SMT制程管制

SMT制程管制：文件编号：SMT制程管制的三个部分一、印刷制程管制二、贴片制程管制三、回焊制程管制一、印刷制程管制内容A锡膏《锡膏作业使用规范》B钢版《钢版管理规范》C印刷A锡膏锡膏的定义焊料金属粉末散布在液状的助焊剂中形成胶状，经网版印刷和Reflow后，将元件与PCB的电气性能结合在一起的一种物质。锡膏的成分锡膏助焊剂锡铅粉1.溶剂2.松香3.活性剂4.抗垂流剂锡膏的性能要求1、钢版厚度与开口形状匹配2、印刷性表现良好（塞孔、短路、粘刮刀）3、粘度变化小（连续印刷）4、粘着度足够，易搭载零件5、焊点的焊接性必须良好（爬升高度），焊点亮度6、Reflow后助焊剂的残渣无腐蚀性，且便于清洗锡膏的品质•合金成分组成（AlloyComposition）•锡粉的粒径、形状及表面条件（Powdersize、ShapeandSurfacecondition）•金属重量百分比（MetalWeightPercentage）•粘滯度（Viscosity）•坍塌实验（Slumptest）•锡球实验（Solderballtest）•粘性实验（Tacktest）•沾锡实验（Wettingtest）•储龄（Shelflife）代表性锡膏成分配合比率功能金属粉末锡铅等合金90%PCB与零件间的电气焊接，机械结合松香4%热保抚，防止二次氧化活性剂2%去除氧化物（PCB，零件）抗垂流剂1%防止印刷倒塌溶剂3%将以上各固态物质混合使印刷成为可能成分名称助焊剂各类型锡粉的组成分布及划分标准ummilummilummilTYPE1150675--1503--6200.8TYPE275345--752--3200.8TYPE3451.820--450.8--1.8200.8TYPE4381.520--380.8--1.5200.8按锡粉的粒径及重量百分比分类大于下列尺寸者不可超过1%介于下列尺寸者至少占80%以上小于下列尺寸者不可超过10%代表性锡膏成分与产品对应表43Sn/43Pb/14Bi143℃低热元件产品62Sn/36Pb/2Ag179℃防止银蚀96.5Sn/3.5Ag221℃高温高强度环境焊料成分熔点使用用途63Sn/37Pb183℃一般用途注：渗银（银蚀）是指锡铅熔融状态时，元件端的镀银被焊锡中滲透而造成结合不良或强度下降。锡膏管制的要点1、领用依先进先出的原则2、室温存放使用期限：1个月（红胶为3个月）3、锡膏冷藏温度：5±5℃（红胶为5-12℃）4、使用前必须回温（3小时以上）5、使用前必须搅拌（3分钟）6、开封后使用有效时间24小时（红胶1个月）7、使用过程中少量多餐原则8、防止铅中毒9、过期锡膏定期报废锡膏为何要冷藏1、防止锡粉氧化2、防止活性剂分化3、防止溶剂挥发4、冷藏时瓶子倒装5、品质保证效期（未开封）冷藏：6个月室温：1个月锡膏为何要回温1、防止在使用中空气中的水份结露在Reflow过程中产生锡爆2、水份会使活性剂分化锡膏为何要搅拌助焊剂与锡粉比重不一，冷藏过程中存在二者分离现象，使用前搅拌可使二者充分混合均匀，印刷顺畅。锡粒粒径1、粒径越小相对表面积越大，氧化量增加，Reflow处理后产生的空洞就越多2、粒径越小，印刷越便于适合Finepitch作业活性剂1、就去除氧化物而言，活性剂越强越有利。2、Reflow后活性剂因残留物腐蚀焊点（吸收水分），因此不可随便使用强活性剂（卤素类）。锡膏粘度（流变性）1、定义：剪应力与剪切速度的比值2、测量：25℃，剪切速度6.0/S（即每秒钟旋转圈数），粘度计。3、单位：POIS，通常为200±100Pois4、影响因素：A剪切速度越大，粘度将降低B温度越高，粘度将降低C如剪应力不变，搅拌时间过长则粘度过小。剪速度剪速度剪应力时间搅拌助焊剂活性的分级*R（Rosin）级：也就是纯天然松香，活性佷弱，助焊能力有限•RMA（RosinMildlyActivated）级：松香中加入微活性的活化剂•RA（RosinActivated）级：松香中加入活性较强的活化剂•RSA（RosinSuperActivated）级：松香中加入强活性的活化剂•SA（SyntheticActivated）级：该采全成式助焊剂，且加入强活性的活化剂•OA（OrganicAcid）级：采用无机酸当成助焊剂•IA（InorganicAcid）级：采用更强无机酸当成助焊剂（IPC-SF-818尙未列入）如何选用锡膏1、产品的FinePitch脚宽除以5既是锡膏的粒径，决定锡膏的型号2、根据产品类别（一般性、银蚀防止、高温高强度、低耐热元件）3、制程条件A，按经过的时间变化小的（粘合剂适用期长的）B，对室温变化粘度变化小的C，印刷时不要渗入线等等D，预热器反射不应有变化E，印刷后，尽管是放置后使用，但贴片时贴装性能良好F，Reflow后无锡球出现G，即使有焊剂残渣，也无腐蚀性H，去污性能良好4、锡膏的性能与价格评估锡膏进料检验的关键因素1、金属百分比含量（85%--95%）2、不良锡球（主要粒径含量大于85%）3、粘滯度（200-800Pois）4、氧化粉末（必须小于25%）B钢版1、开口开法2、钢版材料张力3、平整度、耐磨性钢版与锡膏的关系钢版厚度锡膏粒径X3倍孔宽锡膏粒径X5倍例：锡膏粒径为45um，则版厚=45X3=135um孔宽=45X5=225um135um但是，根据PatternPitch及PCBPAD的幅度，来调整钢版厚度（0.12、0.15、0.2）及开孔的尺寸。225um钢版的开孔方法钢版开孔有二种方法：1、蚀刻法（用化学试剂腐蚀钢版）2、镭射法（用激光穿孔）此二者差异比较：蚀刻镭射（截面形状、孔形状、脱模性，价格）钢版开口形状常用的大约有以下几种：ABCD注：1、R、C的极端应比PCBPAD宽度小，开孔间隙应小于PCBPAD内距，开孔间隙应等于两极间距。2、R、C贴装时应考虑与锡膏接触形状。钢版性能要求1、框架不可变形2、张力平均且高张，最好30N/mm2以上3、平坦度高4、厚度误差±10%以下5、钢版与PCB对准定位的精度高6、开口断面垂直，突出部分必须小于锡球直径的15%7、开口尺寸精度在±0.01mm以内8、金属表面粗糙度，硬度，颗粒大小钢版管理1、编号定位2、依钢版总表存储及整理3、使用必须小心轻放，避免变形翘皮现象4、使用后须先清洗，QCPASSC印刷好的印刷刮刀刮刀面/载物台面、平行度印刷角度压力速度硬度触变性相对印刷面积宽度为刮刀宽度锡膏FLUX稳定性钢版上的用量颗粒大小粘度温度湿度装置周边环境钢版张力钢版选择镭射切割技术蚀刻断面精度宽度PITCH长度模型精度基本印刷原则一、印刷速度：印刷太快，填充性不佳，一般50mm/sec，若产能容许的话，低速印刷比较稳定。二.、刮刀压力：压大，填充性更好，但稳定性不佳，通常58N/mm2。三.、印刷环境：温度与湿度是印刷品质稳定的重要因素之一，通常是25±3℃、60%以下。*.越低的温、湿度环境，印刷品质更稳定持久。刮刀种类A、PU型刮刀：平刮刀、V形刮刀、方形刮刀B、钢刮刀：面形刮刀、片形刮刀印刷角度、速度关系刮刀角度θ印刷速度V填充速度V145度1160度11.7375度13.7380度15.67A、一般选用θ=55-65度时：锡膏模厚=钢版厚度B、当θ在50度以下时：刮刀变形、印刷压力消失，模厚误差出现，钢版上残留锡膏，印刷污点出现C、当θ在65度以上时：锡膏模厚薄不均GAP对印刷的影响1、有GAP印刷时：•锡膏膜发生偏移•发生锡滲漏和欠锡2、无GAP印刷可防止上述不良产生刮刀钢版PCBGAP脱版速度当印刷完成后，PCB脱离钢版速度太快时引起负压，产生锡多且出PAD。（P1大于P2）压力P1钢版锡膏压力P2PCB环境温、湿度的影响锡透或坏机率30度（高）温度20度（低）减少锡膏印刷量一、与印刷方向垂直的开口宽度减少二、采用与QFP开口45度方向印刷三、无GAP印刷四、加大印刷压力，减小印刷速度等等印刷制程注意事项1、真空隔板，支撑Pin是否安装？2、添加锡膏少量多餐原则（1±0.5mm）3、常收搅锡膏4、印刷参数合理二、贴片制程管制内容1、程式制作与管理（参考管理办法）2、材料制程（参考管理办法）3、贴片作业电子材料的特性1、热膨胀系数零件与PCB热膨胀后，伸长远（收缩）的长度差异，会使两者的界面发生应力，使PCB发生弯曲，最坏状况会发生剥落与归裂环氧树脂涂在PCB上收缩硬化两种情况热胀冷缩造成应力2、玻璃化温度：FR4的Tg为140℃，高于Tg则变形量急剧增大。3、弯曲弹性系数弯曲弹性系数越大，反作用力越大，为防止产品的破坏要减少应力，系数取低。反作用力压力贴片作业1、换料流程2、设备操作（程式调用）3、换工单，余料退库4、补件作业流程，不良品生产流程5、静电（ESD）防护三、回流焊制程管制内容A、满足锡膏厂商提供的Profile曲线标准B、针对IR后不良内容，适当调整Profile各阶段温度及时间。常见的回流焊技术VaporPhase蒸气回流焊InfraredRay远红外线式回流焊（IR）HotAir热风式回流焊IR+HotAir远红外热风对流式HotAir+N2热风氮气对流式Profile曲线温区分类马鞍形（适用于IC多、面积大、连片）t冷却区熔锡区均温区升温区℃峰温℃t峰温升温区均温区升温区冷却区山形（适用于IC少、面积小、非连片）各温区的划分条件升温区（Ramp-Up）：室温至130℃左右区间，温升斜率小于3℃/S。均温区：温度从140℃至170℃左右区间，时间维持在2分钟以上。熔锡区：温度在183℃以上，时间维持在45~90秒之间峰温为220℃±10℃。冷却区：当温度低于183℃，温降斜率小于3℃/S。各温区的作用及主要控制参数1、升温区（预热）：对零件PCB进行加热升温，溶剂挥发，松香开始融化。若升温过快将造成溶剂未完全挥发，导致Slump效应。此时锡膏为固态，加上助焊剂及溶剂后成为固液态混合物，锡膏流动性最佳、粘度最低，最易产生锡球及坍塌效应。主要控制参数：温升斜率2、均温区：PCB及所有零件都达到同一温度，避免热补偿不足、以免在Peak（熔锡区）时有热冲击现象产生；锡膏接近熔点，且残留溶剂挥发接近完毕，活化剂持续作用去除氧化物，松香软化披覆于焊点上，防止二次氧化及热保护；加热时间长度取决于PCB面积、零件大小及数目多少。主要控制参数：均温时间3、熔锡区（回焊）：锡铅融化成液态与PCB产生合金焊点；加热时间过长易造成零件损坏，太短却又热补偿不足，焊锡效果差；为避免热冲击，温升斜率小。主要控制参数：峰温、熔点时间4、冷却区：熔锡冷却凝固形成焊点，尽量采用自然冷却方式，以减少热冲击发生，可在出口处加上冷却风扇加速冷却。主要控制参数：降温斜率