SMT贴片技术及管控.ppt

smt贴片技术及管控,2,贴片技术简介 smt主要制程介绍 锡膏印刷 贴装元器件 回流焊接 外观检验 ict测试,目录：,3,1 贴片技术简介-概要,smt是(surfacd mounting technolegy简称是新一代电子组装技术,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,从而实现了电子产品组装的高密度、高可靠、小型化、低成本，以及生产的自动化。 何谓smt(surface mount technology)呢？所谓smt就是可在 pcb焊盘上印锡膏，然后放上表面贴装元器件，再过回流焊（reflow）使锡膏溶融，让各元器件与基板焊盘接合装配的技术。 smt是一项综合的系统工程技术，其涉及范围包括基板、设计、 设备、元器件、组装工艺、生产辅料和管理等。 smt设备和smt工艺对操作现场要求： 1.电压要稳定，要防止电磁干扰，防静电 2.有良好的照明和废气排放设施 3.对操作环境的温度、湿度、空气清洁度等都有专门要求 4.操作人员必须经过专业技术培训后才能上岗。,4,1 贴片技术简介-pcba实例,无线上网卡,mem模块,5,1 贴片技术简介-pcba实例,基站控制器bsd板bs面,基站控制器bsd板ts面,6,1 贴片技术简介-贴片常规流程图,准备,领料,上料,检查,贴chip元件,贴ic,检查,回流,检查,ipqc 抽查,下制程,ng,洗板,检查,ok,ng,校正,ng,ok,维修,ng,ok,重工,ok,报废,ng,印刷,7,1 贴片技术简介-常见原件封装-贴片元件,qfp qfn bga,0402电阻 钽电容 电感 sop,8,贴片技术简介 smt主要制程介绍 锡膏印刷 贴装元器件 回流焊接 外观检验 ict测试,目录：,9,2 smt主要制程介紹 -单面贴片制程,适用只有一面有smd器件的产品。一般流程如下： 锡膏印刷锡膏目检chip件贴片ic件贴片炉前目检回流焊接目检(aoi),10,2 smt主要制程介紹 -双面贴片制程,适用正反面都有smt组件的产品 一般组件分布为正面组件多而且大，背面组件较少小。这种产品的流程一般为先作小组件面，一般流程如下 a面锡膏印刷锡膏目检chip件贴片ic件贴片炉前目检回流焊接目检（aoi)b面锡膏印刷锡膏目检chip件贴片ic件贴片炉前目检回流焊接目检（aoi),11,2 smt主要制程介紹 -混合制程,适用正反面都有较大，较稀smt组件的产品。点胶面smc最好均为普通的chip组件且数量相对较少。此种制程一般先作锡膏面，再红胶面，然后在波峰焊，一般流程如下： a面锡膏印刷目检chip件贴片ic件贴片 回流焊接目检（aoi)b面红胶印刷目检chip件贴片ic件贴片 炉前目检回流焊接目检（aoi) 插件波峰焊,12,smt流水线图,13,贴片技术简介 smt主要制程介绍 锡膏印刷 贴装元器件 回流焊接 外观检验 ict测试,目录：,14,3锡膏印刷-目的,其目的是将适量的焊膏均匀的施加在pcb的焊盘上，以保证贴片元器件与pcb相对应的焊盘在回流焊接时，达到良好的电器连接，并具有足够的机械强度。,15,3锡膏印刷,怎么样保证焊膏均匀的施加在各焊盘上呢？,16,3锡膏印刷-钢网,我们需要制作钢网。锡膏通过各焊盘在钢网上对应的开孔，在刮刀的作用下将锡均匀的涂覆在各焊盘上。 钢网图实例：,17,3锡膏印刷-印锡示意图,锡膏,刮刀,钢网,pcb,18,3锡膏印刷-钢网（stencil）制作规范,网框 印刷机的大小不一样，对网框的大小要求也会不一样，所以具体网框的大小要视印刷机的情况而定。 钢片 钢片厚度 ： (厚度可用0.1mm-0.3mm)，为保证印锡量和焊接质量，印锡网钢片厚度的选择很重要。 钢片尺寸： 为保证钢网有足够的张力和良好的平整度，通常情况下钢片距网框内侧保留有2030mm. mark点刻法 有印刷面半刻，非印刷面半刻，两面半刻，全刻透封黑胶和全刻透不封黑胶。 字符 用于区分钢网适合生产的机型、使用状况。,19,3锡膏印刷-钢网开口,激光切割模板和电铸成行模板,化学蚀刻模板,20,3锡膏印刷-印锡设备,焊膏是由专用设备施加在焊盘上，其设备有：手动印刷台、半自动印刷机、全自动印刷机等。,smt中型手动印刷台 半自动锡膏印刷机 dek全自动印刷机,21,3锡膏印刷-常见锡膏印刷不良现象分析,22,3锡膏印刷-锡膏的成份,锡膏,锡膏专用助焊剂(flux),23,3锡膏印刷-锡膏/红胶的使用,锡膏/红胶的保存以密封状态存放在冰箱内,保存温度为010。 锡膏从冰箱中取出时,应在其密封，常温状态下回温6-8 h后再开封。 锡膏使用前先用搅拌机搅30-40sec/5min。 锡膏/红胶开封后尽可能在24小时内用完。 未用完的锡膏/红胶必须立即紧密封盖并记录时间放回冰箱以维持其活性 红胶在常温下最低回温1-2小时方可使用,不需搅拌.,24,3锡膏印刷-印锡不良板清洗,清洗是利用物理作用、化学反应去除被清洗物表面的污染物、杂质的过程。无论是采用溶剂清洗或水清洗，都要经过表面润湿、溶解、乳化作用、皂化作用等，并通过施加不同方式的机械力将污物从pcb板表面剥离下来，然后漂洗或冲洗干净，最后吹干、烘干或自然干燥。,25,贴片技术简介 smt主要制程介绍 锡膏印刷 贴装元器件 回流焊接 外观检验 ict测试,目录：,26,4 贴装元器件,本工序是用贴装机或手工将片式元器件准确的贴装到印好焊膏或贴片胶的pcb表面相应的位置 贴装方法有二种，其对比如下：,27,4 贴装元器件,人工手动贴装主要工具：真空吸笔、镊子、ic吸放对准器、低倍体视显微镜或放大镜等。,28,4 贴装元器件,随着表面贴装技术及新式零件封装设计之快速发展，也连带刺激自动放置机的不断的革新。多数品牌的放置机，其对smd自动放置的基本理念均属大同小异。其工作顺序是： 由真空转轴及吸头所组成的取料头先将零件拾起。 利用机械式夹抓或照像视觉系统做零件中心校正。 旋转零件方向或角度以便对准电路板面的焊盘。 经释放真空吸力后，使零件放置在板面的焊盘上。,29,4 贴装元器件-贴片设备,yamaha贴片机 samsung贴片机 juki贴片机,30,贴片技术简介 smt主要制程介绍 锡膏印刷 贴装元器件 回流焊接 外观检验 ict测试,目录：,31,5回流焊接,回流焊是英文reflow soldring的直译，是通过熔化电路板焊盘上的焊膏，实现表面组装元器件焊端与印制板焊盘之间机械与电气连接。 回流焊作为smt生产中的关键工序，合理的温度曲线设置是保证回流焊质量的关键。不恰当的温度曲线会使pcb板出现焊接不全、虚焊、元件翘立、焊锡球过多等焊接缺陷，影响产品质量。,32,5回流焊接-回流焊方式,33,5回流焊接-热风回流焊工艺,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。,34,回流焊锡炉,35,回流焊的工作原理,图,36,炉温曲线,跟据不同的焊料调试炉温,37,5回流焊接-热风回流焊工艺,预热区 使pcb和元器件预热 ，达到平衡，同时除去焊膏中的水份 、溶 剂，以防焊膏发生塌落和焊料飞溅。要保证升温比较缓慢，溶剂挥发。较温和，对元器件的热冲击尽可能小，升温过快会造成对元器件的伤害，如会引起多层陶瓷电容器开裂。同时还会造成焊料飞溅，使在整个pcb的非焊接 区域形成焊料球以及焊料不足的焊点。 保温区 保证在达到再流温度之前焊料能完全干燥，同时还起着焊剂活化的作用，清除元器件、焊盘、焊粉中的金属氧化物。时间约60120秒，根据焊料的性质有所差异。,38,5回流焊接-热风回流焊工艺,再流焊区 焊膏中的焊料使金粉开始熔化，再次呈流动状态，替代液态焊剂润湿 焊盘和元器件，这种润湿作用导致焊料进一步扩展，对大多数焊料润湿时间为6090秒。再流焊的温度要高于焊膏的熔点温度，一般要超过熔点温度20度才能保证再流焊的质量。有 时也将该区域分为两个区，即熔融区和再流区。 冷却区 焊料随温度的降低而凝固，使元器件与焊膏形成良好的电接触，冷却速度要求同预热速度相同。,39,5回流焊接-设备,八温区全热风无铅回流焊tn380,40,5回流焊接-测温板制作,为能够很好的观察产品的炉温，在产品至少5-6个位置上安装热电偶。 应在pcb上选择合适的位置安装热电偶，以保证能够量测到产品温度最低和最高的位置。温度敏感组件也应被量测。 正确的安装热电偶是保证量测温度精度和可靠性的前提。大的元件底部通常是温度最低的位置，而温度最高的位置通常是pcb裸露着的表面，chip件或是元件的表面。 在元件底部安装热电偶时，应先钻一个孔，然后穿过孔安装热电偶。,41,5回流焊接-测温板制作,pcb板上一些常用的热电偶量测位置示意图,42,5回流焊接-回流焊不良现象分析,43,5回流焊接-回流焊不良现象分析,44,5回流焊接-回流焊不良现象分析,45,贴片技术简介 smt主要制程介绍 锡膏印刷 贴装元器件 回流焊接 外观检验 ict测试,目录：,46,6 外观检验,外观检验的方法有： aoi 目检 x-ray,47,6外观检验-aoi,aoi(automatic optical inspection)是近几年才兴起的一种新型测试技术，机器通过摄像头自动扫描pcb，采集图像，测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理，检查出pcb上缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来，供维修人员修整。,48,6外观检验-aoi,虽然aoi可用于生产线上的多个位置，各个位置可检测特殊缺陷，但aoi检查设备应放到一个可以尽早识别和改正最多缺陷的位置。有三个检查位置是主要的： （1）锡膏印刷之后。 典型的印刷缺陷包括以下几点： a.焊盘上焊锡不足。 b.焊盘上焊锡过多。 c.焊锡对焊盘的重合不良。 d.焊盘之间的焊锡桥。,aoi在产线放置位置,49,6外观检验-aoi,（2）回流焊前。 检查是在元件贴放在板上锡膏内之后和pcb送入回流炉之前完成的。这是一个典型地放置检查机器的位置，因为这里可发现来自锡膏印刷以及机器贴放的大多数缺陷。在这个位置产生的定量的过程控制信息，提供高速片机和密间距元件贴装设备校准的信息。这个信息可用来修改元件贴放或表明贴片机需要校准。这个位置的检查满足过程跟踪的目标。,aoi在产线放置位置,50,6 外观检验-aoi,（3）回流焊后。 在smt工艺过程的最后步骤进行检查，这是目前aoi最流行的选择，因为这个位置可发现全部的装配错误。回流焊后检查提供高度的安全性，因为它识别由锡膏印刷、元件贴装和回流过程引起的错误。,aoi在产线放置位置,51,6 外观检验-目检,目检就是先用眼睛扫瞄整片板子，再用显微镜对有缺陷的地方作检查。如缺锡、短路或接脚扭曲(bending)都可以再经由倾斜板子，来调整最佳视线时容易的发现。用眼睛来检查不规则的地方，通常要比用显微镜一点一点的检查要容易的多，也更节省时间。当问题被发现后，再用显微镜来作更详细的检验。,52,6外观检验-x-ray检测,自动xray检测技术(automatic x-ray inspection，简称axi),x射线具备很强的穿透性是最早用于各种检测场合的一种仪器。x射线透视图可以显示焊点厚度形状及质量的密度分布。这些指针能充分反映出焊点的焊接质量包括开路短路孔洞内部气泡以及锡量不足并能做到定量分析x-ray测试机就是利用x射线的穿透性进行测试的,53,6 外观检验-x-ray检测,54,6外观检验-x-ray检测,不同材料对x射线的不透明度系数,55,6 外观检验-x-ray检测,x-ray检测常见的一些不良现象-桥连,2d传输影象,cross sectional image (3d image) (bottom side, bridge error),3d 影象,56,6 外观检验-x-ray检测,x-ray检测常见的一些不良现象-漏焊,2d传输影象,3d 影象,57,6 外观检验-x-ray检测,x-ray检测常见的一些不良现象-缺焊,2d 缺焊图象,3d 缺焊影象,58,6 外观检验-x-ray检测,x-ray检测常见的一些不良现象-焊点不充分饱满,59,贴片技术简介 smt主要制程介绍 锡膏印刷 贴装元器件 回流焊接 外观检验 ict测试,目录：,60,7 ict测试,ict （in-circuit tester)被称为在线测试机 在线测试属于接触式检测技朮也是生产中测试最基本的方法之一由于它具有很强的故障诊断能力而广泛使用。通常将sma放置在专门设计的针床夹具上安装在夹具上的弹簧测试探针与组件的引线或测试焊盘接触由于接触了板子上所有网络所有仿真和数字器件均可以单独测试并可以迅速诊断出故障器件。 通常ict能检查的焊接缺陷如下表,61,7 ict测试-设备,62,7-ict测试夹具,63,pcba外观常见缺陷,64,dip,65,1插件 2波峰焊接,目录：,66,1 插件,人工插件波峰焊流水线,人工插件主要针对异形的引脚较多的插件，及插件数量较少的pcb板。,67,1 插件,插件机分为卧式插件机（可插卧式色环电阻等）和立式插件机（可插立式电解