SMT各工艺培训模板.doc

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表面组装元件多种元器件制造技术包装-编带式,棒式,散装式组装设计-电设计, 热设计, 元器件布局, 基板图形布线设计等组装设计-涂敷技术,贴装技术, 焊接技术,清洗技术,检测技术等组装材料-粘接剂,焊料,焊剂,清洁剂等组装工艺组装设备-涂敷设备,贴装机, 焊接机, 清洗机,测试设备等5，工艺步骤：A，只有表面贴装单面装配工序：备料丝印锡膏 装贴元件回流焊接B，只有表面贴装双面装配工序：备料丝印锡膏 装贴元件回流焊接 反面 丝印锡膏装贴元件回流焊接C，采取表面贴装元件和穿孔元件混合单面或双面装配工序：备料丝印锡膏（顶面）装贴元件回流焊接 反面滴（印）胶（底面）装贴元件烘干胶反面插元件波峰焊接D，顶面采取穿孔元件，底面采取表面贴装元件 工序：滴（印）胶装贴元件烘干胶反面通常先做B面再作A面印刷锡膏贴装元件再流焊翻转贴装元件印刷锡膏再流焊翻转清洗双面再流焊工艺A面布有大型IC器件B面以片式元件为主充足利用 PCB空间，实现安装面积最小化，工艺控制复杂，要求严格常见于密集型或超小型电子产品，如 手机 插元件波峰焊接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组装印刷锡高贴装元件再流焊翻转点贴片胶贴装元件加热固化翻转先作A面：再作B面：插通孔元件后再过波峰焊：印刷锡膏贴装元件再流焊清洗锡膏再流焊工艺简单，快捷涂敷粘接剂红外加热表面安装元件固化翻转插通孔元件波峰焊清洗贴片波峰焊工艺价格低廉，但要求设备多，难以实现高密度组装各工序介绍：一， 印刷（screen printer）内部工作图）Solder pasteSqueegeeStencil1，锡膏成份：锡膏关键由金属合金颗粒；助焊剂；活化剂；粘度控制剂等四部份组成。其中金属颗粒约占锡膏总体积90。5%。我们常见锡膏型号有：63Sn/37Pb;62Sn/36Pb/2Ag 这些我们全部称为有铅锡膏；96.5Sn/3.0Ag/0.5Cu这就是现在大家全部在谈到无铅锡膏了！2，锡膏储存和使用：锡膏是一个化学特征很活跃物质，所以它对环境要求是很严格。通常在温度为2-10，湿度为20%-21%条件下使用期为6个月。在使用时要注意几点：A，保留温度； B，使用前应先回温； C，使用前应先搅拌3-4分钟；D，尽可能缩短进入回流焊等候时间； D，在开瓶二十四小时内必需使用完，不然做报废处理。3，锡膏印刷参数设定调整：1刮刀压力，通常使用较硬刮刀或金属刮刀。刮刀在理想刮刀速度下及压力下恰好把模板刮洁净；2 印刷厚度，关键是由模板厚度决定，而模板厚度和IC脚距亲密相关；3.刀速度，引脚间距0.5MM，通常在20-30MM/S；4刮刀角度，应保持在45-75度之间。4，金属模板制作方法：A，激光切割模板。特点：孔尺寸精密，再做模板反复性好，焊膏会较少留在孔壁上。还能够将开口做成梯形，使模孔上小下大，这么焊膏很轻易脱离模板。激光切割所造成加工误差也小。B，蚀刻模板特点：这种模板孔壁形状是中间小，两头大，制作时还要留下蚀刻余量。这么很轻易使锡膏残留在模板孔壁上，印刷时造成锡膏侧面不齐，加工误差也大。C，电镀模板D，电镀抛光法E，台阶式模板二，装贴元件（Mount Part）1,贴片机介绍：贴片机就是用来将表面组装元器件正确安装到PCB固定位置上设备，贴片机贴装精度及稳定性将直接影响到所加工电路板品质及性能。现在SESC车间内贴片机关键分为两种：A.拱架型(Gantry)：元件送料器、基板(PCB)是固定，贴片头(安装多个真空吸料嘴)在送料器和基板之间往返移动，将元件从送料器取出，经过对元件位置和方向调整，然后贴放于基板上。因为贴片头是安装于拱架型X/Y坐标移动横梁上，所以得名。这类机型优势在于：系统结构简单，可实现高精度，适于多种大小、形状元件，甚至异型元件，送料器有带状、管状、托盘形式。适于中小批量生产，也可多台机组适用于大批量生产。这类机型缺点在于：贴片头往返移动距离长，所以速度受到限制。SESC生产线所用之泛用机如PanasonicMPAVXL、MPAV2B，PhlipsACM Micro等全部属于拱架型，关键贴装大型、异型零件和细间距引脚零件；B.转塔型(Turret)：元件送料器放于一个单坐标移动料车上，基板(PCB)放于一个X/Y坐标系统移动工作台上，贴片头安装在一个转塔上，工作时，料车将元件送料器移动到取料位置，贴片头上真空吸料嘴在取料位置取元件，经转塔转动到贴片位置(和取料位置成180度)，在转动过程中经过对元件位置和方向调整，将元件贴放于基板上。这类机型优势在于：通常，转塔上安装有十几到二十多个贴片头，每个贴片头上安装2-4个真空吸嘴(较早机型)至5-6个真空吸嘴(现在机型)。因为转塔特点，将动作细微化，选换吸嘴、送料器移动到位、取元件、元件识别、角度调整、工作台移动(包含位置调整)、贴放元件等动作全部能够在同一时间周期内完成，所以实现真正意义上高速度。现在最快时间周期达成0.08-0.10秒钟一片元件。这类机型缺点在于：贴装元件类型限制，而且价格昂贵。SESC生产线所用之高速机、中速机如FujiCP-643E、CP-643ME 、CP-743E，PanasonicMVC、MVF等全部属于转塔型，关键贴装小型Chip零件、规则外形零件及脚间距较宽（0.8mm以上）IC零件。2，表面贴装对PCB要求第一：外观要求,光滑平整,不可有翘曲或高低不平.否者基板会出现裂纹，伤痕，锈斑等不良.第二：热膨胀系数关系.元件小于3.2*1.6mm时只遭受部分应力，元件大于3.2*1.6mm时，必需注意。第三：导热系数关系.第四：耐热性关系.耐焊接热要达成260度10秒试验要求，其耐热性应符合：150度60分钟后，基板表面无气泡和损坏不良。第五：铜铂粘合强度通常要达成第六：弯曲强度要达成25kg/mm以上第七：电性能要求第八：对清洁剂反应，在液体中浸渍5分钟，表面不产生任何不良，并有良好冲载性3表面贴装元件含有条件 ，元件形状适合于自动化表面贴装尺寸，形状在标准化后含有交换性有良好尺寸精度适应于流水或非流水作业有一定机械强度可承受有机溶液洗涤可实施零碎包装又适应编带包装含有电性能和机械性能交换性耐焊接热应符合对应要求4，表面贴装元件介绍： 无源元件（SMC）：泛指无源表面安装元件总称.它有以下多个类型: A单片陶瓷电容B钽电容C厚膜电阻器D薄膜电阻器E轴式电阻器有源元件（陶瓷封装）(SMD): 泛指有源表面安装元件. 它有以下多个类型: A CLCC （ceramic leaded chip carrier）陶瓷密封带引线芯片载体B DIP（dual -in-line package）双列直插封装 C SOP（small outline package）小尺寸封装D,QFP(quad flat package)四面引线扁平封装E BGA( ball grid array)球栅阵列 5，表面贴装元件识别： 1元件尺寸公英制换算（0.12英寸=120mil、0.08英寸=80mil）Chip 阻容元件公制 mm英制名称IC 集成电路公制 mm英制名称12063.21.6501.2708052.01.25300.806031.60.8250.6504021.60.81.00.5250.502010.60.30.3122片式电阻、电容识别标识电容电阻标 印 值容量标 印 值电阻值0R50.5PF2R22.2R0101PF5R65.6R11011PF1021K471470PF6826.8K3323300PF33333K2232PF104100K51351000PF564560K3.IC第一脚识别方法IC有缺口标志 以圆点作标识OB36HC081132412厂标型号OB36HC081132412厂标型号 以横杠作标识 以文字作标识OB36HC081132412厂标型号（正看IC下排引脚左边第一个脚为“1”） T931511HC02A1132412厂标型号三,焊接制程1.回流焊种类红外线焊接红外+热风（组合）气相焊（VPS）热风焊接热型芯板（极少采取）回流焊是SMT步骤中很关键一环，其作用是将焊膏融化，使表面组装元器件和PCB板牢靠粘接在一起，如不能很好地对其进行控制，将对所生产产品可靠性及使用寿命产生灾难性影响。回流焊方法有很多，较早前比较流行方法有红外式及气相式，现在较多厂商采取是热风式回流焊，还有部分优异或特定场所使用再流方法，如：热型芯板、白光聚焦、垂直烘炉等。以下将对现在比较流行热风式回流焊作简单介绍。 2.热风式回流焊现在所使用大多数新式回流焊接炉，叫做强制对流式热风回流焊炉。它经过内部风扇，将热空气吹到装配板上或周围。这种炉一个优点是能够对装配板逐步地和一致地提供热量，不管零件颜色和质地。即使，因为不一样厚度和元件密度，热量吸收可能不一样，但强制对流式炉逐步地供热，同一PCB上温差没有太大差异。另外，这种炉能够严格地控制给定温度曲线最高温度和温度速率，其提供了愈加好区到区稳定性，和一个更受控回流过程。3.温区分布及各温区功效 热风回流焊过程中，焊膏需经过以下多个阶段，溶剂挥发；助焊剂清除焊件表面氧化物；焊膏熔融、再流动和焊膏冷却、凝固。一个经典温度曲线（Profile：指经过回焊炉时，PCB上某一焊点温度随时间改变曲线）分为预热区、保温区、回流区及冷却区。(见附图) 预热区：预热区目标是使PCB和元器件预热，达成平衡，同时除去焊膏中水份、溶剂，以防焊膏发生塌落和焊料飞溅。升温速率要控制在合适范围内（过快会产生热冲击，如：引发多层陶瓷电容器开裂、造成焊料飞溅，使在整个PCB非焊接区域形成焊料球和焊料不足焊点；过慢则助焊剂Flux活性作用），通常要求最大升温速率为4/sec，上升速率设定为1-3/sec，ECS标准为低于3/sec。保温区：指从120升温至160区域。关键目标是使PCB上各元件温度趋于均匀，尽可能降低温差，确保在达成再流温度之前焊料能完全干燥，到保温区结束时，焊盘、锡膏球及元件引脚上氧化物应被除去，整个电路板温度达成均衡。过程时间约60-120秒，依据焊料性质有所差异。ECS标准为：140-170，MAX120sec；回流区：这一区域里加热器温度设置得最高，焊接峰值温度视所用锡膏不一样而不一样，通常推荐为锡膏熔点温度加20-40。此时焊膏中焊料开始熔化,再次呈流动状态，替换液态焊剂润湿焊盘和元器件。有时也将该区域分为两个区，即熔融区和再流区。理想温度曲线是超出焊锡熔点“尖端区”覆盖面积最小且左右对称，通常情况下超出200时间范围为30-40sec。ECS标准为Peak Temp.:210-220，超出200时间范围：403sec；冷却区：用尽可能快速度进行冷却，将有利于得到明亮焊点并饱满外形和低接触角度。缓慢冷却会造成PAD更多分解物进入锡中，产生昏暗毛糙焊点，甚至引发沾锡不良和弱焊点结协力。降温速率通常为-4/sec以内，冷却至75左右即可，通常情况下全部要用离子风扇进行强制冷却。3,影响焊接性能多种原因工艺原因 焊接前处理方法，处理类型，方法，厚度，层数。处理后到焊接时间内是否加热，剪切或经过其它加工方法。焊接工艺设计焊区：指尺寸，间隙，焊点间隙导带（布线）：形状，导热性，热容量被焊接物：指焊接方向，位置，压力，粘合状态等 焊接条件指焊接温度和时间，预热条件，加热，冷却速度焊接加热方法，热源载体形式（波长，导热速度等）焊接材料焊剂：成份，浓度，活性度，熔点，沸点等焊料：成份，组织，不纯物含量，熔点等母材：母材组成，组织，导热性能等焊膏粘度，比重，触变性能基板材料，种类，包层金属等4, 回流焊接缺点分析问题及原因对 策1.吹孔（BLOWHOLES）焊中（SOLDER JOINT）所出现孔洞，大者称为吹孔，小者叫做针孔，皆由膏体中溶剂或水分快速氧化所致。l 调整预热温度，以赶走过多溶剂。l 调整锡膏粘度。l 提升锡膏中金属含量百分比2.空洞（VOIDS）是指焊点中氧体在硬化前未立即逸出所致，将使得焊点强度不足，将衍生而致破裂。3.零件移位及偏斜 MOVEMENT AND MISALIGNNENT 造成零件焊后移位原因可能有：锡膏印不准、厚度不均、l 调整预热使尽可能赶走锡膏中氧体。l 增加锡膏粘度。l 增加锡膏中金属含量百分比l 改善零件正确度。l 改善零件放置正确度。l 调整预热及熔焊参数。零件放置不妥、热传不均、焊垫或接脚之焊锡性不良，助焊剂活性不足，焊垫比接脚大太多等，情况较严重时甚至会形成碑立。（TOMBSTONING 或 MAMBATHAN EFFECT，或 DRAWBRIGING），尤以质轻小零件为甚。l 改善零件或板子焊锡性。l 增强锡膏中助焊剂活性。l 改善零件及和焊垫之间尺寸百分比。l 不可使焊垫太大。4.缩锡（DEWETTING）零件脚或焊垫焊锡性不佳l 改善电路板及零件之焊锡性。l 增强锡膏中助焊剂之活性。 5.焊点昏暗（DULL JINT）可能有金属杂质污染或给锡成份不在共熔点，或冷却太慢，使得表面不亮。l 预防焊后装配板在冷却中发生震动。l 焊后加速板子冷却率。6.不沾锡（NON-WETTING）接脚或焊垫之焊锡性太差，或助焊剂活性不足，或热量不足所致。l 提升熔焊温度。l 改善零件及板子焊锡性。l 增加助焊剂活性。7.焊后断开（OPEN）常发生于J 型接脚和焊垫之间，其关键原因是各脚共面性不好，和接脚和焊垫之间热容量相差太多所致（焊垫比接脚不轻易加热及蓄热）。l 改善零件脚之共面性l 增加印膏厚度，以克服共面性之少许误差。l 调整预热，以改善接脚和焊垫之间热差。l 增加锡膏中助焊剂之活性。l 降低焊热面积，靠近和接脚在受热上差距。l 调整熔焊方法。l 改变合金成份（比如将63/37改成10/90，令其熔融延后，使焊垫也能立即达成所需热量）。四，SMT测试方法介绍电子组装测试包含两种基础类型:裸板测试和加载测试。裸板测试是在完成线路板生产后进行，关键检验短路、开路、网表导通性。加载测试在组装工艺完成后进行，它比裸板测试复杂。组装阶段测试包含：生产缺点分析(MDA)、在线测试(ICT)和功效测试(使产品在应用环境下工作)及其三者组合。最近几年，组装测试还增加了自动光学检测(AOI)和自动X射线检测。SESC现在SMT生产线采取测试有四种类型:1.AOI(Automatic Optical Inspection自动光学检验)因为电路板尺寸大小改变，对传统检测方法提出更大挑战，因为它使人工检验愈加困难。为了对这些发展作出反应，越来越多原设备制造商采取AOI。 经过使用AOI作为降低缺点工具，在装配工艺过程早期查找和消除错误，以实现良好过程控制。早期发觉缺点将避免将坏板送到随即装配阶段，AOI将降低修理成本，将避免报废不可修理电路板。AOI采取了高级视觉系统、新型给光方法、高放大倍数和复杂处理法，从而能够以高测试速度取得高缺点捕捉率。AOI系统能够检验大部分零件，包含有：矩形chip元件（0805或更大）、圆柱形chip元件、钽电解电容、线圈、晶体管、排组、QFP,SOIC（0.4mm 间距或更大）、连接器、异型元件等，能够检测以下不良：元器件漏贴、钽电容极性错误、焊脚定位错误或偏斜、引脚弯曲或折起、焊料过量或不足、焊点桥接或虚焊等。但AOI系统不能检测电路错误，同时对不可见焊点检测也无能为力。2.ICT（In-Circuit Tester在线测试仪） ICT测试原理是使用专门针床和已焊接好线路板上元器件焊点接触，并用数百毫伏电压和10毫安以内电流进行分立隔离测试，从而正确地测了所装电阻、电感、电容、二极管、可控硅、场效应管、集成块等通用和特殊元器件漏装、错装、参数值偏差、焊点连焊、线路板开短路等故障，并将故障是哪个元件或开路在哪个点正确告诉用户。这种测试方法优点是：测试速度快，适合单一品种民用型家电线路板及大规模生产测试，而且主机价格廉价。但伴随线路板组装密度提升，尤其是细间距SMT组装和新产品开发生产周期越来越短，线路板品种越来越多，针床式在线测试仪存在部分难以克服问题：测试用针床夹具制作、调试周期长、价格贵；对于部分高密度SMT线路板因为测试精度问题无法进行测试。3.FCT（Functional Tester功效测试）FCT工作原理是将线路板上被测试单元作为一个功效体，对其提供输入信号，根据功效体设计要求检测输出信号。特点是方法简单，投资少，但不能自动诊疗故障。4.X-Ray（Automatic X-Ray Inspection自动X射线检验）当待测基板进入机器内部后，在线路板上方有一X-Ray发射管，其发射X射线穿过线路板后被置于下方探测器（通常为摄像机）接收，因为焊点中含有能够大量吸收X射线铅，所以和玻璃纤维、铜、硅等其它材料X射线相比，照射在焊点上X射线被大量吸收，而呈黑点产生良好图象，使得对焊点分析变得相当直观。3D X-Ray技术除了能够检验双面贴装线路板外，还能够对那些不可见焊点如BGA等进行多层图象“切片”检测，即对BGA焊接连接处顶部、中部和低部进行逐层检验。同时利用此方法还可测通孔（PHT）焊点，检验通孔中焊料是否充实，从而极大地提升焊点连接质量。五，SMT不良分析序号缺点原因原因分析1元器件移位安放位置不对焊膏量不够或定位压力不够 焊膏中焊剂含量太高，在再流焊过程中焊剂流动造成元器件移动校准定位坐标加大焊膏量，增加安放元器件压力减小锡膏中焊剂含量2桥接 焊膏塌落焊膏太多加热速度过快增加锡膏金属含量或黏度减小丝网孔径，增加刮刀压力调整再流焊温度曲线3虚焊 焊盘和元器件可焊性差 印刷参数不正确 再流焊温度和升温速度不妥 加强PCB和元器件筛选检验刮刀压力、速度调整再流焊温度曲线4元器件竖立安放位置移位焊膏中焊剂使元器件浮起印刷焊膏厚度不够加热速度过快且不均匀采取Sn63/Pb37焊膏调整印刷参数采取焊剂较少焊膏增加焊膏厚度调整再流焊温度曲线改用含Ag焊膏5焊点锡不足焊膏不足焊盘和元器件焊接性能再流焊时间短扩大丝网孔径改用焊膏或重新浸渍元件加长再流焊时间6焊点锡过多丝网孔径过大焊膏黏度小减小丝网孔径增加锡膏黏度