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SMT基础知识概述 第一篇 SMT简介第二篇 SMT材料篇第三篇 SMT印刷工艺篇第四篇 SMT贴片及焊接工艺篇第五篇 SMT品质控制篇 SMT SurfaceMountTechnology 的英文缩写 中文意思是表面组装工艺 是一种相对较新的电子组装技术 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 表面安装不是一个新的概念 它源于较早的工艺 如平装和混合安装 Surfacemount Through hole 小型化 生产的自动化 高密度 高可靠 低成本 与传统工艺相比SMA特点 什么是SMT SMT发展史 SMT发展驱动力 半导体技术 SMT发展驱动力 IC封装技术 SMT发展驱动力 IC封装技术 SMT发展驱动力 IC封装技术 SMT前后端工艺 电子产品制造流程 SMT组装流程 SMT组装流程 来料检测 PCB的A面丝印焊膏 点贴片胶 贴片 烘干 固化 回流焊接 清洗 插件 波峰焊 清洗 检测 返修 单面混装工艺 双面混装工艺 来料检测 PCB的B面点贴片胶 贴片 固化 翻板 PCB的A面插件 波峰焊 清洗 检测 返修 来料检测 PCB的A面插件 引脚打弯 翻板 PCB的B面点贴片胶 贴片 固化 翻板 波峰焊 清洗 检测 返修 先贴后插 适用于SMD元件多于分离元件的情况 先插后贴 适用于分离元件多于SMD元件的情况 来料检测 PCB的A面丝印焊膏 贴片 烘干 回流焊接 插件 引脚打弯 翻板 PCB的B面点贴片胶 贴片 固化 翻板 波峰焊 清洗 检测 返修 SMT组装流程 双面混装工艺 来料检测 PCB的B面点贴片胶 贴片 固化 翻板 PCB的A面丝印焊膏 贴片 A面回流焊接 插件 B面波峰焊 清洗 检测 返修 来料检测 PCB的B面丝印焊膏 点贴片胶 贴片 烘干 固化 回流焊接 翻板 PCB的A面丝印焊膏 贴片 烘干 回流焊接1 可采用局部焊接 插件 波峰焊2 如插装元件少 可使用手工焊接 清洗 检测 返修 先贴后插 适用于SMD元件多于分离元件的情况 先插后贴 适用于分离元件多于SMD元件的情况 SMT组装流程 第一篇 SMT简介第二篇 SMT材料篇第三篇 SMT印刷工艺篇第四篇 SMT贴片及焊接工艺篇第五篇 SMT品质控制篇 SMT材料 PCB 元器件更小 密度更高 低成本的PCB 容易实现自动化 高频响应能力好 电磁干扰性能好 发热密度高 清洗不便 视觉检测难 机械可靠性低 手工返修难 热膨胀系数的匹配比较难 PCB 焊膏 元器件 印刷机 贴片机 回流炉 组装工艺 SMT材料 PCB 最常用的印制线路板种类 FR 4 成本低 广泛适用 陶瓷基板 热稳定性好 散热快 软线路板 柔性好 何时不使用FR 4 高可靠性要求或高温元器件 超高频电子产品 低介电常数要求 热膨胀系数匹配要求 FR 4 Flameresistance Tg 130 EpoxybasedWovenglass SMT材料 PCB SMT材料 PCB设计 锡膏成分 SMT材料 焊膏 锡膏的储存和使用 冷藏温度4 10摄氏度 可保存6个月左右 取出后回温4 6小时 使用前搅拌1 3分钟 每分钟60 80转 取出冰箱后尽量用完 未用完的锡膏不得放回冰箱 锡膏印刷时的环境温度23 25摄氏度 湿度45 75 判断锡膏具有正确粘度的一种经济和实际的方法 搅拌锡膏30秒 挑起一些高出容器三 四英寸 锡膏自行下滴 如果开始时象稠的糖浆一样滑落 然后分段断裂落下到容器内为良好 反之 粘度较差 SMT材料 焊膏 SMT材料 焊膏 合金粉直径 型号及使用范围 SMT材料 焊膏 合金比例钎料合金所占比例比例越高 锡膏粘度越大 降低印刷性能 提高合金比例可降低锡珠溅出的可能性 常见应用 刮板印刷88 90 针筒式点膏83 86 移针印刷83 85 SMT材料 焊膏 SMT材料 元器件 第一篇 SMT简介第二篇 SMT材料篇第三篇 SMT印刷工艺篇第四篇 SMT贴片及焊接工艺篇第五篇 SMT品质控制篇 环境 SMT印刷工艺 印刷方向 模板 PCB SMT印刷工艺 三球定律 至少有三个最大直径的锡珠能垂直排在模板的厚度方向上 至少有三个最大直径的锡珠能水平排在模板的最小孔的宽度方向上 钎料颗粒大小和孔径大小的比值要求4 5以下 SMT印刷工艺 触变性搅拌速度提高时 触变指数越大 锡膏的粘度下降速度越大 触变性差的锡膏可适应的工艺窗口更窄 SMT印刷工艺之焊膏 聚氨脂 橡胶 不锈钢 SMT印刷工艺之刮刀 化学蚀刻模板 成本低 孔壁较粗糙 激光切割模板 可以开出梯形孔 孔壁粗糙度一般为5 6 m左右成本稍高在加工时熔化金属的飞溅会使模板表面比较粗糙 不过经过抛光工序后 可以改善这一点 SMT印刷工艺之钢网 电铸模板 孔壁粗糙度一般为2 5 m左右 很高的精度开口的周围可加工出密封圈 形成完整的焊膏形状电镀工艺不均匀失去密封效果 密封块可能会去掉成本高 制作周期长 SMT印刷工艺之钢网 圆形孔 SMT印刷工艺之钢网 方形孔 P 钎料膏体积 要使焊膏顺利释放到焊盘上 面积比率不能小于0 6截面比率不能小于1 5 开孔尺寸小 钢网厚 开孔尺寸太大 SMT印刷工艺之钢网 微型元件使用越来越多 如何兼顾大小焊盘上的焊膏量 阶梯形模板印刷法和二次印刷法 对印刷机 刮刀 模板 加工工艺提出了太高的要求 目前不适于广泛使用 用模板开孔形状和尺寸来控制是最直接的方法 对于这些特殊的开孔方案 除了要求其有良好的释放率 更重要的是其释放率的差异要小 SMT印刷工艺之钢网 平行 垂直方向上锡量差距增大 与印刷方向平行的细长焊盘上锡量会比垂直方向多5 8 部分钢网制作商会相应减少平行方向开孔宽度 SMT印刷工艺之钢网 式中 r 与刮刀模板接触点的距离 刮刀角度V 刮刀速度 焊膏粘度 Q 焊膏量f 是压力系数 主要取决于刮刀角度 在角度不变的情况下为恒定值 SMT印刷工艺之刮刀压力 对于SMT工艺一般要求印刷刮板压力在3 5kg之间 SMT印刷工艺之刮刀压力 沾污 造成锡珠等缺陷 锡膏成型差 清洗频率增加 钢网上面刷不干净 锡膏成型差 少锡 缺印 SMT印刷工艺之清洗 锡膏不滚动 网孔填充不量 锡膏漏印或缺损 SMT印刷工艺之印刷速度 SMT印刷工艺之印刷速度 印刷速度 12 7mm s 203 2mm s 具体参数取决于刮板压力和钎料膏的物理性能 脱模速度0 8mm s 脱模速度0 2mm s SMT印刷工艺之印刷脱模速度 阻碍焊膏脱离开孔的主要是孔壁对焊膏的摩擦力 大小跟其面积有关 SMT印刷工艺之印刷脱模速度 脱模太快 脱模太慢 SMT印刷工艺之印刷脱模速度 2020 1 7 45 刮刀速度 触变指数 刮刀压力等高图 脱模阶段工艺窗口 SMT印刷工艺参数相互影响 阻焊膜太厚 钢网与PCB应无间隙 降低沾污等情况 SMT印刷工艺之顶板高度 顶板程度过高 原因 模板清洗不足 焊膏留在孔内 钢网上焊膏不足 经过激光切割后的模板孔印板 被切割块没有完全分离 焊膏中有较大尺寸的金属粉末颗粒 造成细间距版孔堵塞 焊膏粘度问题 在脱模时不能完全留在焊盘上 刮刀磨损 导致局部压力不够而产生印刷不良 防止措施 选用合适粘度以及粒度的锡膏 模板清洗干净 注意及时更换不能满足要求的设备 减慢脱模速度 印刷不全 IncompleteSolderPaste 产生原因 初始的模板与焊盘未对准造成 或是由于印刷电路板的变化造成的 装置本身的位置精度不好 工作台支撑电路板的时候并不一直在同一个位置 由刮刀及其摩擦因素对网版形成的一种不良的侧拉力 致使焊膏印刷时进入网版开口部的均匀性差 基板各尺寸的误差或是钢网制作时的误差防止措施 一定注意对准网口与焊盘 并固定好 采用高精度的印刷机 印刷偏移 PrintingExcursion 原因 钢网与PCB存在间隙 在很高的刮刀压力或速度综合作用下 焊膏渗漏下来 附着到钢网背面而产生桥连 设计网板时 开口部与焊盘尺寸相比较大或相等 在大的焊膏压力作用下出现漫流而导致连接 元器件贴装压力设置不当 增加焊盘之间焊膏量的扩展 产生焊膏桥连或漫流 搅拌过度造成粘度低下或是锡膏本身粘度不够 防止措施 钢网与PCB应该以最小压力紧密接触 调整刮刀压力和速度 选用钎料直径稍大的锡膏 锡膏桥连 Bridging 产生原因 钢网背面污染 钢网与PCB存在大的间隙 在高的印刷压力及速度下造成渗漏 锡膏流变性差 脱模后坍塌 锡膏金属含量低 粘度低 操作不慎 印刷污染 PrintingContamination 产生原因 印刷压力大 刮刀硬度小 锡膏刮坑 Scooping Gouging 拖尾 TornPrints 产生原因 脱模的时候PCB和模板发生移动 与焊膏 模板和孔尺寸及厚度有关 较厚的模板印刷细间距引脚 将会在顶端导致粘接 动间隙或焊膏粘度太大 产生原因 脱膜时PCB板面与钢网不平行 脱模速度不良 拉尖 DogEar 坍塌 Collapse 产生原因 大的印刷间隙与大的刮刀压力的综合作用 焊膏粘度或金属含量太低 第一篇 SMT简介第二篇 SMT材料篇第三篇 SMT印刷工艺篇第四篇 SMT贴片及焊接工艺篇第五篇 SMT品质控制篇 含铅钎料工艺中使用的贴片机完全可以适用于无铅钎料焊接工艺中 但是有些照明和视觉检测的运算法则需要调节 因为有些无铅元器件的外观和含铅元器件稍稍不同 尤其在BGA的组装焊接上 SMT 贴片工艺 红外线焊接 红外 热风 组合 气相焊 VPS 热风焊接 热型芯板 很少采用 SMT 焊接工艺之基础 扩展率 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 SMT 焊接工艺之基础 预热区的作用 将PCB温度从室温提升到预热温度 最佳升温速率 2 sec速率太大导致对PCB和元器件造成损害 容易发生助焊剂爆喷 加热速率通常受到元器件制造商推荐值的限制 一般最大4 sec 不超过2分钟 速率太小导致助焊剂溶剂挥发不完全 此阶段PCB上各元器件升温速率存在差异 PCB上存在温度梯度分布 SMT 焊接工艺之基础 保温区 渗透区作用 使PCB各区域在进入焊接区前温度达到均匀一致 助焊剂得到足够蒸发 树脂 活性剂充分清理焊接区域 去除氧化膜 理想状态 温度均匀 焊盘 钎料球 元件引脚上的氧化膜均被清除保温区长度与PCB有关 SMT 焊接工艺之基础 再流区作用 使钎料熔化并可靠的润湿被焊金属 焊盘 元件引脚 表面 温度设定 温度高时助焊剂效率高 钎料粘度 表面张力下降 有助于更快的润湿 过高则造成PCB和元器件热损伤 钎料熔融时间 30 60sec 过短助焊剂未完全消耗 焊点中存在杂质 过长使IMC过量 焊点变脆 元件受损 SMT 焊接工艺之基础 冷却区 凝固区作用 使钎料凝固 形成焊点 冷却速率 冷却过慢使更多基体金属溶入焊点 焊点粗糙暗淡 冷却过快形成热应力损坏PCB 元器件 SMT 焊接工艺之基础 线路板比较大 钎剂的活性并不很好时 可以选择较长时间的回流时间 并采用具有明显浸泡时间的加热曲线 钎料膏的活性很好 热风速度比较缓慢 线路板中元器件之间的温度差别并不很大时 完全可以采用无明显浸泡时间段的回流曲线 这样还可以减少回流焊时间 SMT 焊接工艺之基础 SMT 焊接工艺之基础 确认元器件的特点 一般产品的元器件对温度不敏感 但是有些元件对加热温度和速度有特别的要求 根据这些要求设定工艺曲线或回流焊设备 确认线路板的大小 重量 难加热元件的存在 根据不同情况设定加热速度 根据元件特性和工艺曲线要求选择钎料膏产品 进行试验焊接 加热曲线设定的关键因素 SMT 焊接工艺之基础 SMT 焊接工艺之基础 影响焊接性能的各种因素 工艺因素 焊接前处理方式 处理的类型 方法 厚度 层数 处理后到焊接的时间内是否加热 剪切或经过其他的加工方式 焊接工艺的设计 焊区 指尺寸 间隙 焊点间隙导带 布线 形状 导热性 热容量被焊接物 指焊接方向 位置 压力 粘合状态等 SMT 焊接工艺之基础 焊接条件 指焊接温度与时间 预热条件 加热 冷却速度焊接加热的方式 热源的载体的形式 波长 导热速度等 焊接材料 焊剂 成分 浓度 活性度 熔点 沸点等焊料 成分 组织 不纯物含量 熔点等母材 母材的组成 组织 导热性能等焊膏的粘度 比重 触变性能基板的材料 种类 包层金属等 SMT 焊接工艺之基础 SMT之品质控制篇 品质控制技术概述 品质控制技术概述 品质控制技术概述 品质控制技术概述 品质控制技术概述 品质控制技术概述 品质控制技术七工具 品质控制技术示例 品质控制技术示例 品质控制技术示例 品质五大因素之间