SMT现场工艺工程师入门教材

SMT工艺要因分析一人1:人员的训练1）基本操作上板机；下板机；印刷机（包括程序制作）；贴片机；FEEDER；回焊炉（包括回温曲线的制作打印）。2）具备基本的电子元件及辅料知识能够识别元件，如电阻阻值；钽电容，IC的方向等。辅料：锡膏和胶的储存，解冻，搅拌，添加等；3）统计的知识D/T率，直通率，抛料率，X-R管制等,能看懂和理解每一项的意义。4）制程知识要求懂SMT的点胶制程，印锡制程，锡加胶制程;2,信息1）不可靠的信息正确的信息渠道应是《中试工作联络单》和《工艺规程》；项目人现场跟线时,如要进行现场的临时更改，则须填写《现场临时更改单》，并要有填写人及现场工艺人员的签名。2）资料不及时工艺资料滞后于生产,如ECO更改没及时下发，导致贴片程序错误，发料错误，BOM错误，或者只是部分通知到，相关部门不知悉，导致信息混乱。3）缺乏必要的反馈产品种类繁多，版本升级更换频繁，信息的交叉错误多。BOM，发料单，实际发料，程序，样品，工艺规程等有不吻合时，通过《半成品生产质量问题处理单》通过现场工艺人员,联系中试工艺及项目人进行核实。3，积极性营造宽松的工作气氛，鼓励发现问题,提高效率的奖励措施与职业素质的培养相结合，可提高员工兴趣，加强责任心。严密的组织措施,需要有良好态度的员工的支持才会发挥作用。4，合作与沟通公司的产品更新换代快，许多产品的工艺不成熟，导致BOM，发料等的错误，这需要每位员工的合作与沟通来保证工作的顺利进行。在白班与中班的交接问题上应特别需要关注，如料的准备情况，设备情况，工艺情况等等。二,机(一)印刷机1,钢网(1)外框刚度及钢网张力钢网外框目前一般是中空加强筋合金制成。因绷紧钢网张力较高，一般要求在30N/mm2以上，它必须承受这样高的张力,以及印刷机的夹紧压力,否则，会造成钢网位置的偏移,或者因外框变形造成钢网不能绷紧，印刷时不能紧贴PCB的表面，造成锡膏渗漏到钢网下面。（2）钢网厚度钢网厚度取多少，原则是不造成少锡或过锡。一般来说主要考虑IC情况，不同的IC脚距对应不同的钢网厚度范围；钢网太薄，会造成少锡虚焊等缺陷，太厚，会造成连锡，锡珠等缺陷；制成的钢网表面须平坦，光滑，厚度误差在可接受范围内。（3）钢网开口a.开口比例为了增大工艺窗口，减少PCB，钢网制造误差可能带来的印刷偏移等缺陷，一般钢网开口会比PCB上的焊盘尺寸小。对分立元件来说在四边会内收5%--10%，在内侧会有V形开口，对IC来说,收缩的方式有内削或侧削，一般采用侧削法,这一点具体可参见钢网制造规范.b.孔壁形状/粗糙度钢网开口，较常见的加工方式有光化学腐蚀，激光切割。对光化学腐蚀一般来说是双面腐蚀，由于制程的原因，会在内壁中间的位置形成外凸形状，会给锡膏的脱离以及印刷毛刺的产生带来影响。对激光切割，是目前采用较为普遍的形式。它的好处是开口会自然形成上小下大的喇叭口形状，利于锡膏的脱离。不足之处是内壁较为粗糙（切割毛刺），可以通过在切割完毕后镀镍，在开孔侧壁沉积上7um--12um的镍层，或者用化学抛光或者电解抛光的方法除去毛刺，达到改善脱模性能，消除印刷毛刺。C分步加工（半蚀刻）有时一块PCB上同时存在需锡量较多和需锡量较少的元件，在钢网厚度的选择上不能兼顾的情况下，采用较厚的钢网，满足较多锡量的元件，而对于需锡量较少的位置采用半蚀刻的方式即在此位置用化学腐蚀的方法局部蚀薄钢网，达到局部减少钢网厚度的目的。目前公司所制钢网还没有这种形式。d.焊盘尺寸应比钢网稍大。它的尺寸决定了钢网开口尺寸和锡膏的印刷量。同时尺寸要大到与锡膏接触表面张力大于锡膏对钢网内壁的粘合力，才能顺利脱模。2，PCB板的夹紧状况DEK机与MPM的定位夹紧方式有区别。DEK采用压板外加顶针的夹紧方式，而MPM采用内挤，真空吸附外加顶针或垫块的方式。应随时关注夹紧装置和PCB的夹紧状况。否则：1）PCB前后左右不平整，在上顶印刷过程中对钢网和刮刀造成损伤，或与钢网贴和不良，造成锡膏渗漏。2）印刷机照相识别后，上顶印刷过程中PCB位置偏移导至印刷偏位。3）造成印刷厚度不均匀或偏厚。3，钢网的固定对外框而言，印刷机的两侧有向内顶压的夹紧装置。顶压一般用气缸完成，压力和气缸须处于正常工作状态，否则会造成钢网旋转或左右偏移；对钢网板而言，有以PCB外形居中和以开口居中的方式定位两种，一般是外形居中。钢网板与粘合丝网之间的搭接应不少于15mm，且粘合良好定位精确。4，钢网上所加锡膏量钢网上所加锡膏量以10mm直径为宜。添加时本着多次少量的原则。太少的锡膏，不易在刮刀移动时形成良好的滚动，滚动不好，锡膏的触变特性就表现不出来，直接影响到锡膏顺利地填充到开口中，同时锡膏量过少，对同一开口而言锡膏持续地填充的时间较短，造成填充不充分，可能造成少锡，塌边，边缘不齐整等印刷不良；太多的锡膏，在刮刀压力未及的地方，PCB与钢网接触不紧密的开口处，提前接受锡膏的填充而造成渗漏，更加重要的是，量太多，使锡膏不能及时消耗，使用时间过长，曝露在空气中太久，加重了氧化，吸潮，溶剂挥发过多而变粘，使印刷性能和焊接性能变差。5，钢网的清洁为能有良好的连续印刷性,对粘附在钢网下面的残余焊膏或其他赃物,必须及时清理掉,否则这些粘附物会阻碍焊膏的脱离,和在开口处形成渗漏,造成印刷厚度不均,边缘不齐整,在焊盘周围残留锡膏从而产生锡珠等不良.目前在印刷过程中的清洗是机器自动进行,可在程序中进行干洗,湿洗和真空清洗的任意组合,清洗间隔频率的设置.辅料:1)卷筒擦纸.应用擦后不残留小纤维丝的无纤维擦纸.擦纸应正反面各用一次,随后应据脏污情况判断是否再用.2)清洗剂.清洗锡膏用酒精;清洗胶用丙酮.6,刮刀1)下压高度:用新钢网做程序或每次更换刮刀时,都要进行刮刀的高度测试.否则机器无法判定下压高度,可能对刮刀或钢网造成损伤.2)运动速度:目前的速度设定为(25～70mm/s);速度不能太快,否则会使锡膏的滚动状况不好.太慢,影响产能,锡膏的曝露时间也会长.3)刮刀压力:压力的参数跟刮刀的长短和PCB的长度和厚度有关,压力应适中.压力太低,造成刮不干净,印锡厚度超标准,同时钢网与PCB可能贴合状况不一致,印锡厚度会不均匀;太大,刮刀与钢网摩擦太大,降低它们的使用寿命.4)刮刀角度:目前不需手工调整刮刀的角度,但应注意异常情况.一般刮刀在运动时的角度在60---65度.在这种角度下,刮刀与锡膏的接触面积适中,可以产生良好的滚动,同时又能保持对锡膏的流动压力,使其有良好的填充效果.角度太大,滚动压力会不够,角度太小,会造成滚动不好,刮不干净锡膏.5)刮刀的刚性:要有适宜的刚性.刚性太大,会加大对钢网的磨损,同时遇有异物或PCB不平整时,会造成对刮刀钢网的损伤;太小,则易变形,甚至会刮不干净锡膏.6)刮刀的磨损情况:刮刀上一般有一层光滑耐磨的镍合金.要关注刮刀的磨损情况,如有镀层掉落时应更换刮刀,否则会加速钢网的磨损;应注意刮刀不能长期处于大压力的工作状态.7,PCB与钢网的对位PCB与钢网的对位不好的因素有:1)机器特别是识别系统的精度.2)钢网的开口位置不准确,特别是MARK点的制作不良.3)PCB的焊盘位置以及MARK点不精确.4)钢网,PCB的MARK点制作不良,如黑白对比度差,导致识别不良.(二).施胶,可参见点胶工艺规范(三)元件的贴放1.贴片正位度1)PCB板的定位夹紧状况PCB板的定位夹紧装置必须处于正常状态下,不能有松动或异物存在否则会造成定位不准,PCB不平,甚至在贴片过程中PCB随意移动,导致贴片不准.2)FEEDER的精度它的精度直接影响到元件处于待吸位置的准确度,甚至与吸嘴的时间上的配合,造成的后果有吸不上料,吸不正,吸翻,贴片位不正.3)机器的视觉识别系统的精度直接影响对尺寸的识别上,特别是对PCB的MARK点,元件的识别后对贴片位置的补偿的准确性有最大的影响.4)PCB的MARK点MARK点制作的好坏直接影响机器的识别及位置的补偿,MARK点的形状多样.一般是圆形.要求MARK点外形尺寸一致,对比度好,并批量保持一致.5)贴片程序坐标的正确性.(二)机器的保养日,周,月,年保养计划(三)高精度贴片1)规正爪的使用目前只有M82机,在不用视觉识别进行吸料位置修正来保证贴片位的精确.应注意:规正力应正常,否则会造成元件的损伤.规正爪的动作是否同步,力量均匀,会造成规正不精确.2)机器的固定水平性,稳定性,固定性应严格保证.否则机器在工作过程中,会因摇晃,颤动剧烈而高精密系统的正常工作,也会磨损加剧缩短机器的寿命.3)机器的设计a.稳定性b.三维识别c.小视野高精度识别d.对元件颜色的适应性e.良好的位置补偿系统主要的是机械装置如FEEDER,吸嘴系统,贴片机定位系统如轴,标尺,PCB夹紧装置;气压系统.4,回流焊1）锡膏的回温曲线要求：目前所用锡膏MULTICORE和KESTER的参考温度曲线：a.预热阶段。25℃到130℃左右，升温斜率小于2.5℃/秒，时间60~90秒。b.均热阶段。130℃到183℃左右，1.5分~3分钟。中间部分应接近150±10℃左右。最大斜率小于2.5℃/秒。c.回流阶段。183℃以上时间60~90秒。峰值温度210℃~220℃。d.冷却阶段。要求降温斜率在2~4℃/秒。2)公司产品种类多，要根据具体产品，综合考虑以下因素进行温度设定：a.元器件的要求：温度太高会对元器件有潜在的损伤，特别是热敏器件及继电器晶振器件，在满足锡膏的回流要求下，取温度及时间的下限。b.元器件的布局及封装：对元器件密度高以及有PLCC，BGA等吸热量大和均热性能差的器件，预热的时间和温度要取上限。c.PCB的厚度和材质：厚度越厚，均热所需时间越长；对特殊材质，要满足其特定的加热条件，主要考虑所耐的最高温度和持续时间。d.双面板的要求：5010015020025006090120150180210240183℃peak预热均热回流冷却对于双面回流焊接的板，先生产元件小的一面；相同状况下，先生产元器件数量少的一面，反面生产时温度设定上下要有差别，一般是15℃～25℃。e.产能的要求：链条（网带）的运行速度有时是生产线的瓶颈，为满足产能可提高链速，相应的温度设定需提高（风速可不变），应做PROFILE加以确认。f.设备的因素：要考虑到设备的不同带来的影响。加热方式，加热区的数量及长度，废气的排放，进气的流量等，应做PROFILE加以确认。g.下限原则：在满足焊接要求的前提下，为减少温度对元器件及PCB的伤害，温度应取下限。h.测量温度时，基板，吸热大的器件，热敏器件应布有测试点，以保证PROFILE的代表性。3)工艺参数的修改控制：1）回流焊工艺参数应由现场工艺工程师设定及确认。2）当因环境条件变化时或有其它异常或为了解决焊接缺陷如锡珠，碑立等，要修改工艺参数，必须在《SMT回流炉程序更改记录表》中记录，且这种修改必须由现场工艺工程师执行或得到现场工艺工程师的确认。三，物（一）PCB1，设计：1）焊盘的大小：它直接影响到钢网开口的大小，影响到少锡或多锡。2）焊盘的间距：间距不匹配，造成元件覆盖全部焊盘或元件搭接不上焊盘；对IC来说，它的间距影响锡膏，钢网厚度的选择。；3）元件分布不合理元件间距太小，可能造成连锡，特别是波峰焊工艺。元件分布不均匀，有的地方太多有的地方太少，造成焊接加热不均匀，温度设置上不易兼顾；热敏元件与BGA等需热量多的元件在同一面上，温度设置上不易兼顾；元件能够一面分布的却两面分布，造成需两次过炉。两面都有较重的元件如BGA，QFP，PLCC，易发生掉件，虚焊。对波峰焊而言，元件的方向也应注意，如SOP元件。2，可焊性1）热风整平或电镀PCB焊盘一般是铜箔，易氧化。为了保护铜箔，形成良好的焊接，一般要对铜箔进行处理，如预镀金，银，钯--镍，锡铅等易熔融与锡铅液的金属或合金。比较普遍的是锡铅。2）存储条件目前公司PCB要求供应商真空包装。对非真空包装板，或开封后没用完或过炉前在空气中曝露时间太久，用前须在烘箱中进行110℃，2小时的烘烤，消除吸潮的影响。