装行业里最流行的一种技术和,工艺，,它将传统,的电子元器件,压缩成为体积只有几十分之一的,器件。,SMT,的,产生和應用,背景,-电子产品追求小型化，以前使用的通孔插件元件已无法缩小,-电子产品功能更完整，所采用的集成电路已无穿孔元件，特别是大规模、高集成,IC，,不得不采用表面贴片元件,-产品批量化，生产自动化，低成本高产量，获得优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力的需要,-电子元件的发展，集成电路(,IC),的开发，半导体材料的多元应用,SMT,与,THT,的区别,5,SMT,与,THT,的区别,SMT,:surface mounted technology(,表面贴装技术,):,直接将表面黏着元器件贴装,焊接到印刷电路板表面规定位置上的组装技术,THT,：,through hole mount technology,（通孔安装技术）通过电子元器件引线，将电子元器件焊接装配在电路基板规定的安装焊接孔位置上的装联技术,.,类型,SMT(Surface Mount Technology）,THT(Through Hole Technology）,元器件,SOIC/TSOP/CSP/PLCC/TQFP/QFP,/,片式电阻电容,双列直插或,DIP,，针阵列,PGA,，有引线电阻电容,基板,印制电路板，,1.27mm,网格或更细，导电孔仅在层与层互连,调,(0.3mm0.5mm),布线,密度高,2,倍以上，厚膜电路，薄膜电路，,0.5mm,网格或更细,印刷电路板、,2.54,mm,网格,(,0.8,mm0.9mm,通孔,),焊接方法,回流焊,波峰焊,面积,小，缩小比约,1,：,31,：,10,大,组装方法,表面贴,装,穿孔插入,SMT,的优点,6,SMT,的优点,组装密度高、电子产品体积小、重量轻，贴,片元件的,体积和重量只有传统插装元件的,1/10,左右，一般采用,SMT,之后，电子产品体积缩小,40%,60%,，重量减轻,60%,80%,可靠性高、抗震能力,强，焊点缺陷,率低,.,高频特性,好，减少,了电磁和,射频干扰,.,易于实现自动化，提高生产,效率，降低成本,达,30%,50,%,，,节省,材料、能源、设备、人力、,时间、空间等,.,SMT,常用名词解释,7,SMT,常用名词解释,SMT:surface,mounted technology(,表面贴装技术,),:,直接,将表面黏着元器件贴装,焊接到印刷电路板表面规定位置上的,组装技,:,术,THT,：,through hole mount technology,（通孔安装技术）通过电子元器件引线，将电子元器件焊接装配在电路基板规定的安装焊接孔位置上的装联,技术,.,SMD:surface,mounted devices(,表面贴装组件,):,外形,为矩形,片状圆柱,行状或异形,其焊端或引脚制作在同一平面内,并适用于表面黏着的电子组件,.,AOI:automatic,o,ptic inspection,(,自动,光学,检测,),:,是,基于光学原理来对焊接生产中遇到的常见缺陷进行检测的设备,AOI,是新兴起的一种新型测试技术,当自动检测时，机器通过摄像头自动扫描,PCB,，采集图像，测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理，检查出,PCB,上缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示,/,标示出来，供维修人员修整。,SMT,常用名词解释,8,Reflow soldering(,回流,焊,):,通过重新熔化预先分配到印刷电路板焊垫上的膏状锡膏,实现表面黏着组件端子或引脚与印刷电路板焊垫之间机械与电气连接,.,Wave-soldering,(,波峰焊,):,让插件板的焊接面直接与高温液态锡,接触达到,焊接目的，其高温液态锡保持一个斜面，并由特殊装置使液态锡形成一,道道波浪,使,预先装有元器件的印制板通过焊料波峰，实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气,连接,.,Chip:rectangular chip component(,矩形片状元件,):,两端无引线有焊端,外形为薄片矩形的表面黏着元器件,.,SOP:small,outline package(,小外形封装,):,小型模压塑料封装,两侧具有翼形或,J,形短引脚的一种表面组装元器件,.,QFP:Quad,flat pack(,四边扁平封装,):,四边具有翼形短引脚,引脚间距,:1.00,0.80,0.65,0.50,0.40,0.30mm,等的塑料封装薄形表面组装集体电路,.,BGA:Ball grid array(,球,形触点,阵列,):,集成电路的包装形式其输入输出点是在组件底面上按栅格样式排列的锡球,.,SMT,基本电子元件,9,PCB,板上字母标志,元件名称,特 性,极性,or,方向,计量单位,功 能,R,(RN/RP),电阻,有色环,有,SIP/DIP/SMD,封装,SIP/DIP,有方向,欧姆,/K/M,限制电流,C,电容,色彩明亮、标有,DC/VDC/PF/,uF,等,部分有,法拉,PF/,nF,/,uF,存储电荷，阻直流、通交流,L,电感,单线圈,无,亨利,uH,/,mH,存储磁场能量,阻直流,通交流,T,变压器,两个或以上线圈,有,匝比数,调节交流电的电压与电流,D,或,CR,二极管,小玻璃体，一条色环,标记为,1Nxxx/,LED,有,允许电流单向流动,Q,三极管,三只引脚，通常标记为,2Nxxx/DIP/SOT,有,放大倍数,用作放大器或开关,U,集成电路,IC,有,多种电路的集合,X,或,Y,晶振,crystal,金属体,有,赫兹（,Hz,）,产生振荡频率,F,保险丝,fuse,无,安培（,A,）,电路过载保护,S,或,SW,开关,switch,有触发式、按键式及旋转式，通常为,DIP,有,触点数,通断电路,J,或,P,连接器,有,引脚数,连接电路板,B,或,BJT,电池,正负极，电压,有,伏特（安培）,提供直流电流,基本电子元件特性,一览表,SMT,元件封装,10,封装,(Package):,把,集成电路装配为芯片最终产品的,过程，它,把硅片上的电路管脚，用导线接引到外部接头处，以便于其它器件,连接,.,即封装,=,元件,本身的外形和,尺寸,封装的影响,-,电气,性能（频率、功率等）,-,元件,本身封装的可靠性,-,组装,难度和可靠性,常见封装类型,QFP:,四侧引脚扁平封装,BGA:,球形触点阵列,PLCC:,带引线的塑料芯片载体,SOP:,小外形,封装,SOT:,小外形晶体管,SMT,常见封装介绍,11,QFP,:,quad flat package,四,侧引脚扁平封装,常用的封装形式,4,边翼形引脚，间距一般为由,0.3,至,1.0mm;,引脚,数目有,32,至,360,左右,;,有,方形和长方形两类，视引脚,数目,而,定,.,此,类器件易产生,引脚变形,、虚焊和连锡缺陷，贴装时也要注意,方向,.,种类和名称繁多,SMT,常见封装介绍,12,BGA:Ball,grid array(,球,形触点,阵列,),栅阵排列,PGA,BGA,比,QFP,还高的组装密度,体形可能较,薄,接点,多为球形,;,常用间距有,1,，,1.2,和,1.5MM,.,一般焊接点不可见，工艺规范难度,较高,.,SMT,常见封装介绍,13,PLCC:,plastic leaded chip carrier,（带引线的塑料芯片载体,）,引脚一般采用,J,形设计，,16,至,100,脚；间距采用标准,1.27mm,式,可使用,插座,.,此,类器件易产生方向错、打翻及引脚变形,缺陷,.,SMT,常见封装介绍,14,SOP:,small Out-Line package,（小外形,封装），,8,脚或以上（,14,脚、,16,脚、,20,脚等）的器件,.,SSOP,TSOP I,型,TSOP II,型,引脚从封装两侧引出呈海鸥翼状,(L,字形,),主要有,SOP,、,VSOP(,甚小外形封装）、,SSOP,（缩小型,SOP,）、,TSOP,（薄小外形封装）,TSOP,比,SSOP,的引脚间距更,小,.,此,类器件易产生引脚变形及虚焊,/,连锡缺陷,.,SMT,常见封装介绍,15,SOT:,Small Outline Transistor,(,小外形晶体管,),5,脚,或,以,下,（,3,脚、,4,脚）,的器件,.,组装容易，工艺成熟,SOT23,封装最为普遍，其次是,SOT143,SOT143,集极,焊线,芯片,基极（或射极）,射极（或基极）,SOT23,封装结构,SMT,元件包装,16,包装（,Packaging,）,:,成形元件为了方便储存和运送的外加包装,.,包装,的影响,-组装前的元件保护能力,-贴片质量和效率,-生产的物料,管理,常见包装类型,带式包装,管,式包装,盘式包装,SMT,常见包装介绍,17,带式,包装,(T,ape-and-Reel,),小,元件最常见的包装形式,以带宽、进孔间距和卷带直径来区分,常用带宽：,8,、,12,、,16,、,24,、,32,、,44,、,56mm,常用卷带直径：,7,、,13,、,15,寸,需注意元件在卷带中的位置,较稳定成熟的供料技术,SMT,常见,包装介绍,18,管式包装,常用在,SOIC,和,PLCC,包装上,尺寸种类繁多，不规范,包装材料可以重复使用,容量小，不适合高速生产线，一般利用多管道来弥补不足,稳定性相对其他包装形式差,SMT,元件包装介绍,19,盘式包装,(Tray),供体型较大或引脚较易损坏的元件使用，如,QFP,供料占地较大，尤其是单盘式,需要操作工逐个添料，元件方位和质量受人的因素影响,规范较管式供料强，高度和平面需注意,可供烘烤除湿使用,SMT,生产流程,20,SMT,生产流程,锡膏印刷,锡膏,检测,高速贴片,多功能贴片,PCB,板暂存区,自动光学检测,回流焊,炉,人工目检及维修,SMT,生产设备,21,送板机,(Loader,),：将,空,PCB,板,利用推杆将空,PCB,板,送入印刷机中,同时通过集板箱,对双面板,贴裝一个置放位置和送板,这样可相容正反面,SMT,通过送板机,全自动,的将,PC,板送入锡膏印刷机,中,.,吸板机,(,Vacuum,Loader,),：利用,真空,(,Vacuum,),吸力,将,PCB,吸起,送入锡膏印刷机中以便,进入下,一工站,同为吸板机一次,可,100200PCS,这样可节省人员置板,时间,.,锡膏,印刷,机,(Solder Paste Printer):,原理,将锡膏,(Solder Paste),通过钢板,(Stencil),之孔脫膜接触锡膏而印,置于,基板之锡垫,(PCB,板焊盘,),上,.,锡膏检测仪,(SPI:Solder,Paste,Inspection,),:,检测锡膏印刷是否正确，有无漏印、错印等现象,.,贴片机,(Pick and Placement System,):,将,SMT,零件通过高速机或泛用机的抓取头将其元件抓取或吸取,并,经过,辨识零件外形、厚度,经确认,OK,后,将元件按编程之位置贴装,零件按照,物料,(BOM),之指示,依序贴裝,完,.,SMT,生产设备,22,回焊炉,(Reflow):,贴,片机将元件贴裝,OK,后,进入炉堂內,通过热传导,对流及幅射,的原理,并依照厂商提供的锡膏特性温度曲线,來设定炉堂温度,将主,/,被动元件,焊接于,PCB,板上,完成,SMT,制程零件焊接,固定作用,.,自动光学检查机（,AOI):,运用高速高精度视觉处理技术自动检测,PCB,板上各种不同帖装错误及焊接缺陷,.PCB,板的范围可从细间距高密度板到低密度大尺寸板,并可提供在线检测方案,以提高生产效率,及焊接质量,.,SMT,生产工艺,23,SMT,生产工艺,-,双面回流焊工艺,通常先作,B,面,再作,A,面,印刷,锡膏,贴装元件,回,流,焊,翻转,贴装元件,印刷,锡膏,回,流,焊,翻转,清洗,双面回流,焊工艺,A,面布有大型,IC,器件,B,面以片式元件为主,充分利用,PCB,空间，实现安装面积最小化，工艺控制复杂，要求严格,常用于密集型或超小型电子,产品,SMT,生产工艺,24,SMT,生产工艺,-,混合安装工艺,波峰焊,插通孔元件,清洗,混合安装工艺,多用于消费类电子产品的组装,印刷,锡膏,贴装元件,回,流,焊,翻转,点贴片胶,贴装元件,回流焊,翻转,先作,A,面：,再作,B,面：,插通孔元件后再过波峰焊：,SMT,炉温曲线的重要性,25,SMT,炉温曲线的重要性：,在,SMT,工艺中回流焊接是核心工艺，是,SMT,工业组装基板上形成焊接点的主要,方法,.,回流,焊接工艺的表现形式主要,为,炉温,曲线,，它是指,PCB,的表面组装器件上测试点处温度随时间变化的曲线,因而炉温曲线曲线,是决定焊接缺陷的重要,因素,.,适当设计炉温曲线,可得到高的良品率及高的可靠度，,对炉温曲线,的合理控制，在生产制程中有着举足轻重的作用,.,SMT,炉温曲线特性,锡,膏的特性,决定了炉温曲线,的基本,特性,.,不同,的锡膏由于助焊剂（,Flux,）不同,的化学,组,成,，,因此它的化学变化有不同的温度要求，,对炉温曲线,也有不同的,要求,.,一般,锡膏供应商,都提供,一个,参考炉温曲线,，用户可在此基础上根据自己的产品,特性制定一个标准的炉温曲线,SMT,炉温,曲线,的四个阶段,:,预热阶段,/,恒温阶段,/,回流阶段,/,冷却,阶段,SMT,炉温预热阶段,26,预热阶段,目的是把锡膏中较低熔点的溶剂挥发走,.,锡膏中助焊剂的主要成分包括松香，活性剂，黏度改善剂，和溶剂，溶剂的作用主要作为松香的载体和保证锡膏的储藏,时间,.,预热阶段,要,控制升温斜率，太高的升温速度会造成元件的热应力冲击，损伤元件或减低元件性能和寿命，还会会造成锡膏的塌陷，引起短路的危险,.,SMT,炉温恒温阶段,27,恒温,阶段,一个目的是使,整个,PCB,板都能达到均匀的,温度,减少,进入回流区的热应力,冲击,以及,其它焊接缺陷如元件翘,起、某些,大体积元件冷焊,等,.,另一个目的是使焊锡,膏中的助焊剂开始发生活性反应，它将清除焊件表面的氧化物和,杂质,增大,焊件表面润湿性能（及表面能,）,使得,融化的焊锡能够很好地润湿焊件,表面,.,恒温,时间和温度必须很好地控制，既要保证助焊剂能很好地清洁焊面，又要保证助焊剂到达回流之前没有完全消耗,掉,.,助,焊剂要保留到回流焊阶段是必需,的,它,能促进焊锡润湿过程和防止焊接表面的再氧,化,且,回流焊接的也多为空气回流,焊,更,应注意不能在均热阶段把助焊剂消耗,光,.,SMT,炉温回流阶段,28,回流,阶段,温度,继续升高越过,回流线,锡,膏融化并发生润湿,反应,开始,生成金属间化合物,层,到达,最高,温度,然后,开始,降温,落,到回流线以下，焊锡,凝固,.,回流区的最高温度是由,PCB,板上的温度敏感元件的耐温能力决定,的,回流区,同样应考虑温度的上升和下降斜率不能使元件受到热,冲击,在,回流区的时间应该在保证元件完成良好焊接的前提下,越短越好,一般,为,30-60,秒,最好,过,长的回流时间和较高,温度,如,回流时间大于,90,秒,最高,温度过,大,会,造成金属间化合物层增,厚,影响,焊点的长期,可靠性,.,SMT,炉温冷却阶段,29,冷却,阶段,好的,冷却过程对焊接的最后结果也起着关键,作用,好的,焊点应该是光亮,的、平滑的,.,如果,冷却效果,不好,会,产生很多问题诸如元件翘,起、焊点,发,暗、焊点,表面不,光滑以及,会造成金属间化合物层增厚等,问题,.,回流焊必须,提供良好的,冷却曲线,既,不能过慢造成冷却不良，又不能太快,造成元件的热冲击,.,理想的冷却曲线一般和回流曲线成镜像，越是达到镜像关系，焊点达到的固 态结构越紧密，焊点的质量就越高，结合完整性就越,好,.,SMT,炉温曲线如何量测,30,SMT,炉温曲线量测的重要性,由前面的介绍我们可以得知,回流焊要想达到理想的,焊接效果就必须有个好的炉温,曲线,这样,才能保证焊接效果,满意,因此,如何准确,测量,炉温,曲线来,反映真实的回流焊接过程是非常重要,的,.,常用的,测量炉温曲线,的,方法,炉温,测试仪跟随待测,PCB,板进入回流,炉,记录器,上有多个热偶,插口,可,连接多根热偶,线,记录器,里存放的温度,数据,在,出炉后，可输到电脑里分析或从打印机中,输出,.,SMT,炉温板制作,31,制作工具及材料,测温仪、热电偶测温线、测温头,、耐,高温胶带、电烙铁、高温锡,丝、,红胶、相应机种测温板等,测试点位置选取原则,测试点数量,5,个以上,一个放置在热容量小的元器件（如,0402,，空焊盘等）,一个放置在中等热容量的元器件（,如功率,三极管等）,二至三个放置在热容量大或热量被屏蔽遮挡的元器件（如接口，,BGA,，大元件等）,双面板底部需选一测试,点,对一些易出现问题的元件优先作为测试,点,SMT,炉温板制作,32,测温线制作,采用镍,铬,-,镍,铝热电偶测温,线,每根测温线长度控制,在,PCB,板,长度,的,2,倍,最好,不,超过,1,米,(,理论上,短一,点,好，可以防噪声干扰与,阻抗,).,测温线测点端接头分开后，务必用点焊机熔接成一个,结点,切勿,用扭绞方,式,.,测试,点不能出现交叉,现象,.,SMT,炉温板制作,33,制作步骤,领取对应型号已贴装元件的,PCB,只,要求外型及元件基本,完好,确定测试点布置,方案,标明,对应的测试,点序号,一般按流入炉膛内的顺序号依次,排列,将,制作好的测温热电偶线，依次编号,BGA,的测试点一般布置二点,中心一点、边缘一点,测试点需接触,BGA,底,部,BGA,本体,高温胶带,热电偶探头,锡球,BGA,类元件的热电偶固定方法,SMT,炉温板制作,34,制作步骤,其它各点依次选取固定好,必须保证热电偶结点与被监测表面直接、可靠的热接触，用于将热电偶结点固定到被测表面的材料应最少,.,注意每个测试点的正极、负极在探点以外不能接触，剥线时只能剥,3-5mm,，测试线不能有破损裸露，每个测试,点均需在离其,5mm,左右用胶加固，防止对测试点的,拉扯,.,元件固定方式如下：,QFP,、,SOIC,等翼形引脚元件的热电偶固定方法,热电偶,CHIP,类元件的热电偶固定方法,SMT,炉温板制作,35,制作步骤,制作,OK,的炉温板如下图,SMT,炉温测量,36,炉温测量,在炉温达到正常的设定值时（绿灯亮），并均衡十分钟以上才可以开始,测温,.,确认调整轨道宽度,和,炉,温,板宽度一致，调整前需确认炉膛内,PCB,板,均,已经,取,出来,.,停止,CONVEYOR,轨道的运转，,将,炉,温,板和测温仪器装置放在轨道上，进板方向与生产线的进板方向,一致,将,空气测,头按,序号依次将热电偶的插头插在测温仪对应的,插口,.,打开,测温,仪器,记忆,开关,开始测温记忆，将,测,温,记忆,装置放入保护盒内，放到过炉测具上,，,炉,温,板在前，测温仪在后，中间保持测温线基本拉直，开始过炉,测试,炉温曲线,.,戴,好耐高温手套，在炉口拿,出,炉,温,板和测温,议,.,打开测温,软件测温,窗口,将,测温,仪,连,接后建立炉温曲线,.,确认,测量的曲线是否存在异常，无异常保存曲线并打印出曲线。有异常时分析原因，并重,测,.,