表面贴装工程介绍-SMA(.ppt30页)

表面贴装工程----关于SMA的介绍目录SMAIntroduce什么是SMA？SMT工艺流程ScreenPrinterMOUNTREFLOWAOIESD质量控制什么是SMA？SMA(SurfaceMountAssembly)的英文缩写，中文意思是表面贴装工程。是新一代电子组装技术，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。电子线路的装配，最初采用点对点的布线方法，而且根本没有基片。第一个半导体器件的封装采用放射形的引脚，将其插入已用于电阻和电容器封装的单片电路板的通孔中。50年代，平装的表面安装元件应用于高可靠的军方，60年代，混合技术被广泛的应用，70年代，受日本消费类电子产品的影响，无源元件被广泛使用，近十年有源元件被广泛使用。SMAIntroduceSMAIntroduce什么是SMA？SurfacemountThrough-hole与传统工艺相比SMA的特点：高密度高可靠小型化低成本生产的自动化SMAIntroduceSMT工艺流程一、单面组装：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=返修二、双面组装；A：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）此工艺适用于在PCB两面均贴装有PLCC等较大的SMD时采用。最最基础的东西SMAIntroduceB：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）此工艺适用于在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。三、单面混装工艺：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SMT工艺流程SMAIntroduce四、双面混装工艺：A：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=返修先贴后插，适用于SMD元件多于分离元件的情况B：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=返修先插后贴，适用于分离元件多于SMD元件的情况C：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A面混装，B面贴装。SMT工艺流程SMAIntroduceD：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A面混装，B面贴装。先贴两面SMD，回流焊接，后插装，波峰焊E：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A面贴装、B面混装。SMT工艺流程SMAIntroduceScreenPrinterMountReflowAOISMT工艺流程SMAIntroduceSolderpasteSqueegeeStencilScreenPrinterSTENCILPRINTINGScreenPrinter内部工作图ScreenPrinterScreenPrinter的基本要素：Solder(又叫锡膏）经验公式：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单位：锡珠使用米制（Micron)度量，而模板厚度工业标准是美国的专用单位Thou.(1m=1*10-3mm,1thou=1*10-3inches,25mm1thou)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。SMAIntroduceSMAIntroduceScreenPrinter锡膏的主要成分：成分焊料合金粉末助焊剂主要材料作用Sn/PbSn/Pb/Ag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SMAIntroduceSqueegee(又叫刮板或刮刀）菱形刮刀拖裙形刮刀聚乙烯材料或类似材料金属10mm45度角SqueegeeStencil菱形刮刀ScreenPrinter拖裙形刮刀SqueegeeStencil45-60度角SMAIntroduceSqueegee的压力设定：第一步：在每50mm的Squeegee长度上施加1kg的压力。第二步：减少压力直到锡膏开始留在模板上刮不干净，在增加1kg的压力第三步：在锡膏刮不干净开始到挂班沉入丝孔内挖出锡膏之间有1-2kg的可接受范围即可达到好的印制效果。ScreenPrinterSqueegee的硬度范围用颜色代号来区分：verysoft红色soft绿色hard蓝色veryhard白色SMAIntroduceStencil(又叫模板）：StencilPCBStencil的梯形开口ScreenPrinterPCBStencilStencil的刀锋形开口激光切割模板和电铸成行模板化学蚀刻模板SMAIntroduceScreenPrinter模板制造技术化学蚀刻模板电铸成行模板激光切割模板简介优点缺点在金属箔上涂抗蚀保护剂用销钉定位感光工具将图形曝光在金属箔两面，然后使用双面工艺同时从两面腐蚀金属箔通过在一个要形成开孔的基板上显影刻胶，然后逐个原子，逐层地在光刻胶周围电镀出模板直接从客户的原始Gerber数据产生，在作必要修改后传送到激光机，由激光光束进行切割成本最低周转最快形成刀锋或沙漏形状纵横比1.5：1提供完美的工艺定位没有几何形状的限制改进锡膏的释放要涉及一个感光工具电镀工艺不均匀失去密封效果密封块可能会去掉纵横比1：1错误减少消除位置不正机会激光光束产生金属熔渣造成孔壁粗糙纵横比1：1模板(Stencil)制造技术:SMAIntroduceScreenPrinter模板(Stencil)材料性能的比较:性能抗拉强度耐化学性吸水率网目范围尺寸稳定性耐磨性能弹性及延伸率连续印次数破坏点延伸率油量控制纤维粗细价格不锈钢尼龙聚脂材质极高极好不吸水30-500极佳差(0.1%)2万40-60%差细高中等好24%16-400差中等极佳（2%）4万20-24%好较粗低高好0.4%60-390中等中等佳（2%）4万10-14%好粗中极佳SMAIntroduceScreenPrinter锡膏丝印缺陷分析:问题及原因对策•搭锡BRIDGING锡粉量少、粘度低、粒度大、室温度、印膏太厚、放置压力太大等。（通常当两焊垫之间有少许印膏搭连，于高温熔焊时常会被各垫上的主锡体所拉回去，一旦无法拉回，将造成短路或锡球，对细密间距都很危险）。•提高锡膏中金属成份比例（提高到88%以上）。•增加锡膏的粘度（70万CPS以上）•减小锡粉的粒度（例如由200目降到300目）•降低环境的温度（降至27OC以下）•降低所印锡膏的厚度（降至架空高度SNAP-OFF，减低刮刀压力及速度）•加强印膏的精准度。•调整印膏的各种施工参数。•减轻零件放置所施加的压力。•调整预热及熔焊的温度曲线。SMAIntroduce问题及原因对策•2.发生皮层CURSTING由于锡膏助焊剂中的活化剂太强,环境温度太高及铅量太多时,会造成粒子外层上的氧化层被剥落所致.•3.膏量太多EXCESSIVEPASTE原因与“搭桥”相似.•避免将锡膏暴露于湿气中.•降低锡膏中的助焊剂的活性.•降低金属中的铅含量.•减少所印之锡膏厚度•提升印着的精准度.•调整锡膏印刷的参数.锡膏丝印缺陷分析:ScreenPrinterSMAIntroduce锡膏丝印缺陷分析:ScreenPrinter问题及原因对策•4.膏量不足INSUFFICIENTPASTE常在钢板印刷时发生,可能是网布的丝径太粗,板膜太薄等原因.•5.粘着力不足POORTACKRETENTION环境温度高风速大,造成锡膏中溶剂逸失太多,以及锡粉粒度太大的问题.•增加印膏厚度,如改变网布或板膜等.•提升印着的精准度.•调整锡膏印刷的参数.•消除溶剂逸失的条件(如降低室温、减少吹风等）。•降低金属含量的百分比。•降低锡膏粘度。•降低锡膏粒度。•调整锡膏粒度的分配。SMAIntroduce锡膏丝印缺陷分析:ScreenPrinter问题及原因对策•6.坍塌SLUMPING原因与“搭桥”相似。•7.模糊SMEARING形成的原因与搭桥或坍塌很类似，但印刷施工不善的原因居多，如压力太大、架空高度不足等。•增加锡膏中的金属含量百分比。•增加锡膏粘度。•降低锡膏粒度。•降低环境温度。•减少印膏的厚度。•减轻零件放置所施加的压力。•增加金属含量百分比。•增加锡膏粘度。•调整环境温度。•调整锡膏印刷的参数。SMAIntroduceScreenPrinter在SMT中使用无铅焊料：在前几个世纪，人们逐渐从医学和化学上认识到了铅（PB）的毒性。而被限制使用。现在电子装配业面临同样的问题，人们关心的是：焊料合金中的铅是否真正的威胁到人们的健康以及环境的安全。答案不明确，但无铅焊料已经在使用。欧洲委员会初步计划在2004年或2008年强制执行。目前尚待批准，但是电子装配业还是要为将来的变化作准备。SMAIntroduce无铅锡膏熔化温度范围：ScreenPrinter无铅焊锡化学成份48Sn/52In42Sn/58Bi91Sn/9Zn93.5Sn/3Sb/2Bi/1.5Cu95.5Sn/3.5Ag/1Zn93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu99.3Sn/0.7Cu95Sn/5Sb65Sn/25Ag/10Sb96.5Sn/3.5Ag熔点范围118°C共熔138°C共熔199°C共熔218°C共熔218~221°C209°~212°C227°C232~240°C233°C221°C共熔说明低熔点、昂贵、强度低已制定、Bi的可利用关注渣多、潜在腐蚀性高强度、很好的温度疲劳特性高强度、好的温度疲劳特性高强度、好的温度疲劳特性高强度、高熔点好的剪切强度和温度疲劳特性摩托罗拉专利、高强度高强度、高熔点97Sn/2Cu/0.8Sb/0.2Ag226~228°C高熔点SMAIntroduceScreenPrinter无铅焊接的问题和影响：无铅焊接的问题无铅焊接的影响生产成本元件和基板方面的开发回流炉的性能问题生产线上的品质标准无铅焊料的应用问题无铅焊料开发种类问题无铅焊料对焊料的可靠性问题最低成本超出45%左右高出传统焊料摄氏40度焊接温度提升品质标准受到影响稀有金属供应受限制无铅焊料开发标准不统一焊点的寿命缺乏足够的实验证明SMAIntroduceMOUNT表面贴装对PCB的要求：第一：外观的要求,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：热膨胀系数的关系.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，必须注意。第三：导热系数的关系.第四：耐热性的关系.耐焊接热要达到260度10秒的实验要求，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：铜铂的粘合强度一般要达到