1-日东SMT工艺

SMT工艺SMT概述印刷回流焊SMT检验标准SMT(SurfaceMountTechnology)的英文缩写，中文意思是表面贴装工艺，是一种相对较新的电子组装技术，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。SurfacemountThrough-hole小型化生产的自动化高密度高可靠低成本与传统工艺相比SMA的特点什么是SMTSMT工艺流程来料检测=丝印焊膏（点贴片胶）=贴片=烘干（固化）=回流焊接=清洗=检测=返修单面组装双面组装来料检测=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）适用于在PCB两面均贴装有PLCC等较大的SMD时采用来料检测=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）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SMT工艺流程来料检测=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=返修单面混装工艺双面混装工艺来料检测=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=返修先贴后插，适用于SMD元件多于分离元件的情况先插后贴，适用于分离元件多于SMD元件的情况来料检测=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面贴装双面混装工艺来料检测=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=返修先贴后插，适用于SMD元件多于分离元件的情况先插后贴，适用于分离元件多于SMD元件的情况SMT工艺流程ScreenPrinterReflowOvenWaveSoldering印刷工艺印刷工艺简介锡膏刮刀和钢网工艺参数缺陷和成因印刷工艺流程印刷方向刮刀焊膏模板PCBSolderpasteSqueegeeStencil印刷质量工艺参数焊膏钢网环境刮刀压力刮刀速度刮刀角度脱模速度清洗间隔颗粒度金属含量触变性开孔加工方式厚度材质温度湿度储存使用设备精度工艺能力印刷工艺要素锡膏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，塌边等焊接不良锡膏锡膏的储存和使用：•冷藏温度4-10摄氏度，可保存6个月左右。•取出后回温4-6小时。•使用前搅拌1-3分钟，每分钟60-80转。•取出冰箱后尽量用完，未用完的锡膏不得放回冰箱。•锡膏印刷时的环境温度23-25摄氏度，湿度45%-75%。锡膏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。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。锡膏钎料形状型号网目代号直径（μm）通用间距（mm）2-200～+30045～75≥0.652.5-230～+50025～63≥0.53-325～+50025～45≥0.44-400～+50025～38≥0.45-400～+63520～38≥0.36N.A.10～30MicroBGA合金粉直径、型号及使用范围锡膏焊膏对印刷质量的影响锡膏合金比例•钎料合金所占比例比例越高，锡膏粘度越大，降低印刷性能。•提高合金比例可降低锡珠溅出的可能性。常见应用：•刮板印刷88%-90%•针筒式点膏83%-86%•移针印83%-85%焊膏对印刷质量的影响锡膏触变性•搅拌速度提高时，触变指数越大，锡膏的粘度下降速度越大。•触变性差的锡膏可适应的工艺窗口更窄。bXaY型号AB触变指数0.450.42CDE0.500.580.62聚氨脂/橡胶不锈钢刮刀化学蚀刻模板•成本低•孔壁较粗糙激光切割模板•孔壁粗糙度一般为5-6μm左右•可以开出梯形孔•在加工时熔化金属的飞溅会使模板表面比较粗糙，不过经过抛光工序后，可以改善这一点•成本稍高电铸模板•孔壁粗糙度一般为2.5μm左右，很高的精度•开口的周围可加工出密封圈,形成完整的焊膏形状•电镀工艺不均匀失去密封效果，密封块可能会去掉•成本高,制作周期长钢网TWL2WL面积比率WT截面比率要使焊膏顺利释放到焊盘上，面积比率不能小于0.6，截面比率不能小于1.5。模板厚度焊膏印刷厚度范围最佳厚度0.180.15~0220.220.150.13~0.180.160.130.11~0.160.140.100.08~0.130.11钢网开孔尺寸小，钢网厚开孔尺寸太大微型元件使用越来越多，如何兼顾大小焊盘上的焊膏量：•阶梯形模板印刷法和二次印刷法，对印刷机、刮刀、模板、加工工艺提出了太高的要求，目前不适于广泛使用。•用模板开孔形状和尺寸来控制是最直接的方法，对于这些特殊的开孔方案，除了要求其有良好的释放率，更重要的是其释放率的差异要小。与印刷方向平行的细长焊盘上锡量会比垂直方向多5-8%。部分钢网制作商会相应减少平行方向开孔宽度。钢网刮刀压力式中r—与刮刀模板接触点的距离，α—刮刀角度，V—刮刀速度，η—焊膏粘度，Q—焊膏量f（α）是压力系数，主要取决于刮刀角度，在角度不变的情况下为恒定值。)r/1(V)sin/(sin2dPP22squeegeesqueegee)r/1(V)(fV)Q(f)(fdrPFsqueegeelift工艺参数工艺参数钢网上面刷不干净；锡膏成型差；少锡、缺印刮刀压力工艺参数沾污，造成锡珠等缺陷；锡膏成型差；清洗频率增加刮刀压力刮刀速度工艺参数刮刀速度工艺参数锡膏不滚动,网孔填充不量,锡膏漏印或缺损刮刀速度工艺参数平行、垂直方向上锡量差距增大脱模速度工艺参数脱模速度0.8mm/s脱模速度0.2mm/s工艺参数脱模速度工艺参数阻碍焊膏脱离开孔的主要是孔壁对焊膏的摩擦力，大小跟其面积有关。脱模速度工艺参数脱模太快脱模太慢脱模速度刮刀速度-触变指数刮刀压力等高图脱模阶段工艺窗口工艺参数印刷间隙阻焊膜太厚钢网与PCB应无间隙，降低沾污等情况。工艺参数底部支撑不足刮刀磨损工艺参数原因：•模板清洗不足，焊膏留在孔内；•钢网上焊膏不足；•经过激光切割后的模板孔印板，被切割块没有完全分离；•焊膏中有较大尺寸的金属粉末颗粒，造成细间距版孔堵塞；•焊膏粘度问题，在脱模时不能完全留在焊盘上；•刮刀磨损，导致局部压力不够而产生印刷不良。防止措施：•选用合适粘度以及粒度的锡膏；•模板清洗干净；•注意及时更换不能满足要求的设备;•减慢脱模速度。常见印刷缺陷印刷不全（IncompleteSolderPaste）产生原因：•初始的模板与焊盘未对准造成，或是由于印刷电路板的变化造成的；•装置本身的位置精度不好，工作台支撑电路板的时候并不一直在同一个位置；•由刮刀及其摩擦因素对网版形成的一种不良的侧拉力，致使焊膏印刷时进入网版开口部的均匀性差；•基板各尺寸的误差或是钢网制作时的误差。防止措施：•一定注意对准网口与焊盘，并固定好；•采用高精度的印刷机。印刷偏移（PrintingExcursion）常见印刷缺陷原因：•钢网与PCB存在间隙，在很高的刮刀压力或速度综合作用下，焊膏渗漏下来，附着到钢网背面而产生桥连；•设计网板时，开口部与焊盘尺寸相比较大或相等，在大的焊膏压力作用下出现漫流而导致连接；•元器件贴装压力设置不当，增加焊盘之间焊膏量的扩展，产生焊膏桥连或漫流；•搅拌过度造成粘度低下或是锡膏本身粘度不够。防止措施：•钢网与PCB应该以最小压力紧密接触；•调整刮刀压力和速度；•选用钎料直径稍大的锡膏。锡膏桥连（Bridging）常见印刷缺陷产生原因：•钢网背面污染；•钢网与PCB存在大的间隙，在高的印刷压力及速度下造成渗漏；•锡膏流变性差，脱模后坍塌；•锡膏金属含量低，粘度低；•操作不慎。印刷污染（PrintingContamination）常见印刷缺陷产生原因：•印刷压力大；•刮刀硬度小。锡膏刮坑（Scooping/Gouging）拖尾（TornPrints）产生原因：•脱模的时候PCB和模板发生移动；•与焊膏、模板和孔尺寸及厚度有关。较厚的模板印刷细间距引脚，将会在顶端导致粘接；•动间隙或焊膏粘度太大。常见印刷缺陷产生原因：•脱膜时PCB板面与钢网不平行；•脱模速度不良。拉尖（DogEar）坍塌（Collapse）产生原因：•大的印刷间隙与大的刮刀压力的综合作用；•焊膏粘度或金属含量太低。常见印刷缺陷回流焊工艺回流焊缺陷冷却速率氮气保护工艺新发展再流的方式红外线焊接红外+热风（组合）气相焊（VPS）热风焊接热型芯板（很少采用）扩展率00HHH扩展率润湿铺展Time(BGABottom)1-3℃/Sec200℃Peak225℃±5℃60-90Sec140-170℃60-120SecPreheatDryoutReflowcooling热风回流焊过程中，焊膏需经过以下几个阶段，溶剂挥发；焊剂清除焊件表面的氧化物；焊膏的熔融、再流动以及焊膏的冷却、凝固。基本工艺预热区的作用：•将PCB温度从室温提升到预热温度。最佳升温速率：•2℃/sec•速率太大导致对PCB和元器件造成损害，容易发生助焊剂爆喷。加热速率通常受到元器件制造商推荐值的限制，一般最大4℃/sec，不超过2分钟。•速率太小导致助焊剂溶剂挥发不完全。此阶段PCB上各元器件升温速率存在差异，PCB上存在温度梯度分布。基本工艺保温区/渗透区作用：•使PCB各区域在进入焊接区前温度达到均匀一致；助焊剂得到足够蒸发；树脂、活性剂充分清理焊接区域，去除氧化膜。理想状态：•温度均匀，焊盘、钎料球、元件引脚上的氧化膜均被清除。保温区长度与PCB有关。基本工艺再流区作用：使钎料熔化并可靠的润湿被焊金属（焊盘、元件引脚）表面。温度设定：温度高时助焊剂效率高，钎料粘度、表面张力下降，有助于更快的润湿。过高则造成PCB和元器件热损伤。钎料熔融时间：30-60sec，过短助焊剂未完全消耗，焊点中存在杂质；过长使IMC过量，焊点变脆，元件受损。基本工艺冷却区/凝固区作用：使钎料凝固，形成焊点。冷却速率：冷却过慢使更多基体金属溶入焊点，焊点粗糙暗淡。冷却过快形成热应力损坏PCB、元器件。基本工艺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