SMT表面组装工艺

表面组装工艺表面组装工艺SMT工艺的两类基本工艺流程SMT工艺有两类最基本的工艺流程，一类是焊锡膏一再流焊工艺：另一类是贴片胶一波峰焊工艺。在实际生产中，应根据所用元器件和生产装备的类型以及产品的需求，选择单独进行或者重复、混合使用，以满足不同产品生产的需要。1.焊锡膏—再流焊工艺该工艺流程的特点是简单、快捷，有利于产品体积的减小，该工艺流程在无铅焊接工艺中更显示出优越性。焊锡膏—再流焊工艺流程表面组装工艺2.贴片—波峰焊工艺贴片一波峰焊工艺如图所示。该工艺流程的特点：利用双面板空间，电子产品的体积可以进一步做小，并部分使用通孔元件，价格低廉。但所需设备增多，由于波峰焊过程中缺陷较多，难以实现高密度组装。表面组装工艺表面组装工艺SMT工艺的元器件组装方式SMT的组装方式及其工艺流程主要取决于表面组装组件(SMA)的类型、使用的元器件种类和组装设备条件。大体上可分为单面混装、双面混装和全表面组装3种类型共6种组装方式。根据组装产品的具体要求和组装设备的条件选择合适的组装方式，是高效、低成本组装生产的基础，也是SMT工艺设计的主要内容。印制板的组装形式组装方式示意图电路基板焊接方式特征单面表面组装AB单面PCB陶瓷基板单面再流焊工艺简单，适用于小型、薄型简单电路全表面组装双面表面组装AB双面PCB陶瓷基板双面再流焊高密度组装、薄型化SMD和THC都在A面AB双面PCB先A面再流焊，后B面波峰焊一般采用先贴后插，工艺简单单面混装THC在A面，SMD在B面AB单面PCBB面波峰焊PCB成本低，工艺简单，先贴后插。如采用先插后贴，工艺复杂。THC在A面，A、B两面都有SMDAB双面PCB先A面再流焊，后B面波峰焊适合高密度组装双面混装A、B两面都有SMD和THCAB双面PCB先A面再流焊，后B面波峰焊，B面插装件后附工艺复杂，很少采用1.单面混合组装第一类是单面混合组装，即SMC／SMD与通孔插装元件(THC)分布在PCB不同的两个面上混装，但其焊接面仅为单面。这一类组装方式均采用单面PCB和波峰焊接工艺，具体有两种组装方式。①先贴法。第一种组装方式称为先贴法，即在PCB的B面(焊接面)先贴装SMC／SMD，而后在A面插装THC。②后贴法。第二种组装方式称为后贴法，是先在PCB的A面插装THC，后在B面贴装SMC／SMD。表面组装工艺2.双面混合组装第二类是双面混合组装，SMC／SMD和THC可混合分布在PCB的同一面，同时，SMC／SMD也可分布在PCB的双面。双面混合组装采用双面PCB、双波峰焊接或再流焊接。在这一类组装方式中也有先贴还是后贴SMC／SMD的区别，一般根据SMC／SMD的类型和PCB的大小合理选择，通常采用先贴法较多。该类组装常用两种组装方式。表面组装工艺(1)SMC／SMD和THC同侧方式。SMC／SMD和THC同在PCB的一侧。(2)SMC／SMD和THC不同侧方式。把表面组装集成芯片(SMIC)和THC放在PCB的A面，而把SMC和小外形晶体管(SOT)放在B面。表面组装工艺表面组装工艺3.全表面组装第三类是全表面组装，在PCB上只有SMC／SMD而无THC。由于目前元器件还未完全实现SMT化，实际应用中这种组装形式不多。这一类组装方式一般是在细线图形的PCB或陶瓷基板上，采用细间距器件和再流焊接工艺进行组装。它也有两种组装方式。表面组装工艺表面组装工艺焊锡膏是触变流体，具有黏性。当刮刀以一定速度和角度向前移动时，对焊锡膏产生一定的压力，推动焊锡膏在刮板前滚动，产生将焊锡膏注入网孔或漏孔所需的压力。焊锡膏的黏性摩擦力使焊锡膏在刮板与网板交接处产生切变，切变力使焊锡膏的黏性下降，有利于焊锡膏顺利地注入网孔或漏孔。刮刀速度、刮刀压力、刮刀与网板的角度以及焊锡膏的黏度之间都存在一定的制约关系，因此，只有正确地控制这些参数，才能保证焊锡膏的印刷质量。表面组装涂敷工艺——锡膏印刷机的工艺参数1.刮刀的夹角刮刀的夹角影响到刮刀对焊锡膏垂直方向力的大小，夹角越小，其垂直方向的分力Fy越大，通过改变刮刀角度可以改变所产生的压力。刮刀角度如果大于800，则焊锡膏只能保持原状前进而不滚动，此时垂直方向的分力Fy几乎没有，焊锡膏便不会压入印刷模板窗开口。刮刀角度的最佳设定应在45～600范围内进行，此时焊锡膏有良好的滚动性。表面组装涂敷工艺——锡膏印刷机的工艺参数2.刮刀的速度刮刀速度快，焊锡膏所受的力也大。但提高刮刀速度，焊锡膏压入的时间将变短，如果刮刀速度过快，焊锡膏不能滚动而仅在印刷模板上滑动。考虑到焊锡膏压入窗口的实际情况，最大的印刷速度应保证FQFP焊盘焊锡膏印刷纵横方向均匀、饱满，通常当刮刀速度控制在20～40mm/s时，印刷效果较好。因为锡膏流进窗口需要时间，这一点在印刷细间距QFP图形时尤为明显，当刮刀沿QFP焊盘一侧运行时，垂直于刮刀的焊盘上焊锡膏图形比另一侧要饱满，故有的印刷机具有刮刀旋转450的功能，以保证细间距QFP印刷时四面焊锡膏量均匀。表面组装涂敷工艺——锡膏印刷机的工艺参数3.刮刀的压力刮刀的压力即通常所说的印刷压力，印刷压力的改变对印制质量影响重大。印刷压力不足会引起焊锡膏刮不干净且导致PCB上锡膏量不足，如果印刷压力过大又会导致模板背后的渗漏，故一般把刮刀的压力设定在5～12N／25mm左右。理想的刮刀速度与压力应该以正好把焊锡膏从钢板表面刮干净为准。4.刮刀宽度如果刮刀相对于PCB过宽，那么就需要更大的压力、更多的焊锡膏参与其工作，因而会造成焊锡膏的浪费。一般刮刀的宽度为PCB长度(印刷方向)加上50mm左右为最佳，并要保证刮刀头落在金属模板上。表面组装涂敷工艺——锡膏印刷机的工艺参数5.印刷间隙通常保持PCB与模板零距离(早期也要求控制在0～0.5mm，但有FQFP时应为零距离)，部分印刷机器还要求PCB平面稍高于模板的平面，调节后模板的金属模板微微被向上撑起，但此撑起的高度不应过大，否则会引起模板损坏，从刮刀运行动作上看，刮刀在模板上运行自如，既要求刮刀所到之处焊锡膏全部刮走，不留多余的焊锡膏，同时刮刀不应在模板上留下划痕。表面组装涂敷工艺——锡膏印刷机的工艺参数6.分离速度焊锡膏印刷后，钢板离开PCB的瞬时速度是关系到印刷质量的参数，其调节能力也是体现印刷机质量好坏的参数，在精密印刷中尤其重要。早期印刷机采用恒速分离，先进的印刷机其钢板离开焊锡膏图形时有一个微小的停留过程，以保证获取最佳的印刷图形。表面组装涂敷工艺——锡膏印刷机的工艺参数表面组装涂敷工艺——焊膏印刷质量分析焊膏印刷质量分析“鱼骨图”表面组装涂敷工艺—焊膏印刷质量分析焊膏质量的影响1.黏度焊膏黏度太低，焊膏会从漏孔挤进钢网和PCB的间隙，而污染印制板；黏度太高，影响正常的印刷，产生漏印缺陷。生产过程中应对每一批焊膏的黏度进行检测，一般采用黏度计测量。（大部分厂商认可Brookfield黏度计）对钢网印刷工艺，焊膏在室温下的黏度就满足以下要求：1）对标准SMD，500~900kcp；2）对细间距SMD，800~1300kcp(黏度的国际单位制单位为帕斯卡秒（Pa·s）；厘米克秒制单位为泊（P）。换算关系为1Pa·s=10P=1000cP)表面组装涂敷工艺—焊膏印刷质量分析2.焊粉尺寸焊粉尺寸必须与钢网的开口相适应，尺寸过大，容易堵塞钢网开口；尺寸过小，容易塌落。一般的经验是焊粉的尺寸为最小开口的1/6~1/7比较合适。一般的选用原则为：1）对标准SMD，44~74μm；2）对细间距SMD，25~44μm表面组装涂敷工艺—焊膏印刷质量分析印刷参数影响印刷质量的工艺参数主要有刮刀的刮动速度、角度、压力和PCB的脱模速度。一般情况下，刮动速度越大，刮起板施加于焊膏的压力也越大，焊膏也越易漏印到PCB上。但当速度超过某一值后，焊膏反而不能由漏孔传递到PCB上，发生所谓的“滑行”现象。合适的推荐范围：一般为10~40mm/s，对细间距SMD，一般取小一点的速度。入角大小不合适，不能使焊膏成滚动状态，也不可能漏印到PCB上。刮角合适的推荐范围：450~750（注意：使用橡胶刮刀与钢质刮刀有所差别）。刮刀的压力只要能够把钢网表面的焊膏刮干净即可。表面组装涂敷工艺—焊膏印刷缺陷分析1.图形残缺原因：钢网未清洗干净，残留焊膏干后，堵塞漏印窗口。焊膏图形残缺，一情况下不会造成焊点的质量问题，但对于细间距器件、CSP封装的器件、小尺寸的片式元件，如果残缺比较多很容易产生“开焊”缺陷。表面组装涂敷工艺—焊膏印刷缺陷分析2.偏移原因：设备初始调试不到位；PCB的定位夹具或支撑问题。此整体偏移现象使焊点桥连的机会增大，首件检查时必须予以调整。表面组装涂敷工艺—焊膏印刷缺陷分析3.焊膏残留原因：钢网底部清洗不干净。此现象是一种严重的印刷缺陷，100%存在焊接质量问题。表面组装涂敷工艺—焊膏印刷缺陷分析4.焊膏模糊原因：此现象发生在钢网脱模时，一般由于钢网底部与PCB表面不平等原因产生。表面组装涂敷工艺—焊膏印刷缺陷分析5.焊膏塌落主要原因：焊膏本身的性能(低黏度、低金属含量、小的焊粉尺寸、助焊剂表面张力过低）其它原因：过高的湿度焊膏印刷质量检测—焊膏印刷缺陷分析6.钢网不通原因：主要是钢网加工问题。此现象通过检查钢网可以杜绝。表面组装涂敷工艺—焊膏印刷缺陷分析7.连通原因：刮刀下压时，钢网与PCB表面有间隙会产生此缺陷；刮刀压力过大或钢网没有擦洗干净也会产生此问题。100%会导致焊点桥连。表面组装涂敷工艺—焊膏印刷缺陷分析8.图形凹陷原因：使用橡胶刮刀，特别是刮刀压力比较大时会导致此现象发生。焊膏印刷质量检测—焊膏印刷缺陷分析9.焊膏耳焊膏耳：焊膏沉积图形的一端出现突起。原因：焊膏与钢网不能干净地分离而形成的。此现象在厚的钢网为细间距的器件分配焊膏时会经常看到。为了使焊膏顺利地转移到时焊盘上，焊膏与PCB的连接面积必须大于焊膏与钢网的连接面积。表面组装涂敷工艺—焊膏印刷缺陷分析10.焊膏边缘毛刺原因：当刮刀角度过小，不能把钢网表面焊膏刮干净时会出现此现象。此现象对细间距器件来讲是一种缺陷，它增加了焊膏量，容易产生牵连缺陷或缩短电隔离间隙，容易发生可靠性问题。表面组装贴装工艺—工艺要求贴片工序的工艺质量目标贴的“准”元器件引脚与焊盘对准。贴的“对”所贴元件的极性、面向、姿态正确。不掉片掉片：贴片机参数的调整不合理、贴片机吸嘴的磨损、元器件吸附表面的不平、引脚的变形等都会导致贴装过程中元件掉落。掉片的多少常用“掉片率”来表示，一般希望控制在0.05%。表面组装贴装工艺___贴片质量分析对贴装质量影响较大的因素有：贴装精度、贴片压力和剥带速度等。1.贴装精度贴装精度为元件引脚中心线偏离对应焊盘中心线的最大位移。贴装精度的大小与贴片机的定位精度、PCB的定位误差、PCB图形的制造误差、SMD尺寸及尺寸误差等多种因素有关。为了保证焊接无缺陷及机械电气连接的可靠性，一般要求元件引脚/焊接面在其宽度方向与焊盘重叠75%以上。表面组装贴装工艺___贴片质量分析2.贴片力（贴片压力）贴片压力的大小，是一个敏感的参数，一方面应该使元件引脚的1/2插入焊膏中，另一方面，又不能太大，不然会对元件造成损伤。过大，将会损伤元件；过小，会产生“绳吸”现象。3.贴片速度与加速度贴片机常见传动方式:①PCB承载台移②贴装头转动/PCB承载台平移；③贴装头XY轴正交平移。采用PCB工作台移动，要求PCB承载台快速加速和减速。加速度越大，对于已贴好的大型、较重元器件，因为惯性大而造成位移而降低贴装精度。表面组装贴装工艺___贴片质量分析4.元器件对细间距元件,极小的旋转误差或平移误差都可能使元件偏离而导致桥连；！贴装小型（0402、0201）及细间距元件时，必须选用旋转误差和平移误差很小的贴片机实际生产线配置至少两台贴片机，高速贴片机主要贴装片式电阻、电容等元件，高精度贴片机主要贴装PLCC、QFP等大型、多引脚的集成电路器件；圆柱形金属端器件容易发生滚动，贴装时焊膏黏度要比较高，且PC