SMT技术讲解演示幻灯片.ppt

,Since 1984,表面组装技术,(,SMT),基础培训,SMT,基础知识概述,第一篇：,SMT,简介,第二篇：,SMT,材料篇,第三篇：,SMT,印刷工艺篇,第四篇：,SMT,贴片及焊接工艺篇,第五篇：,SMT,品质控制篇,SMT(Surface Mount Technology),的英文缩写，中文意思是,表面组装工艺,，是一种相对较新的电子组装技术，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。表面安装不是一个新的概念，它源于较早的工艺，如平装和混合安装。,Surface mount,Through-hole,小型化,生产的自动化,高密度,高可靠,低成本,与传统工艺相比,SMA,特点,什么是,SMT,SMT,发展史,SMT,发展驱动力,-,半导体技术,SMT,发展驱动力,-IC,封装技术,SMT,发展驱动力,-IC,封装技术,SMT,发展驱动力,-IC,封装技术,SMT,前后端工艺,-,电子产品制造流程,来料检测=丝印焊膏（点贴片胶）=贴片=烘干（固化）=回流焊接=清洗=检测=返修,单面组装,双面组装,来料检测=,PCB,的,A,面丝印焊膏（点贴片胶）=贴片=烘干（固化）=,A,面回流焊接=清洗=翻板=,PCB,的,B,面丝印焊膏（点贴片胶）=贴片=烘干=回流焊接（最好仅对,B,面）=清洗=检测=返修）,适用于在,PCB,两面均贴装有,PLCC,等较大的,SMD,时采用,来料检测=,PCB,的,A,面丝印焊膏（点贴片胶）=贴片=烘干（固化）=,A,面回流焊接=清洗=翻板=,PCB,的,B,面点贴片胶=贴片=固化=,B,面波峰焊=清洗=检测=返修）,工艺适用于在,PCB,的,A,面回流焊，,B,面波峰焊。在,PCB,的,B,面组装的,SMD,中，只有,SOT,或,SOIC（28）,引脚以下时，宜采用此工艺,SMT,组装流程,SMT,组装流程,来料检测=,PCB,的,A,面丝印焊膏（点贴片胶）=贴片=烘干（固化）=回流焊接=清洗=插件=波峰焊=清洗=检测=返修,单面混装工艺,双面混装工艺,来料检测=,PCB,的,B,面点贴片胶=贴片=固化=翻板=,PCB,的,A,面插件=波峰焊=清洗=检测=返修,来料检测=,PCB,的,A,面插件（引脚打弯）=翻板=,PCB,的,B,面点贴片胶=贴片=固化=翻板=波峰焊=清洗=检测=返修,先贴后插，适用于,SMD,元件多于分离元件的情况,先插后贴，适用于分离元件多于,SMD,元件的情况,来料检测=,PCB,的,A,面丝印焊膏=贴片=烘干=回流焊接=插件，引脚打弯=翻板=,PCB,的,B,面点贴片胶=贴片=固化=翻板=波峰焊=清洗=检测=返修,SMT,组装流程,双面混装工艺,来料检测=,PCB,的,B,面点贴片胶=贴片=固化=翻板=,PCB,的,A,面丝印焊膏=贴片=,A,面回流焊接=插件=,B,面波峰焊=清洗=检测=返修,来料检测=,PCB,的,B,面丝印焊膏（点贴片胶）=贴片=烘干（固化）=回流焊接=翻板=,PCB,的,A,面丝印焊膏=贴片=烘干=回流焊接1（可采用局部焊接）=插件=波峰焊2（如插装元件少，可使用手工焊接）=清洗=检测=返修,先贴后插，适用于,SMD,元件多于分离元件的情况,先插后贴，适用于分离元件多于,SMD,元件的情况,SMT,组装流程,第一篇：,SMT,简介,第二篇：,SMT,材料篇,第三篇：,SMT,印刷工艺篇,第四篇：,SMT,贴片及焊接工艺篇,第五篇：,SMT,品质控制篇,SMT,材料,-PCB,元器件更小、密度更高、低成本的,PCB,、容易实现自动化,高频响应能力好,电磁干扰性能好,发热密度高、清洗不便、视觉检测难,机械可靠性低。,手工返修难。,热膨胀系数的匹配比较难,PCB,焊膏,元器件,印刷机,贴片机,回流炉,组装工艺,SMT,材料,-PCB,最常用的印制线路板种类：,FR-4,：成本低、广泛适用。,陶瓷基板：热稳定性好、散热快。,软线路板：柔性好。,何时不使用,FR-4?,高可靠性要求或高温元器件。,超高频电子产品。,低介电常数要求。,热膨胀系数匹配要求。,FR-4,：,Flame resistance,Tg 130,Epoxy based Woven glass.,SMT,材料,-PCB,SMT,材料,-PCB,设计,锡膏成分,成 分,焊料合,金粉末,助,焊,剂,主 要 材 料,作 用,SnPb,活化剂,增粘剂,溶 剂,摇溶性,附加剂,SMD,与电路的连接,松香，甘油硬脂酸脂,盐酸，联氨，三乙醇酸,金属表面的净化,松香，松香脂，聚丁烯,净化金属表面，与,SMD,保,持粘性,丙三醇，乙二醇,对焊膏特性的适应性,Castor,石腊（腊乳化液）,软膏基剂,防离散，塌边等焊接不良,SMT,材料,-,焊膏,锡膏的储存和使用：,冷藏温度4-10摄氏度，可保存6个月左右。,取出后回温4-6小时。,使用前搅拌1-3分钟，每分钟60-80转。,取出冰箱后尽量用完，未用完的锡膏不得放回冰箱。,锡膏印刷时的环境温度23-25摄氏度，湿度45%-75%。,判断锡膏具有正确粘度的一种经济和实际的方法：,搅拌锡膏30秒，挑起一些高出容器三，四英寸，锡膏自行下滴，如果开始时象稠的糖浆一样滑落，然后分段断裂落下到容器内为良好。反之，粘度较差。,SMT,材料,-,焊膏,合金系统及定义,成份（质量,%,）,固相线,液相线,高温合金,：,S:217,C,以上,L:225,C,以上,Sn-5Sb,Sn-0.7Cu,Sn-0.7Cu-0.3Ag,238,227,217,241,227,226,中高温合金：,S:217,C,以上,L:225,C,以下,Sn-3.5Ag,Sn-3.0Ag-0.5Cu,Sn-3.8Ag-0.7Cu,221,217,217,221,219,217,中温合金,：,S:217,C,以下,150,C,以上,L:200,C,以上,Sn-2.5Ag-1Bi-0.5Cu,Sn-3.5Ag-4In-0.5Bi,Sn-3.5Ag-8In-0.5Bi,213,207,196,218,212,206,中低温合金,：,S:150,C,以上,L:200,C,以下,Sn-9Zn,Sn-8Zn-3Bi,198,190,198,196,低温合金,：,S:150,C,以下,Sn-58Bi,Sn-52In,139,119,139,119,SMT,材料,-,焊膏,型号,网目代号,直径（,m）,通用间距（,mm）,2,-200+300,4575,0.65,2.5,-230+500,2563,0.5,3,-325+500,2545,0.4,4,-400+500,2538,0.4,5,-400+635,2038,0.3,6,N.A.,1030,Micro BGA,合金粉直径、型号及使用范围,SMT,材料,-,焊膏,合金比例,钎料合金所占比例比例越高，锡膏粘度越大，降低印刷性能。,提高合金比例可降低锡珠溅出的可能性。,常见应用：,刮板印刷 88%-90%,针筒式点膏 83%-86%,移针印刷 83%-85%,SMT,材料,-,焊膏,SMT,材料,-,元器件,第一篇：,SMT,简介,第二篇：,SMT,材料篇,第三篇：,SMT,印刷工艺篇,第四篇：,SMT,贴片及焊接工艺篇,第五篇：,SMT,品质控制篇,环境,SMT,印刷工艺,印刷质量,工艺参数,焊膏,钢网,刮刀压力,刮刀速度,刮刀角度,脱模速度,清洗间隔,颗粒度,金属含量,触变性,开孔,加工方式,厚度,材质,温度,湿度,储存,使用,设备,精度,工艺能力,印刷方向,刮刀,焊膏,模板,PCB,Solder paste,Squeegee,Stencil,SMT,印刷工艺,三球定律：,至少有三个最大直径的锡珠能垂直排在模板的厚度方向上,至少有三个最大直径的锡珠能水平排在模板的最小孔的宽度方向上。,钎料颗粒大小和孔径大小的比值要求,4:5,以下,SMT,印刷工艺,触变性,搅拌速度提高时，触变指数越大，锡膏的粘度下降速度越大。,触变性差的锡膏可适应的工艺窗口更窄。,型号,A,B,触变指数,0.45,0.42,C,D,E,0.50,0.58,0.62,SMT,印刷工艺之焊膏,聚氨脂/橡胶,不锈钢,SMT,印刷工艺之刮刀,化学蚀刻模板,:,成本低，孔壁较粗糙,激光切割模板,:,可以开出梯形孔,孔壁粗糙度一般为5-6,m,左右,成本稍高,在加工时熔化金属的飞溅会使模板表面比较粗糙，不过经过抛光工序后，可以改善这一点,SMT,印刷工艺之钢网,电铸模板,:,孔壁粗糙度一般为2.5,m,左右，很高的精度,开口的周围可加工出密封圈,形成完整的焊膏形状,电镀工艺不均匀失去密封效果，密封块可能会去掉,成本高,制作周期长,SMT,印刷工艺之钢网,圆形孔：,SMT,印刷工艺之钢网,方形孔：,P,：钎料膏体积,要使焊膏顺利释放到焊盘上,:,面积比率不能小于0.6,截面比率不能小于1.5,模板厚度,焊膏印刷厚度范围,最佳厚度,0.18,0.15022,0.22,0.15,0.130.18,0.16,0.13,0.110.16,0.14,0.10,0.080.13,0.11,开孔尺寸小，钢网厚,开孔尺寸太大,SMT,印刷工艺之钢网,微型元件使用越来越多，如何兼顾大小焊盘上的焊膏量：,阶梯形模板印刷法和二次印刷法，对印刷机、刮刀、模板、加工工艺提出了太高的要求，目前不适于广泛使用。,用模板开孔形状和尺寸来控制是最直接的方法，对于这些特殊的开孔方案，除了要求其有良好的释放率，更重要的是其释放率的差异要小。,SMT,印刷工艺之钢网,平行、垂直方向上锡量差距增大,与印刷方向平行的细长焊盘上锡量会比垂直方向多5-8%。部分钢网制作商会相应减少平行方向开孔宽度。,SMT,印刷工艺之钢网,式中：,r,与刮刀模板接触点的距离，,刮刀角度,V,刮刀速度，,焊膏粘度，,Q,焊膏量,f（）,是压力系数，主要取决于刮刀角度，在角度不变的情况,下为恒定值。,SMT,印刷工艺之刮刀压力,对于,SMT,工艺一般要求印刷刮板压力在,3-5kg,之间。,SMT,印刷工艺之刮刀压力,沾污，造成锡珠等缺陷；锡膏成型差；清洗频率增加,钢网上面刷不干净；锡膏成型差；少锡、缺印,SMT,印刷工艺之清洗,锡膏不滚动,网孔填充不量,锡膏漏印或缺损,SMT,印刷工艺之印刷速度,SMT,印刷工艺之印刷速度,印刷速度：,12.7mm/s203.2mm/s,，具体参数取决于刮板压力和钎料膏的物理性能,脱模速度0.8,mm/s,脱模速度0.2,mm/s,SMT,印刷工艺之印刷脱模速度,阻碍焊膏脱离开孔的主要是孔壁对焊膏的摩擦力，大小跟其面积有关。,SMT,印刷工艺之印刷脱模速度,脱模太快,脱模太慢,SMT,印刷工艺之印刷脱模速度,刮刀速度-触变指数,刮刀压力等高图,脱模阶段工艺窗口,SMT,印刷工艺参数相互影响,阻焊膜太厚,钢网与,PCB,应无间隙，降低沾污等情况。,SMT,印刷工艺之顶板高度,顶板程度过高,底部支撑不足,刮刀磨损,原因：,模板清洗不足，焊膏留在孔内；,钢网上焊膏不足；,经过激光切割后的模板孔印板，被切割块没有完全分离；,焊膏中有较大尺寸的金属粉末颗粒，造成细间距版孔堵塞；,焊膏粘度问题，在脱模时不能完全留在焊盘上；,刮刀磨损，导致局部压力不够而产生印刷不良。,防止措施,：,选用合适粘度以及粒度的锡膏；,模板清洗干净；,注意及时更换不能满足要求的设备;,减慢脱模速度。,印刷不全（,Incomplete Solder Paste）,产生原因：,初始的模板与焊盘未对准造成，或是由于印刷电路板的变化造成的；,装置本身的位置精度不好，工作台支撑电路板的时候并不一直在同一个位置；,由刮刀及其摩擦因素对网版形成的一种不良的侧拉力，致使焊膏印刷时进入网版开口部的均匀性差；,基板各尺寸的误差或是钢网制作时的误差,防止措施：,一定注意对准网口与焊盘，并固定好；,采用高精度的印刷机。,印刷偏移（,Printing Excursion）,原因：,钢网与,PCB,存在间隙，在很高的刮刀压力或速度综合作用下，焊膏渗漏下来，附着到钢网背面而产生桥连；,设计网板时，开口部与焊盘尺寸相比较大或相等，在大的焊膏压力作用下出现漫流而导致连接；,元器件贴装压力设置不当，增加焊盘之间焊膏量的扩展，产生焊膏桥连或漫流；,搅拌过度造成粘度低下或是锡膏本身粘度不够。,防止措施：,钢网与,PCB,应该以最小压力紧密接触；,调整刮刀压力和速度；,选用钎料直径稍大的锡膏。,锡膏桥连（,Bridging）,产生原因：,钢网背面污染；,钢网与,PCB,存在大的间隙，在高的印刷压力及速度下造成渗漏；,锡膏流变性差，脱模后坍塌；,锡膏金属含量低，粘度低；,操作不慎。,印刷污染（,Printing Contamination）,产生原因：,印刷压力大；,刮刀硬度小。,锡膏刮坑（,Scooping/Gouging）,拖尾（,Torn Prints）,产生原因：,脱模的时候,PCB,和模板发生移动；,与焊膏、模板和孔尺寸及厚度有关。较厚的模板印刷细间距引脚，将会在顶端导致粘接；,动间隙或焊膏粘度太大。,产生原因：,脱膜时,PCB,板面与钢网不平行；,脱模速度不良。,拉尖（,Dog Ear）,坍塌（,Collapse）,产生原因：,大的印刷间隙与大的刮刀压力的综合作用；,焊膏粘度或金属含量太低。,第一篇：,SMT,简介,第二篇：,SMT,材料篇,第三篇：,SMT,印刷工艺篇,第四篇：,SMT,贴片及焊接工艺篇,第五篇：,SMT,品质控制篇,含铅钎料工艺中使用的贴片机完全可以适用于无铅钎料焊接工艺中，但是有些照明和视觉检测的运算法则需要调节，因为有些无铅元器件的外观和含铅元器件稍稍不同。尤其在,BGA,的组装焊接上。,SMT-,贴片工艺,红外线焊接,红外+热风（组合）,气相焊（,VPS）,热风焊接,热型芯板（很少采用）,SMT-,焊接工艺之基础,扩展率,热风回流焊过程中，焊膏需经过以下几个阶段，溶剂挥发；焊剂清除焊件表面的氧化物；焊膏的熔融、再流动以及焊膏的冷却、凝固。,SMT-,焊接工艺之基础,预热区的作用：,将,PCB,温度从室温提升到预热温度。,最佳升温速率：2,/,sec,速率太大导致对,PCB,和元器件造成损害，容易发生助焊剂爆喷。加热速率通常受到元器件制造商推荐值的限制，一般最大4,/,sec，,不超过2分钟。,速率太小导致助焊剂溶剂挥发不完全。,此阶段,PCB,上各元器件升温速率存在差异，,PCB,上存在温度梯度分布。,SMT-,焊接工艺之基础,保温区/渗透区作用：,使,PCB,各区域在进入焊接区前温度达到均匀一致；助焊剂得到足够蒸发；树脂、活性剂充分清理焊接区域，去除氧化膜。,理想状态：温度均匀，焊盘、钎料球、元件引脚上的氧化膜均被清除,保温区长度与,PCB,有关。,SMT-,焊接工艺之基础,再流区作用：,使钎料熔化并可靠的润湿被焊金属（焊盘、元件引脚）表面。,温度设定：,温度高时助焊剂效率高，钎料粘度、表面张力下降，有助于更快的润湿。过高则造成,PCB,和元器件热损伤。,钎料熔融时间：,30-60,sec，,过短助焊剂未完全消耗，焊点中存在杂质；过长使,IMC,过量，焊点变脆，元件受损。,SMT-,焊接工艺之基础,冷却区/凝固区作用：,使钎料凝固，形成焊点。,冷却速率：,冷却过慢使更多基体金属溶入焊点，焊点粗糙暗淡。,冷却过快形成热应力损坏,PCB、,元器件。,SMT-,焊接工艺之基础,线路板比较大，钎剂的活性并不很好时，可以选择较长时间的回流时间，并采用具有明显浸泡时间的加热曲线。,钎料膏的活性很好，热风速度比较缓慢，线路板中元器件之间的温度差别并不很大时，完全可以采用无明显浸泡时间段的回流曲线，这样还可以减少回流焊时间,SMT-,焊接工艺之基础,SMT-,焊接工艺之基础,确认元器件的特点。一般产品的元器件对温度不敏感，但是有些元件对加热温度和速度有特别的要求。根据这些要求设定工艺曲线或回流焊设备。,确认线路板的大小、重量、难加热元件的存在。根据不同情况设定加热速度。,根据元件特性和工艺曲线要求选择钎料膏产品。,进行试验焊接。,加热曲线设定的关键因素,SMT-,焊接工艺之基础,SMT-,焊接工艺之基础,影响焊接性能的各种因素,工艺因素,焊接前处理方式，处理的类型，方法，厚度，层数。处理后到焊接的时间内是否加热，剪切或经过,其他的加工方式。,焊接工艺的设计,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,SMT-,焊接工艺之基础,焊接条件,指焊接温度与时间，预热条件，加热，冷却速度,焊接加热的方式，热源的载体的形式（波长，导热,速度等）,焊接材料,焊剂：成分，浓度，活性度，熔点，沸点等,焊料：成分，组织，不纯物含量，熔点等,母材：母材的组成，组织，导热性能等,焊膏的粘度，比重，触变性能,基板的材料，种类，包层金属等,SMT-,焊接工艺之基础,SMT,之品质控制篇,品质控制技术概述,品质控制技术概述,品质控制技术概述,品质控制技术概述,品质控制技术概述,品质控制技术概述,品质控制技术七工具,品质控制技术示例,品质控制技术示例,品质控制技术示例,(,品质五大因素之间,),(,数据来源工序,),(,数据源,-,计数值,),(,数据源,-,计数值,),(,系统间,),品质控制技术示例,品质控制技术示例,(,数据源,-,计数值,),(,数据源,-,计数值,),(,数据源,-,样本,),品质控制技术示例,品质控制技术示例,品质控制技术示例,品质控制技术示例,(,列表,),(,柏拉图,),品质控制技术示例,(,系统分析,),(,原因分析,-,鱼骨图,),(,管制图,),品质控制技术示例,遗留问题,:,以上简述了生产组装工艺中一般品质问题的处理流程及方案，如果在实际生产中人、机、料、法、环等因素的组合下，缺陷率持高不下，如何分析解决？,同一条生产线当变换工艺参数或其他因素时，缺陷率都会发生变化，如何找到一种最佳的工艺参数组合？,