SMT生产工艺流程分析模板.doc

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一. 概述.

1. SMT : 表面装贴工艺.指将无引脚片式元件(SMD)装贴于线路板上组装技术
SMT技术在电子产品制造业中,已被越来越多工厂采取. 是电子制造业发展趋势.
SMT :Surface mounting technology 表面装贴工艺
SMD :Surface mounting device 表面装贴元件

2.特点
A. 因为采取SMT机器,自动化程度高,降低了人力。
B. 元件尺寸小，且无引脚，可使电子产品轻，薄，小型化。
C．装配密度高，速度快。

二．OKMCO SMT生产工艺步骤，以下：

印刷线路板

DEK印刷锡浆 ：使用机器将锡浆印刷在线路板上。 (DEK-265 印刷锡浆机)

NITTO贴片机 ：使用机器将规则元件贴在线路板上 。 (NITTO 多元件高速贴片机)

TENRYU贴片机 ：使用机器将不规则元件贴在线路板上。 (TENRYU中速贴片机)

HELLER回流炉 : 热风回流,将锡浆熔解,形成焊点. (HELLER回流炉)

炉后检验 ：检验焊锡品质,如短路,少锡,元件移位等。 (使用检验模板检验)

等候插机

三．工艺介绍。
1. 锡浆印刷。采取机器：DEK-265锡浆印刷机(英国DEK企业)。

１.1基础原理。
以一定压力及速度，用金属或橡胶刮刀将装在钢网上锡浆经过钢网漏印在线路板上。
锡浆成份为：锡63%,铅37%,松香含量:9-10%,熔点为183OC.
步骤为：
送入线路板 线路板光学定位（对基准点） 印刷锡浆 送出线路板

图示：

刮刀 锡浆 钢网(厚0.15MM)

顶针
线路板(PCB)
1.2 DEK265 印刷锡浆机印刷锡浆品质直接影响点焊回流炉品质,所以需要检验锡浆印刷品质.
通常地,关键检验以下项目:
少锡
短路
无锡浆
偏位
印刷轮廓不良：拉尖，锡浆下垂。
假如钢网无损坏，印刷参数设置适宜，通常印刷后，无以上不良。
关键控制方法为过程技术员监控锡浆厚度，如太厚，易产生QFP IC短路或锡珠。如太薄，易产生假焊或少锡。

1.3 要达成好印刷品质,必需含有以下几点: (OKMCO 选择标准)

A．好印刷钢网 : 钢网厚度,钢网开口尺寸等参数适宜，孔壁垂直，无损坏。
假如钢网太厚,或开口尺寸太大，印刷在线路板上锡浆份量就会太多，轻易引发锡珠问题.同时,在元件较密集或IC脚距较小地方，轻易引发短路。
假如钢网太薄。或开口尺寸太小，印刷在线路板上锡浆份量就会太少，轻易引发少锡，假焊，元件偏移等问题。
制造钢网技术,通常有激光法及化学蚀刻法. 激光制造钢网孔壁开口上大下小,光滑度好，孔壁无破损,锡浆印刷后轻易脱离钢网,锡浆轮廓也很好。化学蚀刻法制造钢网孔壁开口两头大,中间小,孔壁光滑度差，,锡浆印刷后不轻易脱离钢网,会留在钢网中,故线路板上锡浆轮廓较差,易引发少锡,假焊,或短路。
通常地，对使用QFP IC (间距为:0.5mm)线路板, 宜采取激光钢网，钢网厚度为：0.15mm。QFP IC(间距为:0.50mm)开口尺寸宽度为:0.21-0.22mm,长度无需更改. 对于无QFP IC ,可采取厚度为0.2mm激光钢网.
B. 选择适宜锡浆：粘度及颗粒大小适宜，…………
粘度太小,锡浆较稀,印刷后轮廓较差,产生锡浆塌陷,易引发IC短路现象.
粘度太大,锡浆较稠,印刷后锡浆在分离时较易被钢网带走一部分,产生拉尖现象,易引发少锡,假焊等现象.
C. 印刷刮刀选择.
通常地，对印刷有QFP IC (间距为:0.5mm)激光钢网，采取金属刮刀,确保印刷后QFP位锡浆轮廓轻晰。
对于无QFP IC激光钢网 ,采取红色橡胶刮刀.
D. 关键印刷参数设置适宜: 印刷速度,印刷压力,分离速度…….
印刷速度及压力影响印刷锡浆品质.通常需要综合考虑,依据印刷品质决定印刷参数.
印刷压力小,钢网表面印刷地不洁净,印刷锡浆轮廓不清楚,锡浆较厚.
印刷压力大,钢网表面印刷地洁净,锡浆会渗出,有凹陷倾向,锡浆偏薄.
印刷速度慢,印刷出锡浆较厚,轮廓很好.
印刷速度快,会刮去孔内锡浆,印刷出锡浆较薄,轮廓不良,易引发少锡.
分离速度快，易引发锡浆拉尖现象。
分离速度慢，锡浆轮廓很好,但生产速度慢。
通常地,压力选择范围为: 7-10 KG.速度选择范围为:40-50mm/Sec. 分离速度选择范围为：0.1-0.2mm/Sec.

2. NITTO 贴片。
采取NITTO机将电子元件装贴于线路板中，如电容，电阻，电感等。NITTO机不一样于通常意义上贴片机，
它是一个尤其贴片机:它使用特制装料模板，特制吸嘴模板进行多个元件(一次最多320-400个)同时吸料及贴
片机器，所需时间为16 秒，平均每个元件0.05秒．
NITTO机在电子产品制造业中,只有极少数工厂采取. 它较适适用于单一产品,大批量生产工厂. OKMCO就是其中一个使用此机器工厂.

2.1 优点．
A．高速，平均每个元件0.05秒．机型教少，且产量极大时采取较适宜．
B．操作简单．

2.2 缺点．
A. 通用性及灵活性不强．机型多时不适合，装换机型需花较长时间．
B. 每个机型需要一套独立模具，价格昂贵．
C. 机器及其配件价格十分昂贵．
D. 编程复杂,模具和程序全部由NITTO提供.贴片品质关键由模具决定,模具设计及制造不良会引发较大品责问题。
E. 机器报警故障较多．理论上，贴320个元件只需16秒，但实际上，效率最多只有85%左右,需要19秒以上．

2.3 NITTO机贴元件有以下要求:
A.无极性要求,无方向要求.
B.元件外形为长方形或圆柱形.
C.元件尺寸规则,长,宽,高符合NITTO企业要求.NITTO 企业尺寸要求比其它贴片机尺寸严格.
不是全部供给商生产元件全部符合NITTO要求．
D.元件包装方法为BULK,即散装．每盒数量为5K-25 K.

2.3 NITTO机工作原理．

采取机械定位,将线路板固定.

依据程序,机器吹气,将元件掉于装料模板上. A

机器进行光照处理,检测模板上有元件无遗漏. B

吸料模板上吸嘴将元件吸起. C

机器进行光照处理,检测模板上无元件,元件已被吸料模板上吸嘴吸起. D

吸料模板上吸嘴将元件贴于线路板上. E

传送带传送出线路板,贴片完成. F

A. 机器吹气,将元件从塑胶料盒中吹出,然后元件经过金属感应管,下料模具塑胶管掉在装料模板上.

塑胶料盒: 元件装在其中.

金属感应管：元件以后管掉下，机器感应到
元件.如无元件掉下，机器则报警。

下料模具

塑胶管： 物料以后管掉下到模板上。

元件
装元件模板(template): 元件掉于孔内.

B. 机器使用照像镜头,检验装料模板上是否齐全,无漏元件情况.如有,机器会报警,提醒操作员进行补料.

照像镜头:接收处理模板上元件信息.

元件

装元件模板:此时,模板上有元件.

光线

发光管

C. 装有多个吸嘴吸料模板将元件从装料模板上吸起.
吸料模板: 此时,将元件吸起.

吸嘴
元件

装元件模板: 此时,模板上无元件.

D. 机器使用照像镜头,检验装料模板上元件是否被吸料模板上吸嘴全部吸起,是否有元件遗留在装料模板上.
如有,机器会报警,提醒操作员进行操作机器进行再次吸料.

照像镜头

装元件模板: 此时,模板上无元件.

感应光

发光管

E. 装有多个吸嘴吸料模板将元件贴于线路板上,

吸料模板: 元件已贴放于线路板上.

元件

线路板

F. 传送带将线路板送出,贴片完成.
元件

线路板

3. TENRYU 贴片机.
TENRYU贴片机是一个一般贴片机.它采取逐一吸料,逐一贴片方法, 所以速度较慢.
TENRYU 和NITTO机是两种完全不一样类型贴片机.

3.1 优点．
A. 通用性及灵活性强．转换机型较轻易．
B. 可贴装多种尺寸元件,如电阻,电容,QFP,BGA,CONNECTOR等．
C. 可随意编写程序.
3.2 缺点．
A．低速，贴电阻,电容,平均每个元件0.50秒,贴QFP, 平均每个元件0.90秒以上．
B. 机器不稳定,贴片品质较易波动．尤其是贴0.5mm QFP.

3.3 TENRYU机工作原理．

采取机械定位,将线路板固定.

机器找线路板基准点,进行光学对位.

吸嘴吸起元件 A

机器进行真空检测,检验吸嘴上有没有元件. B

吸嘴吸着元件,进行元件光学对中处理,检验元件影像是否符合要求. C

吸嘴将元件贴放于线路板上. D

机器进行真空检测,检验吸嘴上已无元件. E

传送带传送出线路板,贴片完成. F

A. 吸嘴将元件从供料器上吸起.

吸嘴
元件

供料器: 装元件于此

B. 机器使用真空系统,检验吸嘴上是否有元件.如有,机器会报警,提醒操作员进行操作机器进
行再次吸料.

吸嘴

元件

C. 机器使用影像处理镜头检验吸嘴上元件外形.如不符合要求,机器会报警,提醒影像处理不良.

元件

影像处理镜头

D. 吸嘴将元件贴于线路板上.

吸嘴

元件

线路板

E. 机器使用真空系统,检验吸嘴上应无元件.如有,机器会报警.

吸嘴

F. 传送带将线路板送出,贴片完成.
元件

线路板

4. 热风回流炉.

采取机器：HELLEL回流炉.
它采取上下对称加热区.图:

上温区

轨道

下温区
4.1原理 :利用热风气流,用一定温度曲线,将印刷在PCB上元件孔位处锡浆熔化,然后冷却,形成焊点,将贴片元件焊接和线路板上.以下图。

热风气流

元件 PCB(线路板)

热风气流

4.2 温度曲线.　依据锡浆特征,设置温度曲线.

温度
快速加热区 保温区 焊接区 冷却区

时间

温度曲线分为四个区域:

A. 快速加热区.
将线路板由常温尽块地提升温度,加热。但加热不能够引发线路板,元件损坏,和助焊剂爆失.通常,加热速率为1-3oC/Sec.

B. 保温区.
锡浆被保持在一个”活化温度”,使其中助焊剂对锡铅粉末和被焊表面进行清洁工作.

C. 焊接区.
此时,锡浆处于锡铅粉末熔点(183oC)之上,它是整个温度曲线心脏。板上未超出锡铅粉末熔点部分仍保持非焊接状态,同时板上承受太大温差部分会遭到热量损坏,这会造成鳞状锡浆残留物,线路板分层,及零件损坏.
超出锡铅粉末熔点目标是为了让锡铅粉末微粒结合成为锡球并让被焊金属表面充足润湿.
更高温度有利于提升助焊剂有效活性,但同时也会加速二次氧化过程.锡铅合金黏性和表面张力却会随温度上升而减小,这将有利于润湿沾锡速度提升.所以,在锡铅粉末熔点之上,存在一个理想再流焊蜂值温度和时间最好组合.

D. 冷却区.
这段中, 锡铅粉末已经熔化并充足润湿被焊接表面,应该用尽可能快速度来进行冷却.,这么有利于得到明亮焊点并有好外形.
缓慢冷却会造成线路板材料更多分解而进入锡中,从而产生昏暗毛糙焊点.借助冷却风扇,降低锡浆温度，形成锡点，并将线路板冷却至常温。

四.　SMT焊锡坏机及原因.

坏机现象
原因
处理方法
1．QFP IC连锡。

1．印刷锡浆量多,锡浆太厚。

2．温度曲线设置不好。
3．锡浆不良,印刷后有倒下倾象。
4. 贴片压力太大.
5. IC偏位.
1． 选择0.15mm激光钢网，并减小IC开口尺
寸，以降低锡浆量。
2．重新设置温度曲线。
3．选择印刷后轮廓很好锡浆，较少IC短路锡浆。
4. 调校Tenryu机器贴片高度.
5. 调校Tenryu机器贴片坐标.
2.少锡。

1． 印刷锡浆量少。
2． 线路板和钢网分离时，锡浆被钢网带走。
3． 钢网印刷孔被堵塞。
1．钢网上锡浆量不足够，须加入锡浆。
2． 设置较慢分离速度，锡浆不会被钢网带走，
以使锡浆印刷后轮廓很好。
3．检验钢网，清洗钢网。
3．无锡。

1．钢网上锡浆量不足够。
2．钢网印刷孔被堵塞。
1．须加入锡浆于钢网上。
2．检验钢网，清洗钢网。
4.锡珠。

1．锡浆不良。
2．锡浆份量过多.
3．温度曲线设置不好，加热太快。
4. 印刷偏位。
5. 贴片压力太大.
1． 锡浆有溅射性，轻易产生锡珠。
2． 降低锡浆份量。
3． 重新设置温度曲线。
4． 调校印刷位置。
5． 调校机器贴片高度.
5．假焊。

1．锡浆不良。
2．锡浆份量过少.

3．温度曲线设置不好。
4．元件脚氧化。
5．元件偏位。
1． 锡浆流动性及润湿性不良。
2． 线路板和钢网分离时，锡浆被钢网带走。
须设置较慢分离速度，锡浆不会被钢网带走，
以使锡浆印刷后轮廓很好，不会少锡。
3． 重新设置温度曲线。
4． 更换元件。
5． 调校元件贴片位置。

6．元件移位。

1．元件移位。
2．人为碰撞.
1． 检验调校贴片机。
2． 职员须小心拿放板,避免碰撞线路板。
7.IC 脚接触不良。

1．IC 脚变形。
(贴片机抛料,IC脚被碰撞)
1. 调校贴片机,降低贴片机抛料。
2. 小心搜集抛料,勿将IC脚碰变形。
8.元件遗失。

1．元件移位。
2．人为碰撞.
1．调校检验贴片机。
2．职员须小心拿放板,避免碰撞线路板。
9.元件错。

1．职员上错料。
2．混料：同一元件盒内，有两种不一样元件。
3．人工补料时，补错料。
1．职员须小心操作,仔细检验物料编号和指示卡一致。
2．职员装料时,不可混淆。

3．职员须小心操作,检验物料须和指示卡一致。不可随便补料.

五. 总结.
1. SMT品质由以下多个原因共同影响:工艺,设备,生产管理，而不是仅有其中一个原因影响，所以，分析问题也要全方面地，综合地考虑相关原因。做好工序控制,分析及其设备维护,才能将品质控制好.
关键影响原因:
锡浆 印刷钢网 印刷参数
NITTO模具 TENRYU程序 HELLER炉温度曲线
2. SMT是整个PCBA关键,它品质直接影响产品品质,所以,控制好SMT品质显得尤为关键.
它在整个产品工艺步骤中占主导地位.
3. 因SMT技术性很强,管理人员必需含有一定技术知识, 技术人员必需含有一定管理知识,
才能做好.
4. 技术人员和管理人员必需要紧密配合,共同搞好SMT品质.