SMT工艺标准.doc

Q/WP1101-20021 范围本标准规定了本公司表面贴装生产的设备、器件、生产工艺方法、特点、参数以及产品和半成品的一般工艺要求以及关于表面贴装生产过程防静电方面的特殊要求。本规范适用于我公司所有采用表面贴装的生产工艺。2 规范性引用文件SJ/T 10670-1995 表面组装工艺通用技术要求SJ/T 10666-1995 表面组装组件的焊点质量评定SJ/T 10668-1995 表面组装技术术语3 术语3.1 一般术语a） 表面组装技术- SMT（Surface Mount Technology）。b） 表面组装元器件-SMD/SMC(Surface Mount Devices/ Surface Mount Components)。c） 表面组装组件- SMA (Surface Mount Assemblys)。d） 表面组装印制板- SMB (Surface Mount Board)。e） 回流焊（Reflow soldering）- 通过重新熔化预先印制到印刷板焊盘上的锡膏焊料，实现SMD焊端或引脚与印制板焊盘之间的机械与电气连接的软钎焊。f） 峰焊（Wave soldering）- 将熔化的软钎焊料，经电动泵或电磁泵喷流成设计要求的 焊料波峰，使预先装有电子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的机械与电气连接的软钎焊。3.2 元器件术语a） 焊端（Terminations）- 无引线表面组装元器件的金属化外电极。b） 形片状元件（Rectangular chip component）两端无引线，有焊端，外形为薄片矩形的SMD。c） 外形封装 SOP（Small Outline Package）小外形模压塑料封装，两侧有翼形或J形短引脚的一种SMD。d） 小外形晶体管SOT（Small Outline Transistor）采用小外形封装结构的表面组装晶体管。e） 小外形二极管SOD（Small Outline Diode）采用小外形封装结构的表面组装二极管。f） 小外形集成电路SOIC（Small Outline Integrated Circuit）指外引线数不超过28条的小外形封装集成电路，一般有宽体和窄体两种封装形式；其中有翼形短引线的称为SOL器件，有J型短引线的称为SOJ。g） 收缩型小外形封装SSOP（Shrink Small Outline Package）近似小外形封装，但宽度更窄，可以节省组装面积的新型封装。h） 芯片载体（Chip carrier）- 表面组装集成电路的一种基本封装形式，它是将集成电路芯片和内引线封装于塑料或陶瓷壳体之内，向壳外四边引出相应的焊端或引脚；也泛指采用这种封装形式的表面组装集成电路。4 表面组装技术（SMT）的组成封装设计：结构尺寸、端子形式、耐焊性等包装：编带式、管式、托盘、散装等表面组装元器件表面组装技术制造技术：电路印制板（PCB）技术：单（多层）、材料、电设计、热设计、抗干扰设计、元器件布局设计、电路布局设计、焊盘图形设计等。涂敷材料：粘接剂、焊锡、焊膏等组装材料工艺材料：助焊剂、清洗剂等组装方式和工艺流程涂敷技术：点胶、胶水印刷、锡膏印刷等贴装技术：顺序式、在线式、同时式流动焊接：双波峰、喷射波峰等组装工艺技术组装技术焊接技术焊接方法：锡膏法、预置焊料法等加热方法：气相（热风）、红外、激光回流焊接高温固化：气相（热风）、红外、紫外、激光、电加热清洗技术：超声波清洗、溶剂清洗、水清洗等检测技术：目视、针床、视觉设备返修技术：热空气对流、传导加热涂敷设备：点胶机、印刷机、印刷台贴装机：高速、中速、多功能机组装设备测试设备：外观检测设备（如放大镜等）、在线测试仪、功能测试仪返修设备：返修工作台、恒温电烙铁等5 表面贴装元器件矩形元件：电阻、瓷片电容等5.1 表面贴装元器件的种类柱形元件：二极管等片式元件表面贴装元器件异形元件：电位器、电感、电解电容等微形封装：三极管等封装形扁平封装：QFP、SOP等组装器件裸芯片型芯片载体：5.2 表面组装元器件的特点a） 尺寸小、重量轻，节省原料，适合高密度组装，利于电子产品小型化和薄型化。b） 引线或引线很短，有利于减少寄生电感和电容，改善了高频特性。c） 形状简单、结构牢固，组装可靠性好。d） 尺寸和形状标准化，适合自动化组装，效率高、质量好，利于大批量生产，综合成本低。5.3 表面组装元器件的引脚形式a） 翼形：能适应薄、小间距的发展、适应各种焊接工艺，但在运输和使用中易使引脚受损。b） J形：空间利用系数较大，对焊接工艺的适应性比翼形差，但引脚较硬，在运输和使用中不易损坏。c） 对接引线：剪切强度低，对贴装和焊接要求更高。d） 球栅阵列：属于面阵列封装，引脚不会变形，适合于高引脚数的封装；焊接的适应性较差；并且焊后的可检测性较差。5.4 SMT生产条件对贴片元器件（SMD）的要求a） 焊端头或引脚应有良好可焊性；b） 应使用引脚为铜的元器件，以保持良好的导热；c） 应有良好的引脚共面性，一般要求不大于0.1mm，特殊情况下可放宽至与引脚厚度相同；e） 元器件的外形尺寸和公差要严格按照规格要求；f） 选用的元件必须能承受215 600秒以上的加热；g） 元件规格：100532 mm32mm(0.3mm以上脚间距)；i） 元件包装：可以使用8mm、12mm和16mm带式，各种管式和盘式送料器。具体要求详见图1和表1。驱动孔CHIP插入孔图1表1 各种包装结构尺寸要求 （单位mm）送料器规格元件类别ABCDEFGH8mm带式送料器10050.70.11.20.180.21.750.11.50.140.120.120.0516081.10.21.90.280.21.750.11.50.140.140.120.0520121.50.22.30.280.21.750.11.50.140.140.120.0532161.90.23.50.280.21.750.11.50.140.140.120.0532252.90.23.60.280.21.750.11.50.140.140.120.0512mm带式送料器45323.60.24.90.2120.21.750.11.50.140.180.120.0557505.40.26.10.2120.21.750.11.50.140.180.120.0516mm带式送料器小型SOP160.21.750.11.50.140.15.5 片状元件称呼方法见表2（我公司应统一使用公制的标称方法） 表2 元件称呼方法外形尺寸（单位mm）公制英制日本的习惯称呼方法长宽厚1.00.50.35100504021.60.81.0160806031型2.01.251.25201208052型3.21.61.45321612063型3.22.51.5322512104型4.53.22.0453218125型5.75.00.80.650.50.4开孔宽度（单位mm）0.40.330.250.2颗粒直径（单位m）756050150751507545754520453820380.65推荐速度(mm/s)0.10.50.31.00.51.00.82.0f） 钢网清洗：在锡膏印刷过程中每印刷510块板，需要对钢网底部清洗一次，以消除钢网底部的附着物（残留的锡膏），要求使用无水酒精或专用的清洗剂作为清洗液。7.4 工艺检查标准7.4.1 理想的印刷效果a） 锡膏与焊盘对齐；b） 锡膏与焊盘尺寸及形状相符；c） 锡膏表面光滑且不带有受扰区域或空穴。7.4.2 检查标准a） 焊盘上单位面积上的锡膏量应为0.8mg/mm左右，对细间距元器件应为0.5mg/mm左右；b） 过量的锡膏延伸出焊盘，但锡膏覆盖面积小于焊盘面积的2倍，并且未与相邻焊盘接触；c） 锡膏覆盖每个焊盘的面积要大于75%；d） 错位不能大于0.2mm（对于细间距焊盘，错位不得大于0.1mm），且不能与相邻焊盘接触；e） 印刷后应无严重塌陷、拉尖，边缘整齐，基板不许被锡膏污染。8 点胶工艺8.1 设备：全自动双头高速点胶机8.1.1 对PCB的要求：厚度0.5mm2mm，尺寸50mm50mm330mm360mm。8.1.2 对动力的要求：电源AC100V240V、50Hz，压缩空气5 kgf/cm2。8.1.3 对注射管的要求：30ml标准注射管。8.2 胶水8.2.1 有合适的粘度，胶水粘度太大时会出现“拉丝”现象，粘度太小时涂覆后不能保持轮廓并形成足够的高度，且会漫流到有待焊接的部位而造成虚焊。8.2.2 应具有一定的绝缘性能，要求在任何的环境条件（主要指长期的潮湿环境）下，其绝缘电阻1014/cm。8.2.3 固化后有一定的粘接强度,以确保在波峰焊接时被粘贴的元件不会掉出。一般要求在室温下，以及经受3次极限焊接周期（260每次10秒）后均能达到200gf.cm/mm。8.2.4 在常温下的存储期限要小于5天，在低温（410）下的存储期限不得大于3个月。8.2.5 要具有抗潮和抗腐蚀的能力，应与后续工艺的化学制品相容，不产生化学反应。8.2.6 应有颜色（一般为红色）。8.2.7 使用要求a） 应在低温下储存（410）；b） 在常温或低温下储存的时间必须在存储期限以内（具体参见胶水的使用说明书）；c） 从低温下取出后必须在室温下回温4小时以上才可以上机使用。8.3 生产工艺标准a） 粘贴不同的元件要使用不同的点胶嘴，具体要求见表6。 表6元件规格160820123216大型晶体管小型IC中型IC胶嘴型号NEEDLE（1608）NEEDLE（2012）NEEDLE（3216）NEEDLE（TYPE1）NEEDLE（TYPE2）胶嘴内径0.45mm(双嘴)0.5mm(双嘴)0.55mm(双嘴)0.65mm(单嘴)0.75mm(单嘴)确定胶点数量的原则：大型晶体管和IC常因体积较大而采用一个元件点多个胶点的做法，一般情况下“TYPE1”两个点的距离为6mm10mm左右，“TYPE2”两个点的距离为10mm15mm左右。注1：密切控制胶滴的高度（点胶量），太高（点胶量太大）容易将胶水压出污染焊盘而造成虚焊，太低（点胶量太小）容易使胶水未能与元件接触或接触面积太小而造成掉件。注2：对一些贴装后元件较高的位置要适当的增加点胶量来确保元件上的胶滴的直径符合要求。 b） 为了确保涂覆的稳定性，在开始正式地涂覆之前要在两点以上的地方进行预涂。c） 喷嘴的清洁 每周末要进行定期的清洁； 一天以上不使用时，要进行清洁； 当出现吐出状态不稳时，进行检查清洁。d） 从涂覆到贴装的时间不得超过1小时。e） 从涂覆到高温固化的时间不得超过24小时。8.4 工艺检查标准8.4.1 理想的点胶效果a） 胶滴居中，不与焊盘和元件电极接触；b） 粘接强度（高温固化后）大于标准30%以上。8.4.2 检验标准a） 焊盘或电极处的胶水均应小于有效焊接面积的1/5；b） 胶水朝向贴片电极的渗漏必须小于电极宽度的1/3；c） 使用双嘴点胶头时，每个单侧胶点必须与贴片部品全部或部分接触，不得完全脱离（不接触）；d） 于SOP、QFP等封装壳体较大的元件，元件上的胶滴直径应大于基板上的胶滴直径的1/2，同时要求胶水不得粘污引脚或焊盘。9 贴片工艺9.1 设备：中速贴片机和多功能全视觉激光贴片机9.1.1 对PCB的要求：厚度0.4mm4.2mm，尺寸50mm30mm460mm400mm。9.1.2 对动力的要求：电源AC100V240V、50Hz，压缩空气5 kgf/cm2。9.1.3 贴片元件及其包装的要求：参见本文5.4之e、f的要求。9.2 生产工艺标准9.2.1 贴装压力：对有引线的贴片部品，一般每根引线所承受的压力为10Pa40Pa，引线应压入锡膏中的深度至少为引脚厚度的一半；对矩形片状元件，一般压力为450Pa1000Pa。9.2.2 贴装时要防止锡膏被挤出，可以通过调整贴装压力和控制印刷锡膏的厚度等方法预防。对于普通元件，要求焊盘之外的挤出量（长度）应小于0.2mm，对于细小间距（小于0.8mm）的元器件，挤出量（长度）应小于0.1mm。9.2.3 视像对中系统(vision)的使用条件：大于23mm23mm或脚间距小于0.65mm的IC等封装壳体较大的元器件的贴装应该使用视像对中系统。9.2.4 各台机的作业时间应尽可能相同（工艺平衡），以保证高的生产效率。9.2.5 吸嘴的规格是根据贴片部品的大小和形态而选择，所以吸嘴选择合适与否将直接影响贴装质量的好坏，具体要求参见表7。 表7 贴片部品与吸嘴对应关系表吸嘴名外径内径最小部品宽度适用部件以及主要形式N0451.0mm0.45mm0.5 mm2.5mm1005、1608、2012、SOT（0.81.6）等N081.5mm0.8mm0.8 mm3.2mm1608、2012、3216、MELF（圆柱形贴片元件1.22.0）、SOT等N142.7mm1.4mm1.6 mm4.5mm小型铝电解电容、钽电容、微型电位器等N244.0mm2.4mm4.0 mm7.0mm中型铝电解电容、SOP（窄的）、SOJ、连接器N406.2mm4.0mm7.0 mm10.0mm大型铝电解电容、SOP（宽的）、QFP、PLCC、SOJ、连接器等N759.0mm7.5mm10mm中型QFP、中型PLCC等N11012.7mm11.0mm20mm大型QFP、大型PLCC等9.3 工艺检查标准9.3.1 理想贴装效果a） 矩形元件：元件电极全部位于焊盘上、居中；b） 小外形晶体管：引脚全部位于焊盘上、对称居中；c） 小外形集成电路及网络电阻：引脚趾部和跟部全部位于焊盘上，所有引脚对称居中；d） 四边扁平封装器件和超小型封装器件：引脚与焊盘重叠无偏移。9.3.2 检验标准（见表8）表8 贴装检验标准元件类型图 示检 验 标 准矩形贴片元件贴片电极与相邻焊盘和相邻贴片电极的距离必须大于0.5mm；贴片电极与相邻图形的距离应大于0.2mm（包含元件下面的图形）元件电极宽度的一半或一半以上应处于焊盘上元件电极要有0.3mm以上在焊盘间上；旋转偏差，距离P应大于元件宽度的1/2；小外形晶体管允许有偏差和旋转偏差，但各引脚的含趾部和跟部应处于焊盘上，并且确保引脚的1/2以上在焊盘上小外形集成电路和网络电阻允许有偏差和旋转偏差，但各引脚的跟部和趾部应处于焊盘上，并且确保引脚宽度的1/2和0.2mm以上在焊盘上。四边扁平封装和超小型封装器件允许有偏差和旋转偏差，但各引脚的跟部和趾部应处于焊盘上，并且确保引脚宽度的1/2和0.2mm以上在焊盘上。10 回流焊接工艺10.1 设备：5温区热风回流焊10.1.1 对动力的要求：电源：3相380V动力电，27kW；压缩空气：4 kgf/cm26 kgf/cm2。10.1.2 对PCB的要求：宽度50mm300mm（采用导轨运输方式）。10.1.3 设备主要参数：温度控制范围：室温350，升温时间35分钟，各温区温度独立控制，传送网带宽度390mm，长度3.8米，内配UPS电源，内配三点温度曲线测试系统和测试导线。10.2 生产工艺标准10.2.1 预热温度控制在120150，预热时间应大于60秒，温升的速率要小于3/s（仅供参考，具体参见锡膏的规格书的规定）。10.2.2 焊接温度控制在230240，时间应为510秒，同样温升的速率要小于3/s（仅供参考，具体参见锡膏的规格书的规定）。10.2.3 转产和每天上班前，读取温度曲线，确认满足要求后才可以开始生产。10.2.4 PCB上同一条直线（该直线应与过炉方向垂直）上的各个焊盘温度的差异应小于5。10.2.5 注意进炉的方向，否则会因为元件的两端焊脚因焊锡溶化和凝结时间的差异而容易形成吊桥（或称曼哈顿现象），即元器件的一端离开焊盘而向上方斜立或直立的现象。10.3 工艺检验标准10.3.1 浸润：焊料应在被焊金属表面铺展，其接触角必须小于90；10.3.2 焊料量：焊料量要适中，避免过多或过少；10.3.3 焊点表面：应完整、连续和圆滑；10.3.4 不允许有虚焊、脱焊、孔洞、桥接、拉尖、焊料球或吊桥的现象。11 高温固化工艺11.1 设备：5温区热风回流焊。11.2 生产工艺标准11.2.1 当PCB上有通孔电解电容时，固化温度为120135（为防止电解电容的爆裂，电解电容体上的温度不得高于110），固化时间应大于120秒，温升的速率要小于3/s（仅供参考，具体参见胶水的规格书的规定）。11.2.2 当PCB上无通孔电解电容时，固化温度为150170，固化时间应大于90秒，温升的速率要小于3/s（仅供参考，具体参见胶水的规格书的规定）。11.2.3 转产和每天上班前，读取温度曲线，确认满足上述要求后才可以开始生产。11.2.4 同一条直线（该直线应与过炉方向垂直）上的各个焊盘温度的差异应小于5。11.3 工艺检验标准11.3.1 粘接强度应满足表9的要求，每次转产时应进行测定并记录。表9 粘接强度力矩要求元件规格100516082012、晶体管3216、电位器钽电解、其他大型贴片力矩要求80gfcm120gfcm150gfcm200gfcm250gfcm11.3.2 外观应呈暗红色。12 清洗对在维修后有明显助焊剂痕迹的PCB应进行清洗。方法：使用植物纤维毛刷（可防止产生静电）沾无水乙醇进行刷洗，凉干即可。13 防静电要求因SMT器件属微型元件，对静电更加敏感，在生产过程中要特别注意静电防护。13.1 IC、晶体管必须使用防静电料盒盛放；13.2 在收发材料、贴装、检验、修理等工序凡是可能接触到贴片IC的员工必须佩带防静电手带；13.3 应使用防静电周转架、车或防静电周转箱对已贴装IC的PCB进行存放和运输；13.4 对已贴装IC的PCB进行检验、修理的工作台必须铺防静电垫，并良好接地；13.5 技术、管理等非固定工位人员接触贴片IC或已贴装IC的PCB时，必须戴防静电手套。13.6 检验、修理人员使用的电烙铁必须是恒温烙铁，并保证良好接地；13.7 防静电手带的佩带和检测要求、电烙铁防漏电接地的检测要求以及防静电的标识等，详见基本生产条件和作业标准中的生产过程防静控制标准中的有关要求。 11