SMT工艺培训

表面贴装工艺----关于SMT的介绍目录什么是SMT？SMT工艺流程ScreenPrinterMOUNTREFLOWAOIWAVESOLDERSMTTesterSMTInspectionspec.SMTIntroduce什么是SMT？SMT(SurfaceMountTechnology)的英文缩写，中文意思是表面贴装工艺。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。SMTIntroduceSMTIntroduce什么是SMT？SMTIntroduce什么是SMT？SurfacemountThrough-hole与传统工艺相比SMT的特点：高密度高可靠小型化低成本生产的自动化SMTIntroduceSMT工艺流程一、单面组装：来料检测=丝印焊膏=贴片=回流焊接=检测=返修二、双面组装；A：来料检测=A面丝印焊膏=贴片=A面回流焊接=检测=B面丝印焊膏=贴片=B面回流焊接=检测=返修此工艺适用于在PCB两面均贴装有SMD时采用。SMTIntroduceB：来料检测=A面丝印焊膏=贴片=A面回流焊接=检测=B面点红胶=贴片=固化=A面插件=B面波峰焊=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，物料较少，只有chip料，SOT或SOIC（28）引脚以下时，宜采用此工艺。C:来料检测=B面丝印焊膏=贴片=B面回流焊接=检测=A面丝印焊膏=贴片=A面回流焊接=检测=A面插件=B面波峰焊=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，物料数量多，元件尺寸大，需要使用波峰焊夹具，宜采用此工艺。SMT工艺流程SMTIntroduceSMT工艺流程SMTIntroduceScreenPrinter印刷机︰是将焊料（锡膏或胶水等）通过钢网和刮刀印刷到PCB板上的设备印刷机类型︰按功能可分为三种类型：A手动印刷机，适用于印刷精度要求不高的大型贴裝元件；B半自动印刷机，适用于小批量离线式生产，及较高精度的贴裝元件C全自动刷机，适用于大批量在线式生产，及高精度的贴裝元件；SMTIntroduceSolderpasteSqueegeeStencilScreenPrinterSTENCILPRINTINGScreenPrinter内部工作图ScreenPrinterScreenPrinter的基本要素：Solder(又叫锡膏）对于锡膏的要求是：1.极好的滚动特性。2.在印刷过程中具备低的黏度，印刷完成后有高的黏度。3.与钢网和刮刀有很好的脱离效果。4.在室内温度下不宜变干，而在预热温度下容易变干的特性。5.高的金属含量，低的化学成分。6.低的氧化性。7.化学成分和金属成分没有分离性。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。SMTIntroduceSMTIntroduceScreenPrinter锡膏的存储：保存：需在1~10℃的冰箱里冷藏,否则会影响锡膏性能.儲存时间不超过6个月.回温:在锡膏回温到室温前切勿拆开容器或搅拌锡膏,一般回温时间约为4~12小时(以自然回温方式）;如未回温完全就使用锡膏,会冷凝空气中的水气.锡膏使用前一般需用搅拌约1~3分钟使用:时间不超过8小时,回收的锡膏最好不要用,印刷锡膏过程在21~25℃,35%~65%RH环境作业最好,不可有冷风或热风直接对着吹.SMTIntroduceScreenPrinter锡膏的使用流程：进料入库回温搅拌开封1锡膏依不同批号,自序号较小之瓶先取用,保证先进先出2回温完成后,打开锡膏瓶,登记“开封”时间及开封后使用“期限”3在钢板上印刷超过8个小时以及锡膏开封后超过24小时,尚未用完的,必須报废.4锡膏领料员需拿已用完锡膏的空瓶去交换新的锡膏.领取锡膏时,需对锡膏的回温时间,搅拌时间进行检查.SMTIntroduceSqueegee(刮刀）菱形刮刀金属刮刀10mm45度角SqueegeeStencil菱形刮刀ScreenPrinter金属刮刀SqueegeeStencil45-60度角聚乙烯材料或类似材料刀片材质的好坏直接影响钢网使用寿命和印刷效果﹐选用钢片,特点﹕硬度高﹐无磁性﹐耐腐蚀,常用硬度为80~85肖氏回跳硬度（Shore）红胶工艺锡膏工艺SMTIntroduceStencil(又叫模板）：StencilPCBStencil的开口ScreenPrinterPCBStencilStencil的刀锋形开口激光切割模板和电铸成型模板化学蚀刻模板SMTIntroduceScreenPrinter钢网的结构网框钢片丝网绷网采用胶水+铝胶带方式，在铝框与胶粘接处，须均匀刮上一层保护胶。同时，应保证网板有足够的张力(不小于35N/cm)和良好的平整度网框:框架尺寸根据印刷机的要求而定，以DEK和MPM机型为例，框架尺寸为29*29inch,采用铝合金,框架型材规格为1.5*1.5inchSMTIntroduceScreenPrinter模板制造技术化学蚀刻模板电铸模板激光模板简介优点缺点在钢片上涂抗蚀保护剂定位感光工具将图形曝光在金属箔两面，然后同时从两面腐蚀钢片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，在做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精度差提供完美的工艺定位没有几何形状的限制孔壁光滑改进锡膏的释放精度高激光光束产生金属熔渣造成孔壁粗糙价格昂贵开口均匀性好模板(Stencil)制造技术:SMTIntroduceMOUNT贴片机类型︰按功能可分为两种类型：A高速机,适用于贴裝小型大量的元件；如电容，电阻等，也可贴裝一些IC元件，但精度受到限制B泛用机,适用于贴裝异型的或精密度高的元件；如QFP,BGA,SOT,SOP,PLCC等.贴片机:将电子元件贴裝到已经印刷了锡膏或胶水的PCB上的设备。SMTIntroduceMOUNT表面贴装元件介绍：表面贴装元件具备的条件元件的形状适合于自动化表面贴装尺寸，形状在标准化后具有互换性有良好的尺寸精度适应于流水或非流水作业有一定的机械强度可承受有机溶液的洗涤可执行零散包装又适应编带包装具有电性能以及机械性能的互换性耐焊接热应符合相应的规定SMTIntroduceREFLOW通过高温使焊料先熔化再冷却固化，从而达到将PCB和SMT元件焊接在一起。回焊炉︰SMTIntroduceREFLOW回流的方式：红外线焊接红外+热风（组合）气相焊（VPS）热风焊接SMTIntroduceREFLOW热风回流焊过程中，焊膏需经过以下几个阶段，溶剂挥发；焊剂清除元件表面的氧化物；焊膏的熔融、再流动以及焊膏的冷却、凝固。基本工艺：SMTIntroduceREFLOW工艺分区：（一）预热区目的：使PCB和元器件预热，达到平衡，同时除去焊膏中的水份、溶剂，以防焊膏发生塌落和焊料飞溅。要保证升温比较缓慢，溶剂挥发。较温和，对元器件的热冲击尽可能小，升温过快会造成对元器件的伤害，如会引起多层陶瓷电容器开裂。同时还会造成焊料飞溅，使在整个PCB的非焊接区域形成焊料球以及焊料不足的焊点。此阶段升温斜率不能太大,保持在1-3℃/Sec.SMTIntroduceREFLOW目的：将PCB元件和材料带到一个均勻的温度,接近锡膏熔点保证在达到回流温度之前焊料能完全干燥，同时还起着焊剂活化的作用，清除元器件、焊盘、焊粉中的金属氧化物。时间约60~120秒，根据焊料的性质有所差异。最理想的恒温温度是刚好在锡膏材料熔点之下.工艺分区：（二）恒温区SMTIntroduceREFLOW目的：焊膏中的焊料使金粉开始熔化，再次呈流动状态，替代液态焊剂润湿焊盘和元器件，这种润湿作用导致焊料进一步扩展，对大多数焊料润湿时间为60~90秒。再流焊的温度要高于焊膏的熔点温度，一般要超过熔点温度20度才能保证再流焊的质量。有时也将该区域分为两个区，即熔融区和再流区。（四）冷却固化区焊料随温度的降低而凝固，使元器件与焊膏形成良好的电接触，冷却速度要求同预热速度相同。冷却固化阶段.冷却速度是关键,太快可能损坏裝配,太慢会造成焊点脆弱.（三）回流焊区SMTIntroduceREFLOW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SMTIntroduceREFLOW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，包层金属等影响焊接性能的各种因素：SMTIntroduceREFLOW几种焊接缺陷及其解决措施回流焊中的锡球回流焊中锡球形成的机理回流焊接中出的锡球，常常藏于矩形片式元件两端之间的侧面或细距引脚之间。在元件贴装过程中，焊膏被置于片式元件的引脚与焊盘之间，随着印制板穿过回流焊炉，焊膏熔化变成液体，如果与焊盘和器件引脚等润湿不良，液态焊锡会因收缩而使焊缝填充不充分，所有焊料颗粒不能聚合成一个焊点。部分液态焊锡会从焊缝流出，形成锡球。因此，焊锡与焊盘和器件引脚润湿性差是导致锡球形成的根本原因。SMTIntroduce原因分析与控制方法以下主要分析与相关工艺有关的原因及解决措施：a)回流温度曲线设置不当。焊膏的回流是温度与时间的函数，如果未到达足够的温度或时间，焊膏就不会回流。预热区温度上升速度过快，达到平顶温度的时间过短，使焊膏内部的水分、溶剂未完全挥发出来，到达回流焊温区时，引起水分、溶剂沸腾，溅出焊锡球。实践证明，将预热区温度的上升速度控制在1～4°C/s是较理想的。b)如果总在同一位置上出现焊球，就有必要检查金属板设计结构。模板开口尺寸腐蚀精度达不到要求，对于焊盘大小偏大，以及表面材质较软（如铜模板），造成漏印焊膏的外形轮廓不清晰，互相桥连，这种情况多出现在对细间距器件的焊盘漏印时，回流焊后必然造成引脚间大量锡珠的产生。因此，应针对焊盘图形的不同形状和中心距，选择适宜的模板材料及模板制作工艺来保证焊膏印刷质量。REFLOWSMTIntroducec)如果在贴片至回流焊的时间过长，则因焊膏中焊料粒子的氧化，焊剂变质、活性降低，会导致焊膏不回流，焊球则会产生。选用工作寿命长一些的焊膏（至少4小时），则会减轻这种影响。d)另外，焊膏印错的印制板清洗不充分，使焊膏残留于印制板表面及通孔中。回流焊之前，被贴放的元器件重新对准、贴放，使漏印焊膏变形。这些也是造成焊球的原因。因此应加强操作者和工艺人员在生产过程的责任心，严格遵照工艺要求和操作规程行生产，加强工艺过程的质量控制。REFLOWSMTIntroduceREFLOW立碑问题回流焊中立碑形成的机理矩形片式元件的一端焊接在焊盘上，而另一端则翘立，这种不良就称为立碑。引起该种现象主要原因是元件两端受热不均匀，焊膏熔化有先后所致。SMTIntroduceREFLOW如何造成元件两端热不均匀：a)有缺陷的元件排列方向设计。我们设想在回流焊炉中有