SMT工艺技术介绍

SMT工艺技术介绍1.工艺设计2.工艺调制3.工艺管制4.返修工艺5.生产测试工艺6.可靠性测试7.生产环境控制工艺内容一、概要工艺设计工艺调制工艺管制返修工艺生产测试工艺可靠性测试生产环境控制通过对可制造性设计的控制，对生产过程方法的控制，达到符合Q（质量）、C（成本）、D（交期）生产的要求。目的：范围：工艺技术简要介绍SMT工艺技术是整个SMT技术的核心。SMT技术是以工艺为中心而向设计和设备展开的技术。工艺在产品生命周期中的四个阶段：产品设计工艺设计工艺设置工艺调制优化工艺管制产品并行开发产品试制量产优化的坚固的工艺可行的工艺二、可制造性设计（DFM）1、定义在新产品设计阶段，能够按照各企业自身制造资源的能力进行产品设计，以最短的生产周期、最低的成本设计出最高质量的新产品。2、意义据统计，进行DFM可以降低2/3的成本和装配时间，直通率从89%提高到99%。3、实施通常采用项目组的方式进行。要对DFM足够重视，设计人员要了解生产能力。可制造性设计要点单板总体设计根据产品规格书中的单板尺寸和关键器件，结合经验，选定将采用哪种工艺路线。单板详细设计所有单板详细设计时的器件和CAD布局，都必须符合上面选定的工艺路线要求，并通过相应的DFM规范和器件工艺性规范来保证。所有违反前面选定的工艺路线要求及相应DFM规范的地方都要提出来讨论并寻求解决措施。所有超出工艺规范的地方都当作工艺难点进行FMEA分析并记录在工艺档案库中。工艺主动牵引硬件详细设计：单板总体设计选定工艺路线单板硬件详细设计工艺详细设计三、SMT工艺技术1、SMT：Surfacemountingtechnology这三个字带来了印刷电路板贴装的一次飞跃。现在，SMT不再仅仅是将元件放置到PCB上的一种方法，相反，SMT是从元件设计到所有PCB装配产品的整个贴装工艺。2、SMT的特点•装配密度高、电子产品体积小、重量轻，贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右，一般采用SMT之后，电子产品体积缩小40%~60%，重量减轻60%~80%。•可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。•高频特性好。减少了电磁和射频干扰。•易于实现自动化，提高生产效率。降低成本达30%~50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。3、SMT有关的技术组成·电子元件、集成电路的设计制造技术·电子产品的电路设计技术·电路板的制造技术·自动贴装设备的设计制造技术·电路装配制造工艺技术3.1SMT工艺流程电子装联技术单面装配双面装配3.1.1电子装联技术一级装配：可分为三级装配技术。二级装配：板件级装配，常称为组装。三级装配：系统级装配，常成为装配。新类型：1.5级装配，比如COB、FLIP-CHIP等。3.1.2贴片技术组装流程图发料PartsIssue基板烘烤BarcBoardBaking錫膏印刷SolderPastePrinting泛用机贴片MultiFunctionChipsMounring回焊前目检VisualInsp.b/fReflow热风炉回焊HotAirSolderReflow修理Rework/Repair回焊后目检测试品管入库Stock修理Rework/Repair點固定膠GlueDispensing高速机贴片Hi-SpeedChipsMounting修理Rework/Repair3.1.4我司smt工艺流程1、印刷锡膏=贴装元件=回流焊接2、印刷锡膏=贴装元件=回流焊接=反面印刷锡膏=贴装元件=回流焊接3、印刷红胶=贴装元件=回流焊接=反面印刷锡膏=贴装元件=回流焊接=反面=丝印锡膏=贴装元件=回流焊接4、印刷锡膏=贴装元件=回流焊接=插件=过波峰焊=执锡3.2焊膏印刷印锡工艺的四个步骤：定位填锡刮平脱模影响印锡质量的因素：－锡膏的流变性－锡膏在钢网上的时间和量－锡膏的颗粒大小和含量－刮刀的角度和压力－刮刀的速度－刮刀的平整度－刮刀的起跑行程－钢网的材质和平整度－钢网的开孔形状和孔壁光滑度－钢网脱模方式和速度－钢网和PCB是接触还是非接触方式－钢网的清洁度（清洗方式）－PCB的平整度和精度等等SMT的缺陷中60％以上与印锡有关！3.2.1焊膏1、焊膏：它是由焊料颗粒、焊剂、溶剂均匀混合的浆体，在常温下具有一定粘性，可以将元件粘在既定位置。在焊接温度下，焊剂、溶剂能自行挥发掉，留下焊料形成永久连接。应用最多的合金成分为Sn63/Pb37,金属含量90%，锡球规格20-45um。2、储藏于5-10度冰箱中，使用前应回温4小时致室温，到室温后需搅拌才可使用。3、锡膏为含Pb有毒物，操作时要戴手套，不要触及皮肤。4、出于环保的要求，含Pb焊膏将逐步被无铅焊膏（Lead-free)所取代。3.2.2印刷设备3.2.3印刷质量控制印刷设备：合理的印刷速度、压力和角度，刮板形状、材质，印刷间隙的设定，脱板速度的设定，印刷的平行度。焊膏印刷检查：1.焊膏高度、面积测量：高度、面积主要决定于钢网厚度、开孔大小，用激光测试仪测量。2.目视检查：印刷后贴装前，目视或用放大镜检查是否有偏位、少锡、连锡和塌边、拉尖等缺陷。3.用AOI光学检测设备自动控制。3.3元件贴装贴片机是SMT中最热门、最昂贵的设备。贴片机的功能：基板送入基板定位拾取元件元件供料坏板检查元件定位贴片送板3.3.1贴装设备3.3.2元件贴装控制1。操作员按正确上料表上料，检查员必须检查；生产中换料时，需填写换料记录表。2。贴装后过炉前，应抽查贴装是否正确，无移位、漏件、错料、反向、翘脚等不良。3。机器报警、连续出现贴装不良时，应及时反馈技术人员处理。3.4SMT焊接工艺焊接的基本要点：－加热；－焊锡的流动；－润湿能力；－焊锡量；－固定不动焊接标准：－材料标准－设计准则－检验标准电路设计：－功能－质量－元件硬件设计：－材料型号－连接方式制造：－工艺－设备－材料产品焊接的基本概念3.4.1焊接工艺焊接基板要素之一：加热加热的作用：－使焊接面锡膏溶化润湿而形成可靠的焊点－不能损坏被焊接的元器件影响焊接的因素：－加热温度－加热时间－加热方式－元器件焊接工艺基本要素之二：焊接面润湿能力（焊料扩散能力）－焊接面首先要有良好的润湿性以便能形成合金层。影响润湿的因素：－金属种类－表面条件－形状3.4.1焊接工艺3.4.1焊接工艺焊接工艺要素之三：焊锡的流动－溶化的焊锡应能够流到要焊接的地方－正确的流动方向。（“灯芯”现象是错误的流动方向的一个例子）焊接工艺要素之四：足够的焊锡－焊点的焊锡量要足够焊接工艺要素之五：固定不动－焊接过程中元器件不能发生移动。3.4.2回流焊炉3.4.3回流焊工艺回流工艺的四个区：最热点最冷点预热区均温区或挥发区回流焊接区冷却区1、预热区：使PCBA升温至助焊剂开始活化（约120C）2、均温区：（120－160C）有两个作用：－使PCBA上的各点温度达到一致；－助焊剂的溶剂大部分挥发掉。3、回流焊接区：(15-30s)锡膏溶化形成合金层.4、冷却区：焊点冷却固化.3.5分板1、为充分利用贴片机的贴装速度和适应大批量生产的需要，PCB通常设计成组合板的形式，贴装后需手工或机器分板。2、我司使用SAYAKA全自动切板机，确保内存条板边沿平整。分扳机设备图：4.6清洗1。回流焊接后，为去除带腐蚀性的焊剂残渣，需采用水洗或溶剂洗工艺。2。记忆使用惰性松脂焊膏（RMA），腐蚀残留物极低，PCB焊后免洗。3。印刷不合格板铲去焊膏后，需用焊膏溶剂彻底清洗，以防产生锡珠。4。印刷完后，钢网也需清洗，保证无残留干结焊膏堵塞网孔。4.6.1免清洗工艺1.生产过程中产品清洗后排出的废水，带来水质、大地以至动植物的污染。2.除了水清洗外，应用含有氯氟氢的有机溶剂(CFC&HCFC)作清洗，亦对空气、大气层进行污染、破坏。3.清洗剂残留在机板上带来腐蚀现象，严重影响产品质素。4.减低清洗工序操作及机器保养成本。5.免清洗可减少组板(PCBA)在移动与清洗过程中造成的伤害。仍有部分元件不堪清洗。6.助焊剂残留量已受控制，能配合产品外观要求使用，避免目视检查清洁状态的问题。7.残留的助焊剂已不断改良其电气性能，以避免成品产生漏电，导致任何伤害。8.免洗流程已通过国际上多项安全测试，证明助焊剂中的化学物质是稳定的、无腐蚀性的。4.7返修3种返修RepairToughupReplacementRework4.7.1返修的观念返修总是有害的。返修依赖于人员（知识、技能、经验、态度）。返修是一门受一些技术影响的科学。返修是完整生产流程的一部分。返修比正常生产总是更困难。4.7.2返修流程PCB准备元件去除焊盘清理元件放置检查测试五、生产环境控制洁净度控制温湿度控制防静电控制5S管理5.1温湿度控制目的：SMD元件为精密元器件，在制程使用中，为确保印刷、贴装和焊接性能，必须控制工作环境。印刷时一般温度范围：20－27℃，不同温度有不同的印刷结果。焊膏不可在29℃以上印刷，可能会短路，所以印刷机和外部环境要严格控制。一般为：25℃，60RH。部分IC为潮湿敏感器件，一般分为6级敏感度，对存储环境湿度、时间有严格要求。比如5级器件的存储要求为〈30℃60%RH条件下存储48H，处理条件为30℃60%RH条件下72H，或者60℃60%RH条件下15H。元器件在高温中易氧化，一般每升温10度，氧化速度会加快一倍。我司生产车间温湿度控制范围是：18℃-28℃/40%-70%。5.1温湿度控制静电放电(ESD,electrostaticdischarge)是电子工业最花代价的损坏原因之一，影响生产合格率、制造成本、产品品质与可靠性、和公司的可获利润。按照ESD协会，专家们估计对电子工业的ESD损坏的实际成本达到每年数十亿美元。其它有人估计，由于ESD的产品损失范围在8%~33%。近年来随着科学技术的飞速发展、微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂，对静电放电的电磁场效应如电磁干扰（ＥＭＩ）及电磁兼容性（ＥＭＣ）问题越来越重视。静电是引起计算机故障的重要因素之一。由静电引起的计算机故障往往是随机故障，重复性不强，因此，故障原因一般很难查清。不仅硬件维护人员很难查出，有时还会使软件人员误认为是软件故障，从而造成工作混乱。5.2防静电控制静电防护的基本原则：抑制静电荷的积聚，迅速、安全、有效的消除已产生的静电荷。防静电场地：1、防静电系统必须有独立可靠的接地装置，接地电阻应小于10欧。2、防静电地线不得接在电源零线上，使用三相五线制供电，其大地线可以作为防静电地线。3、可用防静电地板，也可在普通地面铺设防静电地垫或涂防静电漆。5.2防静电控制防静电设施：1、静电安全工作台：由工作台、防静电桌垫、碗带接头和接地线组成。2、防静电腕带：直接接触静电敏感器件的人员须戴腕带，腕带与人体皮肤有良好接触。3、防静电容器：生产元件袋、周转箱、PCB料架等应具备静电防护作用，不允许使用普通容器。4、防静电工作服、鞋：进入静电工作区的人员均应穿防静电工作服和鞋，防静电工作服和鞋应符合国家标准。各类防静电设施均应定期检测其有效性。5.2防静电控制示意图5S基本概念：•整理•整顿•清扫•清洁•素养5.35S管理将处于混乱状态的物品加以收拾,分类区分后清除不需要的物品---关键是分类---清除不只是丢弃,还有资源的的重新分配5.3.1整理将所需的物品依使用程度放在周围,并收拾整齐使大家都能一目了然,免除寻找时间的浪费.---常整顿不是陈列而是随时尽快取得所需物品.5.3.2整顿扫除清理污垢的过程---重要的是无垃圾无污秽的彻底清洁---窗缝及墙角等不可疏忽5.3.3清扫反复不断的坚持常整理、常整頓和常清扫状态维持上面3S的成果---善于利用目视管理法、红牌、查检表等手法并坚持标准化5.3.4清洁养成遵守身为社会、组织一分子所应做的一切事情的习惯---强调创造一个有着良好习惯的工作氛围5.3.5素养5.3.65S的作用降低成本提升效率提高品质避免故障加强安全激发干劲谢谢！