smt工艺技术教程

SMT:::NO:MS050130SHINTECHENGINEER.LTD2005-01-302005-01-302005-01-302005-01-30SMT2005-01-30SMT1SMT----6243137SMT451第一章、技研新阳SMT工艺技术简介表面贴装技术(surfacemounttechnology:SMT)贴装的电子产品具有贴装密度高、体积小、重量轻、可靠性高、信号处理速度快、抗干扰能力强等特点。目前SMT已成为最具有发展前景的电子装配技术。由于电子工业之产品随着时间和潮流不断的将其产品设计成微型与轻便，相对地促使各种零组件的体积及重量愈来愈小，其功能密度也相对提高，以符合时代潮流及客户需求，在此变迁影响下，表面贴装组件即成为PCB上之主要组件，其主要特性是可大幅度节省空间，以取代传统浸焊式组件(DualInLinePackage；DIP).表面组装技术在减小电子产品体积重量和提高可靠性方面的突出优点，迎合了未来战略武器洲际射程、机动发射、安全可靠、技术先进的特点对制造技术的要求。但是，要制定和选择适合于具体产品的表面组装工艺不是简单的事情，因为SMT技术是涉及了多项技术的复杂的系统工程，其中任何一项因素的改变均会影响电子产品的焊接质量。其中最重要的还是SMT相关的设备,以及表面贴装工艺。以下主要对技研新阳实装部的所有设备按工艺流程的顺序锡膏/红胶印刷元件贴装回流焊接/干燥外观检查进行简单的性能与用途介绍：1、印刷机：主要是用来印刷锡膏与红胶。按照印刷机的印刷状态将其分成半自动印刷机与全自动印刷机。半自动印刷机主要是用来印刷红胶产品及简单的锡膏产品，现使用的半自动印刷机有以下几种型号：JKD-600、MK210SA、MK280SA、SP-3040A、LS-560、Y-3540；图一：半自动印刷机2全自动印刷机主要是用来印刷较复杂的锡膏产品，是采用视觉识别MARK标记后定位，印刷精度较高。通常用来印刷0.65PITCH以下的IC。现使用的机型有松下SPP-G1/G3、SP28P/60P、日立NP-04L/LP、JUKIKS-1700；2、印刷检查机：（型号：BPC-707KD）是用光学反射原理来对印刷出来的产品进行锡膏面积及印刷是否有移位不良进行自动检查，对检查出来的不良品设备将自动停止待人为确认后再进一步检查。现行主要用在检查BGA、CSP、0.5PITCH以下的IC的印刷情况。是SMT工艺中一种较重要的检查设备。3、锡膏厚度检查仪：（型号：GAM70）是对印刷出的锡膏进行厚度检测。主要是用来对BGA、CSP、0.65PITCH以下的IC、CN类以及锡量要求较高等元件进行厚度的测试。在SMT工艺中常用此设备对锡膏的厚度进行检测，以确保产品品质,是工艺人员分析制程品质不可缺少的测试设备。4、实装机：是用来对元件进行贴装用的主要设备。现使用的实装机机型较多，不同的机型用来贴装不同的元件、用在不同的场合。以下对实装部现行所有实装机进行简要的介绍：1）松下MK实装机：由于受到现行设备精度的影响，主要用来对简单的红胶产品及锡膏产品进行贴装，即贴1608～3216型之间的CHIP元件图二：全自动印刷机图三：印刷检查机图四：锡膏厚度检查仪图五：MK实装机3以及无带脚的的极性元件的产品。设备共有H1、H2两个头部，分别各有10个大、小吸咀。现有MK2C、MK2F两种型号。2）松下MV实装机：转塔式高速机，贴装精度较高。常用来贴装CHIP类元件及8P以下的SOP类IC与其他极性元件。设备共有12个头，每个头共有5个吸咀，采用CCD相机识别元件后贴装，vision识别MARK点定位及定位孔定位，定位非常稳定。ZA、ZBtable每边都有75个Z轴站位，可搭载最多150个8W以下的材料。但只能安装卷装式的材料。现有MV2C、MV2F、MV2V、MV2VB四种型号。3）松下MPA实装机：异形机，也属中速机。主要用来单装0.65PITCH以上的QFP、SOP类IC及较大型的极性元件，贴装时采用laser或vision相机识别元件后贴装，vision识别MARK点定位及定位孔定位，定位非常稳定，贴装精度中等。现有MPAV、MPAG1、MPA3三种型号。4）JUKI实装机：异形机，也属中速机。主要用来贴装BGA、CSP、QFP、SOP等类IC及其它极性元件，也可以贴装CHIP类元件。通常接在高速机后面组线生产。贴装时采用laser或vision识别元件后贴装，vision识别MARK点定位及定位孔定位，定位非常稳定，贴装精度较高。可对卷装、管装、托盘装类包装的材料进行贴装。现有KE750、760、2020、2030、2060五种型号，图七：MPA实装机图八：JUKI实装机图九：CM402实装机图六：MV实装机4版本号越高，性能与精度越优越。5)九州松下CM402实装机：模块式高速机，贴装精度较高。主要用来贴装CHIP类元件、卷装的SOP类IC、小型的QFP类IC与其他极性元件。设备前后共四个头部，每个头有8个吸咀，且对应前后共有四个table,每个table有27个站位。生产时贴装程序先采用自动优化，贴装效率较高。5、回流炉：主要是用于对贴装过后的产品进行红胶干燥或锡膏浸锡。回流炉主要是通过回流曲线图对其炉内温度进行管理。按回流炉用途来分一般分成回流锡膏和干燥红胶两类，按回流炉的温区分现有三温区、四温区、五温区、七温区、八温区五类。三、四温区回流炉常用来干燥红胶及回流较简单的有铅锡产品；五温区回流炉常用来回流有铅锡产品；七、八温区回流炉常用来回流无铅产品。另外还有一类较高档的氮气回流炉，用于回流较高档产品。6、插件机：主要用于对带状插件元件进行自动插入。插入精度及速度较高，且能自动切脚弯曲成形。现使用的插件机有三种类型：JVK机（型号JVK3）：也称跳线插件机，只能插入跳线；AV机（型号AVK2B）：也称轴向元件插件机，主要用来插入包装带在52P以下的轴向元件；图十：七温区回流炉图十二：AVK插件机图十三：RH插件机图十一：八温区回流图十四：JVK插件机5RH机（现有RH5、RHSG两种型号）：也称立式插件机，主要用来插入包装为带状的立式元件。7、X-RAY检查机：X-RAY是一种利用X射线透过元件表层检查其内部的焊接状态的设备，现主要用来检查BGA、CSP元件的焊接状况。8、BGA修理机：是用来修理焊接不良的BGA、CSP类元件，是目前最高档的BGA修理站。修理时是通过显示器设定温度加热基板固定工作台来加热基板，再使用Z轴活动吸咀将元件吸起，再使用小网板通过VISION对正后印刷锡膏再将元件安装在基板对应位置加热基板固定元件。现行实装生产的基板类型繁多，具体工艺流程如下：1、单面锡膏类：锡膏印刷实装回流浸锡外观检查；2、单面红胶类：红胶印刷实装检查修正干燥；3、一面锡膏一面红胶类：锡膏印刷实装回流浸锡外观检查红胶印刷实装检查修正干燥；4、双面锡膏类：锡膏印刷第一面实装回流浸锡锡膏印刷第二面实装回流浸锡外观检查双面；5、一面红胶一面插件：红胶面印刷翻面插件面JVK插跳线AV插卧式元件RH插立式元件翻面红胶面实装检查修正干燥外观检查插件面复查红胶面。图十五：X-RAY检查机图十六：BGA修理机培训合格的作业员，使他们能够适应新的工艺和新的设备与技术；4）新产品试作时应了解各个环节的问题，再进行改善，便于量产的正常生产。实际上制程控望提高生产效益、提高生产品质、稳定工艺流程，用最经济的手段得到最佳的效这些缺陷通常由多种原因所造成。对于每个缺陷应分析其产生的根本原因，这样才能消除这些缺陷，做好后续的预防工作。益，这些主要体现在生产能力的提升上。各个环节，使之能生产出品质稳定的产品。实际上实施制程控制的目的也就是希　　现代制程控制体系的评价采用PPM(百万个点中不良数:PARTSPERMILLION)并且可以将在各个工序发生的不良进行标注，重点控制。使用此体系可以评价或DPMO来衡量。这种方法考虑到了所有在装配中可能出现的不良点情况，不同的工艺和生产线的表现能力。以下为实装常见制程控制中出现缺陷的发生原因及改善方法，供在生产时根据这些原因作好预防与控制，也供在生产中出现异常时的原因分析与对策参考。制中最关键的工序还是印刷工序，是影响制程品质的重点所在。　　制程控制需要重点考虑以下几方面：1）明确装配要求、工艺流程、工艺参数设定;2）作业流程规范化，包括标准的制定和指导文件的规范化;3)需要有第二章、SMT制程控制在SMT生产过程中,都希望基板从印刷工序开始到回流焊接工序结束,质量处于零缺陷状态,但实际上这是很难达到。由于SMT生产工序较多，不能保证每道工序不出现一个差错。因此在SMT生产过程中会碰到一些焊接缺陷及其它制程缺陷，　　制程常见缺陷分析与改善　　那么怎样才能控制这些缺陷的产生呢？首先要认识什么是制程控制。简单来说，制程控制是运用最合适的设备、工具或者方法及材料，控制制造过程中第1页不良项目锡少不良图片不良项概述指元件端子或电极片的锡量达不到高度要求及端子前端没有锡轮廓。不良发生原因①印刷机刮刀压力过大，使刮刀将网孔中的锡膏刮掉,印刷在基板铜箔上的效果为四周高中间低,使回流后元件锡量少。②印刷网板的网孔由于未清洗干净,锡粒粘附在开口部周边凝固后造成网孔堵塞而致印刷锡少。③印刷网板开口偏小或网板厚度偏薄不能满足元件回流后的端子锡量。④贴装移位造成元件回流后锡少。⑤制程中作业手法不当摸乱或贴装移位后手工修理而使锡量扩散致锡少。⑥印刷速度过快，锡膏在刮刀片下滚动过快，使锡膏来不及充分的印刷在网孔中造成锡少。⑦网板开口表面光洁度不够且粗糙。使锡粒子印刷下锡较少。改善方法①减小印刷刮刀的压力，使印刷锡量增加，另外可轻微增大网板与基板之间的印刷间距，使锡膏增加。②增加擦拭频度，自动擦拭后适当采用手动擦拭，另外对网板清洗机清洗的网板一定要用显微镜进行检查。③适当加大网板开口尺寸，使其铜箔有足够的锡量。详见网板开口方法。④调整贴装座标及元件识别方式,使元件贴在铜箔中间。⑤对于作业手法不当摸乱或手工修理后的须重新清洗补锡后再装元件。⑥调整印刷机参数设定，使印刷速度降低。⑦网板开口工艺采用激光加工法，对细间距的IC通常还需采用电抛光加工。SMT制程常见缺陷分析与改善第2页不良项目沾锡粒不良图片不良项概述由于回流过程中加热急速造成的锡颗粒飞散在元件的周围或基板上，冷却后形成的颗粒状物。不良发生原因①锡膏接触空气后，颗粒表面产生氧化，或锡膏吸湿即从冰箱取出后没有充分的解冻，回温就打开盖子使用。使回流后锡颗粒不能有效地结合在一起而形成锡粒。②回流炉的预热阶段之保温区时间不充分,使锡膏内的水分与溶剂未充分挥发溶解。③网板擦拭不干净，印刷时使残留在网板背面孔壁的锡颗粒印在基板上，回流后形成锡粒。④印刷锡量较厚（主要为Chip类元件）贴装时锡膏塌陷，回流过程中塌陷的锡膏扩散后不能收回而在元件下形成锡粒。⑤针对电解电容沾锡粒，主要是由于两铜箔的锡量太多，大部分的锡都压在元件本体树脂底下，回流后锡全部从树脂底下溢出形成锡粒。⑥锡膏超过有效期，助焊剂已经沉淀出来，与锡颗粒不能融合在一起，回流后使锡颗粒扩散而形成锡粒。⑦回流炉预热阶段的保温区与回流区的温度急剧上升,造成锡颗粒扩散后不能收回。⑧回流曲线的预热温度不够充分便进入回流区，使锡膏内的水分与溶剂未完全挥发溶解而形成锡粒。改善方法①避免锡膏直接与空气接触，对停留在网板上长时间不使用的锡膏则回收在瓶内盖好盖子放回冰箱，从冰箱内取出的锡膏应放在室温下回温（即解冻）到适宜的时间,并按规定的时间搅拌.②延长回流曲线图的预热时间。③擦拭网板采用适当的擦拭形式，如湿、干式等，网板下尽量避免贴附锡箔纸。④针对CHIP元件开网板时采用防锡珠开口方式，减少锡量，详细见网板开口方法。⑤此类元件网板开口时通常要采用将其向外平移0.3～0.6mm的方法,使其锡量大部份印刷在元件树脂以外的铜箔上。详细见网板开口方法。⑥更换过期的锡膏，按锡膏的有效期使用，严格按先入先出原则使用。⑦适当调整回流炉的保温区与回流区的温度,使温度上升