模块二十二SMT生产工艺讲义

``````Q``QSMT生产工艺模块讲义知识目标1、熟悉SMT的各种功能，认识并了解他。2、掌握SMT工艺。3、元器件知识。技能目标1、SMT辅助材料。2、SMT质量标准。3、安全及防静电常识。项目描述电子电路表面组装技术（SurfaceMountTechnology，SMT），称为表面贴装或表面安装技术。它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件（简称SMC/SMD，中文称片状元器件）安装在印制电路板（PrintedCircuitBoard，PCB）的表面或其它基板的表面上，通过回流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术任务一SMT简介SMT是Surfacemountingtechnology的简写，意为表面贴装技术。亦即是无需对PCB钻插装孔而直接将元器件贴装焊接到PCB表面规定位置上的焊接技术。活动一SMT的特点从上面的定义上，我们知道SMT是从传统的穿孔插装技术（THT）发展起来的，但又区别于传统的THT。那么，SMT与THT比较它有什么优点呢？下面就是其最为突出的优点：1.组装密度高、电子产品体积小、重量轻，贴片元件的体积和重量只有传统``````Q``Q插装元件的1/10左右，一般采用SMT之后，电子产品体积缩小40%~60%，重量减轻60%~80%。2.可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。3.高频特性好。减少了电磁和射频干扰。4.易于实现自动化，提高生产效率。5.降低成本达30%~50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。活动二采用表面贴装技术(SMT)是电子产品业的趋势我们知道了SMT的优点，就要利用这些优点来为我们服务，而且随着电子产品的微型化使得THT无法适应产品的工艺要求。因此，SMT是电子焊接技术的发展趋势。其表现在：1.电子产品追求小型化，使得以前使用的穿孔插件元件已无法适应其要求。2.电子产品功能更完整，所采用的集成电路(IC)因功能强大而引脚众多，已无法做成传统的穿孔元件，特别是大规模、高集成IC，不得不采用表面贴片元件的封装。3.产品批量化，生产自动化，厂方要以低成本高产量，出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力。4.电子元件的发展，集成电路(IC)的开发，半导体材料的多元应用。5.电子产品的高性能及更高焊接精度要求。6.电子科技革命势在必行，追逐国际潮流。活动三SMT有关的技术组成SMT从70年代发展起来，到90年代广泛应用的电子焊接技术。由于其涉及多学科领域，使其在发展初期较为缓慢，随着各学科领域的协调发展，SMT在90年代得到迅速发展和普及，预计在21世纪SMT将成为电子焊接技术的主流。下面是SMT相关学科技术。电子元件、集成电路的设计制造技术电子产品的电路设计技术``````Q``Q电路板的制造技术自动贴装设备的设计制造技术电路装配制造工艺技术装配制造中使用的辅助材料的开发生产技术任务二SMT工艺介绍活动一SMT工艺名词术语1、表面贴装组件（SMA）（surfacemountassemblys）采用表面贴装技术完成贴装的印制板组装件。2、回流焊（reflowsoldering）通过熔化预先分配到PCB焊盘上的焊膏，实现表面贴装元器件与PCB焊盘的连接。3、波峰焊（wavesoldering）将溶化的焊料，经专用设备喷流成设计要求的焊料波峰，使预先装有电子元器件的PCB通过焊料波峰，实现元器与PCB焊盘之间的连接。4、细间距（finepitch）小于0.5mm引脚间距5、引脚共面性（leadcoplanarity）指表面贴装元器件引脚垂直高度偏差，即引脚的最高脚底与最低引脚底形成的平面这间的垂直距离。其数值一般不大于0.1mm。6、焊膏（solderpaste）由粉末状焊料合金、助焊剂和一些起粘性作用及其他作用的添加剂混合成具有一定粘度和良好触变性的焊料膏。7、固化（curing）在一定的温度、时间条件下，加热贴装了元器件的贴片胶，以使元器件与PCB板暂时固定在一起的工艺过程。8、贴片胶或称红胶（adhesives）（SMA）固化前具有一定的初粘度有外形，固化后具有足够的粘接强度的胶体。9、点胶(dispensing)``````Q``Q表面贴装时，往PCB上施加贴片胶的工艺过程。10、胶机(dispenser)能完成点胶操作的设备。11、贴装（pickandplace）将表面贴装元器件从供料器中拾取并贴放到PCB规定位置上的操作。12、贴片机（placementequipment）完成表面贴装元器件贴片功能的专用工艺设备。13、高速贴片机(highplacementequipment)实际贴装速度大于2万点/小时的贴片机。14、多功能贴片机(multi-functionplacementequipment)用于贴装体形较大、引线间距较小的表面贴装器件，要求较高贴装精度的贴片机，15、热风回流焊(hotairreflowsoldering)以强制循环流动的热气流进行加热的回流焊。16、贴片检验(placementinspection)贴片完成后，对于是否有漏贴、错位、贴错、元器件损坏等情况进行的质量检验。17、钢网印刷(metalstencilprinting)使用不锈钢网板将焊锡膏印到PCB焊盘上的印刷工艺过程。18、印刷机(printer)在SMT中，用于钢网印刷的专用设备。19、炉后检验(inspectionaftersoldering)对贴片完成后经回流炉焊接或固化的PCBA的质量检验。20、炉前检验(inspectionbeforesoldering)贴片完成后在回流炉焊接或固化前进行贴片质量检验。21、返修(reworking)为去除PCBA的局部缺陷而进行的修复过程。22、返修工作台(reworkstation)能对有质量缺陷的PCBA进行返修的专用设备。``````Q``Q活动二表面贴装方法分类根据SMT的工艺制程不同，把SMT分为点胶制程（波峰焊）和锡膏制程（回流焊）。它们的主要区别为：贴片前的工艺不同，前者使用贴片胶，后者使用焊锡膏。贴片后的工艺不同，前者过回流炉后只起固定作用、还须再过波峰焊，后者过回流炉后起焊接作用。根据SMT的工艺过程则可把其分为以下几种类型。第一类只采用表面贴装元件的装配IA只有表面贴装的单面装配工序:丝印锡膏=贴装元件=回流焊接IB只有表面贴装的双面装配工序:丝印锡膏=贴装元件=回流焊接=反面=丝印锡膏=贴装元件=回流焊接第二类一面采用表面贴装元件和另一面采用表面贴元件与穿孔元件混合的装配工序:丝印锡膏(顶面)=贴装元件=回流焊接=反面=点胶(底面)=贴装元件=烘干胶=反面=插元件=波峰焊接第三类顶面采用穿孔元件,底面采用表面贴装元件的装配工序:点胶=贴装元件=烘干胶=反面=插元件=波峰焊接活动三SMT的工艺流程领PCB、贴片元件贴片程式录入、道轨调节、炉温调节上料上PCB点胶（印刷）贴片检查固化检查包装保管各工序的工艺要求与特点：``````Q``Q1.生产前准备清楚产品的型号、PCB的版本号、生产数量与批号。清楚元器件的种类、数量、规格、代用料。清楚贴片、点胶、印刷程式的名称。有清晰的Feederlist。有生产作业指导卡、及清楚指导卡内容。2.转机时要求确认机器程式正确。确认每一个Feeder位的元器件与Feederlist相对应。确认所有轨道宽度和定位针在正确位置。确认所有Feeder正确、牢固地安装与料台上。确认所有Feeder的送料间距是否正确。确认机器上板与下板是非顺畅。检查点胶量及大小、高度、位置是否适合。检查印刷锡膏量、高度、位置是否适合。检查贴片元件及位置是否正确。检查固化或回流后是否产生不良。3.点胶点胶工艺主要用于引线元件通孔插装（THT）与表面贴装（SMT）共存的贴插混装工艺。在整个生产工艺流程（见图）中，我们可以看到，印刷电路板（PCB）其中一面元件从开始进行点胶固化后，到了最后才能进行波峰焊焊接，这期间间隔时间较长，而且进行其他工艺较多，元件的固化就显得尤为重要。PCB点B面贴片B面再流焊固化丝网印刷A面贴片A面再流焊焊接自动插装人工流水插装波峰焊接B面``````Q``Q点胶过程中的工艺控制。生产中易出现以下工艺缺陷：胶点大小不合格、拉丝、胶水浸染焊盘、固化强度不好易掉片等。因此进行点胶各项技术工艺参数的控制是解决问题的办法。3.1点胶量的大小根据工作经验，胶点直径的大小应为焊盘间距的一半，贴片后胶点直径应为胶点直径的1.5倍。这样就可以保证有充足的胶水来粘结元件又避免过多胶水浸染焊盘。点胶量多少由点胶时间长短及点胶量来决定，实际中应根据生产情况（室温、胶水的粘性等）选择点胶参数。3.2点胶压力目前公司点胶机采用给点胶针头胶筒施加一个压力来保证足够胶水挤出点胶嘴。压力太大易造成胶量过多；压力太小则会出现点胶断续现象，漏点，从而造成缺陷。应根据同品质的胶水、工作环境温度来选择压力。环境温度高则会使胶水粘度变小、流动性变好，这时需调低压力就可保证胶水的供给，反之亦然。3.3点胶嘴大小在工作实际中，点胶嘴内径大小应为点胶胶点直径的1/2，点胶过程中，应根据PCB上焊盘大小来选取点胶嘴：如0805和1206的焊盘大小相差不大，可以选取同一种针头，但是对于相差悬殊的焊盘就要选取不同的点胶嘴，这样既可以保证胶点质量，又可以提高生产效率。3.4点胶嘴与PCB板间的距离不同的点胶机采用不同的针头，点胶嘴有一定的止动度。每次工作开始应保证点胶嘴的止动杆接触到PCB。3.5胶水温度一般环氧树脂胶水应保存在0--50C的冰箱中，使用时应提前1/2小时拿出，使胶水充分与工作温度相符合。胶水的使用温度应为230C--250C；环境温度对胶水的粘度影响很大，温度过低则会胶点变小，出现拉丝现象。环境温度相差50C，会造成50％点胶量变化。因而对于环境温度应加以控制。同时环境的温度也应该给予保证，湿度小胶点易变干，影响粘结力。``````Q``Q3.6胶水的粘度胶的粘度直接影响点胶的质量。粘度大，则胶点会变小，甚至拉丝；粘度小，胶点会变大，进而可能渗染焊盘。点胶过程中，应对不同粘度的胶水，选取合理的压力和点胶速度。3.7固化温度曲线对于胶水的固化，一般生产厂家已给出温度曲线。在实际应尽可能采用较高温度来固化，使胶水固化后有足够强度。3.8气泡胶水一定不能有气泡。一个小小气泡就会造成许多焊盘没有胶水；每次装胶水时时应排空胶瓶里的空气，防止出现空打现象。对于以上各参数的调整，应按由点及面的方式，任何一个参数的变化都会影响到其他方面，同时缺陷的产生，可能是多个方面所造成的，应对可能的因素逐项检查，进而排除。总之，在生产中应该按照实际情况来调整各参数，既要保证生产质量，又能提高生产效率4、印刷在表面贴装装配的回流焊接中，锡膏用于表面贴装元件的引脚或端子与焊盘之间的连接，有许多变量。如锡膏、丝印机、锡膏应用方法和印刷工艺过程。在印刷锡膏的过程中，基板放在工作台上，机械地或真空夹紧定位，用定位销或视觉来对准，用模板(stencil)进行锡膏印刷。在模板锡膏印刷过程中，印刷机是达到所希望的印刷品质的关键。在印刷过程中，锡膏是自动分配的，印刷刮板向下压在模板上，使模板底面接触到电路板顶面。当刮板走过所腐蚀的整个图形区域长度时，锡膏通过模板/丝网上的开孔印刷到焊盘上。在锡膏已经沉积之后，丝网在刮板之后马上脱开(snapoff)，回到原地。这个间隔或脱开距离是设备设计所定的，大约0.020~0.040。脱开距离与刮板压力是两个达到良好印刷品质的与设备有关的重要变量。如果没有脱开，这个过程叫接触(on-contact)印刷。当使用全金属模板和刮刀时，使用接触印刷。非接触(off-contact)印刷用于柔性的金属丝网。``````Q``Q在锡膏丝印中有三个关键的要素，我们叫做3S：Solderpaste(锡膏)，Stencils(模板)，和Squeegees(丝印刮板)。三个要素的正确结合是持续的丝印品质的关键所在。刮板(squeegee)刮板作用，