SMT培训教材

表面组装技术（SMT）培训教材通用工艺是根据工艺内容的通用性、成熟性和先进性并结合公司的设备条件产品特点而提出的工艺课题，是按照具体工艺内容编写的。通用工艺的内容包括工艺条件、工艺流程、操作程序、安全技术操作方法、工艺参数、检验标准和检验方法等。通用工艺是指导工人操作的最基本的技术文件，严格按照通用工艺规定的操作程序和质量控制程序进行操作，对提高生产效率、提高产品质量肯有十分重要的意义。表面组装通用工艺包括施加焊膏、施加贴片胶、贴装元器件、再流焊；波峰焊、手工焊与返修、清洗、检验和测试、电子组装件三防涂覆工艺、挠性板表面组装工艺、陶瓷基板表面组装工艺。本培训教材针对JSL实际情况，对表面贴装技术进行系统介绍，讲解。希望学习者能对SMT通用工艺有更深的了解并能学习至用。前言第一部分表面组装(SMT)通用工艺第一章表面组装工艺条件第二章典型表面组装方式及其工艺流程第三章施加焊膏通用工艺第四章再流焊通用工艺第五章手工焊、修板和返修工艺第六章表面组装板焊后清洗工艺第七章电子组装件三防涂覆工艺第八章挠性印制电路板的表面组装工艺目录第一章表面组装工艺条件1.1厂房承重能力、振动、噪声及防火防爆要求1.2电源1.3气源1.4排风、烟气排放及废弃物处理1.5照明1.6工作环境1.7SMT制造中的静电防护技术1.8对SMT生产线设备、仪器、工具的要求1.1厂房承重能力振动、噪声及防火防爆要求厂房地面的承载能力应大于8kN/m2。振动应控制在70dB以内，最大值不应超过80dB。噪声应控制在70dBA以内。SMT生产过程中使用的助焊剂、清洗剂、无水乙醇等材料属于易燃物品,生产区和库房必须考虑防火防爆安全设计。1.2电源电源电压和功率要符合设备要求。电压要稳定，单相AC220V（220±10%,50/60Hz)。三相AC380V（220±10%,50/60Hz)。贴装机的电源要求独立接地，一般应采用三相五线制的接线方法。1.4排风、烟气排放及废弃物处理根据设备要求配置气源压力，可利用工厂气源或单独配置无油压缩空气机。压力大于：7kg/cm2。1.3气源排风管道的最低流量值为:500立方英尺/分钟(14.15m3/min)。《工业“三废”排放标准》（GBJ4-73）：有害物质铅排放浓度〈34mg/m3)《工业企业设计卫生标准》（TJ36-90）：有害物质铅烟排放浓度(0.003mg/m3)《大气中铅及其无机化合物的卫生标准》（GB7335-87）：居住大气中铅及其无机化合物的日平均最高容许浓度为0.00154mg/m3)。1.5照明照明度：800LUX~1200LUX,至少不能低于300LUX。低照明度时，在检验、返修、测量等工作区应安装局部照明。工作间保持清洁卫生、无尘土、无腐蚀性气体。空气清洁度：100000级（BGJ73-84）CO2含量：1000ppm;CO含量：10ppm.环境温度:23℃±3℃相对温度:45%~70%RH1.6工作环境1.7SMT制造中的静电防护技术静电防护知识详细参考JSL静电知识培训教材。1.8SMT生产线设备、仪器、工具的要求STM生产线所有设备、仪器、工具必须有完好的设备合格证和定期鉴定的准用证。第二章典型表面组装方式及其工艺流程2.1表面组装技术的组装类型2.2典型表面组装方式2.3纯表面组装工艺流程2.4表面组装和插装混装工艺流程2.5工艺流程的设计原则2.6选择表面组装工艺流程应考虑的因素2.1表面组装技术的组装类型2.1.1再流焊工艺:再流焊工艺是将微量的铅锡焊膏印刷或滴涂在印制板的焊盘上,再将片式元器件贴放在印制板后放在再流焊设备的传送带上,完成干燥、预热、熔化、冷却全部焊接过程。2.1.2波峰焊工艺:波峰焊工艺是先将微量的贴片胶（绝缘粘结胶）印刷或滴涂到印制板的元器件底部或边缘位置上(贴片胶不能污染印制板焊盘和元器件端头),再将片式元器件贴放在印制板表面规定的位置上,然后将贴装好元器件的印制板放在再流焊设备的传送带上,进行胶固化。固化后的元器件牢固地粘结在印制板上。然后进行插装分立元器件，最后与插装元器件同进行波峰焊接。2.2典型表面组装方式2.3纯表面组装工艺流程1单面表面组装工艺流程：施加焊膏==贴装元器件==再流焊2双面表面组装工艺流程:A面施加焊膏==贴装元器件==再流焊==翻转PCBB面施加焊膏==贴装元器件==再流焊2.4表面组装和插装混装工艺流程表面组装和插装混装工艺形式有单面混装、双面混装。单面混装的通孔无件在主面，贴片元件有可能在主面，也有可能在辅面。双面混装指双面都有贴片元件通孔元件一般在主面，有时双面都有通孔元件。1单面混装(SMT和THC在PCB同一面)流程：A面施加焊膏=贴装元器件SMD=再流焊=A面插装THC=B面波峰焊2单面混装(SMT和THC在PCB的两面)流程：B面施加贴装胶=贴装SMD=胶固化=再流焊=翻转PCBA面插装THC=B面波峰焊3双面混装(THC在A面,A,B面都有SMD):A面施加焊膏==贴装SMD==再流焊==翻转PCBB面施加贴装胶==贴装SMD==胶固化==翻转PCBA面插装THC==B面波峰焊4双面混装(A,B面都有SMD和THC):A面施加焊膏==贴装SMD==再流焊==翻转PCBB面施加贴装胶==贴装SMD==胶固化==翻转PCBA面插装THC==B面波峰焊==B面插装件2.4.1表面组装和插装混装流程2.5工艺流程的设计原则选择最简单、质量最优秀的工艺；自动化程度最高、劳动强度最小的工艺；工艺流程路线最短；工艺材料的种类最少；选择加工成本最低的工艺。2.6选择表面组装工艺流程应考虑的因素尽量采用再流焊方式在一般密度的混合组装条件下，当SMD和THC在PCB的同一面时，采用A面印刷焊膏、再流焊，B面波峰焊工艺；当THC在PCBA面、SMD在PCB的B面时，采用B面点胶、波峰焊工艺。在高密度混合组装条件下，当没有THC或只有极少量THC时，可采用双面印刷锡膏、再流焊工艺，及少时THC采用后附的方法；当A面有较多THC时，采用A面印刷焊膏、再流焊，B面点胶、装胶、波峰焊工艺。第三章施加焊膏通用工艺3.1施加焊膏技术要求3.2表面组装工艺材料焊膏的选择和正确使用3.3施加焊膏的方法和各种方法的适用范围3.4印刷焊膏的原理3.5印刷工艺流程及参数设置3.6影响印刷质量的主要因素3.7提高印刷质量的措施3.8印刷焊膏的主要缺陷与不良品的判定和调整方法3.9SMT不锈钢激光模板制作及工艺要求3.1施加焊膏技术要求①施加焊膏量均匀，一致性好。焊膏图形要清晰，相邻的图形之间尽量不要粘连。焊膏图形与焊盘图形要一致，尽量不要错位。②一般情况下，焊盘上单位面积的焊膏量应为0.8mg/mm2左右；对窄间距元器件，应为0.5mg/mm2。③印刷在基板上的焊膏覆盖焊盘的面积应在75%以上。④焊膏印刷后，应无严重塌落，边缘整齐，错位不大于0.2mm；对于窄间距元器件焊盘错位不大于0.1mm。3.2表面组装工艺材料焊膏的选择和正确使用3.2.1焊膏的选择方法：①选择焊膏时首先要根据电子产品和工艺来来确定合金成分。尽量选择与元件焊端相容的合金成分，需考虑焊接温度（温度曲线）等工艺因素。合金粉末颗粒形状、尺寸及其分布均匀性，都会影响焊膏黏度‘印刷性；合金的含氧量与微粉含量直接影响焊接性能。②根据焊膏合金成分、电子产品的可靠性、PCB、是否清洗、元器件表面的涂镀层材料，以及氧化程度、焊接温度等具体情况进行细致的选择助焊剂。③焊膏中合金与焊剂的配比直接影响焊膏的黏度和印刷性。因此要根据不同的焊剂系统及施加焊膏的方法选择适当的合金焊料重量百分含量。④选择焊膏时，应多选择几家公司的焊膏估工艺试验、对印刷性、脱模性、触变性、粘结性、润湿性及焊点缺陷、残留物等做比较和评估，有条件的企业可对焊膏进行测试、评估和认证。3.2.2焊膏的正确使用与保管：①必须储存在2~10℃的条件下。②至少提前4H从冰箱中取出焊膏，达到室温后才能打开瓶盖，防止水汽凝结。③使用前需顺一个方向搅拌，添加完焊膏后需盖好容器盖。④免清洗的焊膏不能使用回收焊膏，如果印刷间隔超过1H，须将焊膏从模板上拭去，回收到当天使用的容器中。⑤印刷后在4H内完成再流焊，需要清洗的产品，再流焊后在当天完成清洗。⑥免清洗焊膏修板，不使用助焊剂不可用酒精擦洗锡点，使用助焊剂焊点以外没有被加热的残留助焊剂必须随时。⑦印刷焊膏和进行贴片操作时，要求拿PCB边缘或带手套，防止污染PCB。3.3施加焊膏的方法和各种方法的适用范围①滴涂式：自动滴涂机用于批量生产,但由于效率不如印刷高,质量不易控制,应用较少。手工滴涂用于极少量生产，或新产品的模型样机和性能样机的研制及生产中修补、更换元件等。②丝网印刷：丝网印刷用的网板是在金属或尼龙丝网表面涂覆感光胶或贴感光膜，采用照相、感光、显影、坚膜的方法在金属基尼龙丝网表面制作漏印图形。只能用于元器件焊盘间距较大、组装密度不高的中小批量生产中。③金属模板印刷：金属模板是采用不锈钢或铜等材料的薄板制作的漏印板，有化学腐蚀、激光切割、电铸3种制作方法。金属模板印刷用于大批量生产、组装密度大及有多引线、窄间距器件的产品（窄间距器件指引脚中心间距不大于0.65mm的表面组装器件也指长*宽不大于1.6mm*0.8mm的表面组装元器件）。由于金属模板印刷质量好，使用寿命长，因此金属模板印刷目前应用最广泛。3.4印刷焊膏的原理焊膏与贴片胶都是触变流体，具有黏性，触变流体具有黏度随剪切速度的变化而变化的特性，印刷焊膏与贴片胶就是利用触变流体的特性实现的。当刮刀以一定的速度和角度向前移动时，对焊膏产生一定的压力，推动焊膏在刮板前滚动，产生将焊膏注入网孔所需的压力，焊膏的黏性摩擦力使焊膏有刮板与网板交接处产生切变，切变力使焊膏黏性下降从而顺利地注入网孔；当刮板离开模板开口时，焊膏的黏度迅速恢复到原始状态。焊膏印刷成功与否有3个关键要素：焊膏滚动、填充、脱模。3.5印刷工艺流程及参数设置3.5.1印刷工艺流程：3.5.2印刷参数设置：①设置前后印刷极限。（该步骤是根据印刷图形的长度和位置来确定行程，以防止焊膏漫流到模板的起始和终止印刷位置处的开口中，造成该处焊膏图形粘连等印刷缺陷。前极限是指起始印刷的刮刀位置，一般在模板图形前20mm处；后极限是指结束一块PCB印刷时的刮刀位置，后极限一般在模板图形后20mm处。）②印刷速度，一般设置为15~40mm/s，有窄间距、高密度图形时，速度要慢。③刮刀压力，一般设置为2~5kg/cm2。④模板分离速度，有窄间距、高密度图形时，速度要慢些。⑤印刷前工作台延时。⑥刮刀延时。⑦清洗模板模式，一般设置为一湿一干或二湿一干。如有真空需加真空吸。⑧清洗/检查频率。⑨印刷遍数。⑩如果设备有温度和湿度控制装置，还应设置温度和湿度。3.6影响印刷质量的主要因素①焊膏质量:a焊膏黏度和黏着力.(用刮刀搅拌3-5min挑起少许焊膏自然逐段落下)b焊膏中合金粉末颗粒尺寸和颗粒形状:合金粉末颗粒直径的选择原则：方形开口时，合金颗粒最大直径≤模板最小开口宽度的1/5。圆形开口时，合金颗粒最大直径≤开口直径的1/8。模板开口厚度（垂直）方向，合金颗粒最大直径≤1/3。以上原则也就是通常说的三球、五球定律。球形颗粒印刷性好，表面积小，含氧量低，有利于提高焊接质量。c触变指数和塌落度。（触变指数高，塌落度小，印刷后焊膏图形好）②模板质量：a模板厚度、开口尺寸：脱模效率=平均体积/理论体积*100%宽厚比=开口宽度（W）/模板厚度（T）面积比=开口面积/孔壁面积（面积比0.66,焊膏释放体积百分比80%)b模板开口形状c模板开口壁的光滑度：开口壁光滑，焊膏容易从模板的漏孔释放（脱模）d模板开口方向与刮刀移动方向：为了使用与刮刀移动方向垂直的模板开口取