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第一节：SMT概述1.1. 什么是SMT技术表面组装技术（Surface Mounted Technology，简称SMT）又称为表面贴装技术，是指将片式元器件直接装贴、焊接在印制电路板指定位置的自动化装联技术，如图1-1所示。SMT是在通孔插装技术（Through Hole Technology，简称THT）的基础上发展而来的，从技术角度上讲，SMT是一个复杂的系统工程，它集元器件、印制板、SMT设计、组装工艺、设备、材料和检测等技术，图1-2所示为表面组装技术体系。表面贴装元件（Surface Mount Components，简称SMC）和表面贴装器件（Surface Mount Devices，简称SMD）是SMT的基础。基板是元器件互连的结构件，在保证电子组装的电气性能和可靠性方面起着重要作用。组装工艺和设备是实现SMT产品的工具和手段，决定着生产率和质量成果。检测技术则是表面组装产品质量的重要保证。1.2 SMT基本工艺SMT生产工艺一般包括焊膏印刷、贴片、回流焊、检测等四个环节。SMT生产工艺按元器件的装贴方式可以分为纯SMT装联工艺和混合装联工艺；按线路板元件分布可以分为单面和双面工艺；按元件粘接到线路板上的方法可以分为锡膏工艺和红胶工艺；按照焊接方式可以分为回流焊工艺和波峰焊工艺。下面主要介绍锡膏工艺和红胶工艺。1.锡膏工艺 先将适量的焊锡膏印刷到印制电路板的焊盘上, 再将片式元器件贴放在印制电路板表面规定的位置上, 最后将贴装好元器件的印制电路板放在回流焊设备的传送带上,从回流焊炉入口到出口，大约需要5分钟就可完成了干燥、预热、熔化、冷却等全部焊接过程。表1-2 锡膏工艺工艺环节工艺设备作业内容印刷锡膏印刷机将焊膏或贴片胶漏印到PCB的焊盘上，为元器件的焊接做准备。贴装贴片机将表面组装元器件准确安装到PCB的固定位置上。回流焊接回流焊炉将焊膏融化，使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起。检测自动光学检测仪、功能测试仪等对组装好的PCB板进行焊接质量和装配质量的检测。所用设备位置，根据检测的需要，可以配置在生产线合适的地方。返修烙铁、返修工作站对检测出现故障的PCB板进行返工。2红胶工艺 先将微量的贴片胶( 红胶) 印刷或滴涂到印制电路板相应置(注意： 贴片胶不能污染印制电路板焊盘和元器件端头) , 再将片式元器件贴放在印制电路板表面规定的位置上, 让贴装好元器件的印制电路板进行胶固化。固化后的元器件被牢固地粘接在印制电路板上, 然后插装分立元器件, 最后与插装元器件同时进行波峰焊接。红胶工艺流程如表1-3所示。混合（SMD和THT）装联工艺通常采用红胶工艺。表1-3 红胶工艺环节工艺设备作业内容印刷锡膏印刷机或者点胶机将贴片胶印刷到PCB的固定位置上，其主要作用是将元器件固定到PCB板上。贴装贴片机将表面组装元器件准确贴放到PCB固定位置上。固化回流焊/固化炉将贴片胶固化，从而使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起，再经过波峰焊无需治具遮蔽元件可与插件物料混合装配过波峰焊。检测对装贴好的PCB板进行外观检测焊接波峰焊机贴片元器件和通孔元器件进行波峰焊接返修对检测出现故障的PCB板进行返工。1.3 SMT组装方式表面贴装技术（SMT）的组装方式及其工艺流程主要取决于表面组装组件(Surface Mount Assembly，简称SMA)类型、元器件种类和组装设备条件。SMT的组装方式大体上可分为全表面组装、单面混装和双面混装3种类型共6种组装方式，如表1-4所示。对于不同类型的SMA，其组装方式有所不同。对于同一种类型的SMA，其组装方式也可以有所不同。 表1-4 SMT组装方式组装方式示意图电路基板元器件特征纯表面组装单面表面组装单面PCB 表面组装元器件工艺简单、适用于小型、薄型简单电路双面表面组装双面PCB 表面组装元器件高密度组装、薄型化单面混装SMD和THC都在A面双面PCB表面组装元器件和通孔插装元器件一般采用先贴后插，工艺简单。THC在A面SMD在B面单面PCB表面组装元器件和通孔插装元器件PCB成本低，工艺简单，先贴后插。双面混装THC在A面，A、B两面都有SMD双面PCB表面组装元器件和通孔插装元器件适合高密度组装A、B两面都有SMD和THC双面PCB表面组装元器件和通孔插装元器件工艺复杂，尽量不采用1.4 SMT设备SMT最基本的生产工艺一般包括焊膏印刷、贴片和回流焊等三个步骤，所以要组成一条最基本的SMT生产线，必然包括完成以上工艺步骤的设备：上板机、印刷机、贴片机和回流焊炉。1上板机（1）功能：将放置在料框中的PCB板一块接一块送到印刷机。（2）组成结构:自动上板机由框架、升板系统、推板系统、调偏系统、托辊、定位架、控制系统等几部分组成。自动上板机的优点在于无需专用设备基础，放置在硬化平地上即可与送板机配套使用，减轻了操作工人的劳动强度，提高了工作效率，具有操作使用灵活、性能可靠、适用范围广等特点。图1-6为自动上板机。2 焊膏印刷机（1）功能：焊膏印刷机是用来印刷焊膏或贴片胶的，其功能是将焊膏或贴片胶正确地通过钢网板漏印到印制板相应的位置上。（2）组成结构：焊膏印刷机由网板、刮刀、印刷工作台等构成。3SMT贴片机（1）功能：贴片机的作用是把贴片元器件按照事先编制好的程序，通过供料器将元器件从包装中取出，并精确的贴装到印制板相应的位置上。（2）组成结构：贴片机品牌繁多、结构形式多样，型号规格不一，具体结构存在一定差异，但组成结构基本相同，主要由机架（设备本体）、电路板传送机构与定位装置、贴片头及其运动控制系统、视觉定位系统、电力伺服系统、气动系统、计算机操作系统等组成，。(3)贴片机的种类：贴片机按结构形式大致可分为动臂拱架型、转塔式、复合式和大型平行系统等类型。4回流焊机（1）功能：回流焊机主要用于各类表面组装的元器件的焊接，其作用是通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接。回流焊接的焊料是焊锡膏，贴装好元器件的PCB板进入回流焊设备。传送系统带动电路板通过回流焊设备里各个设定的温度区域，焊锡膏经过干燥、预热、熔化、润湿、冷却，将元器件焊接到印制板上。回流焊的核心环节是利用外部加热源加热，使焊料熔化而再次流动润湿，完成电路板的焊接过程。（2）组成结构：热风回流焊炉总体结构主要分为加热区，冷却区，炉内气体循环装置，废气排放装置以及PCB传送等五大主体部分。 回流焊炉的温区，通常有四个功能区，分别为预热区、恒温区、回流区（再流）和冷却区。预热区：焊接对象从室温逐步加热至150左右的区域，缩小与回流焊过程的温差，焊锡膏中的溶剂被挥发。恒温区：温度维持在150-160，焊锡膏中的活性剂开始作用，去除焊接对象表面的氧化层。回流区：温度逐步上升，超过焊锡膏熔点温度30%-40%，峰值温度达到220-230的时间在10s以上，焊锡膏完全熔化并润湿元器件焊端与焊盘。冷却区：焊接对象降温，形成焊点，完成焊接。第二节：PCB与贴片元器件2.1.印制电路板印制电路板（Printed Circuit Board，简称PCB）在电子设备中是电子元器件的载体，提供机械支撑和电气连接，并保证电子产品的电气、热和机械性能的可靠性。为自动焊锡提供阻焊图形，为电子元器件安装、检查、维修提供识别字符和图形。PCB板由焊盘、导线、丝印、绝缘漆、定位孔、导通孔、贯穿孔等要素构成：（1）焊盘：焊盘是电路板上用来焊接元器件或引线的铜箔,经过回焊炉将锡膏熔解或过波峰焊后对零件进行固定；（2）导线：用于连接电路板上各种元件的引脚，完成各个元件之间电信号的连接；（3）丝印：也即白油，文字印刷标明零件的名称、位置、方向。PCB上有产品型号、版本、厂商标志和生产批号等；（4）绝缘漆：绝缘漆作用是绝缘、阻焊、防止PCB板面被污染，黄油和绿油偏多；（5）导通孔：PCB上充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接，又称VIA孔；（6）贯通孔：用于插装通孔元器件；（7）定位孔：用于将PCB固定在电子设备中。2.2 PCB的分类PCB按印刷版电路层数可分为单面板、双面板、多层板；按基板材质分有刚性PCB、柔性PCB(挠性板)、刚柔结合PCB(刚挠结合板)等。与此同时，印制板继续朝着高精度、高密度和高可靠性方向发展，体积不断缩小，、成本不断减轻，而性能却不断提高，使得印制板在未来电子设备地生产过程中，仍然保持着强大的生命力。 2.3 PCB的基板材料覆铜板（Copper Clad Laminates，简称 CCL）是PCB的基材，它是用增强材料，浸以树脂胶黏剂，通过烘干、裁剪、叠合成坯料，然后覆上铜箔，用钢板作为模具，在热压机中经高温高压成形加工而制成的。一般用来制作多层板的半固化片，是覆铜板在制作过程中的半成品，多为玻璃布浸以树脂，经干燥加工而成。如图2-5所示，是多层PCB板组成的示意图。PCB基板材料，可分为纸基、玻璃布基、复合材料基(Composite Epoxy Material，简称CEM)、特殊材料基(陶瓷、金属芯基等)四大类，如表2-1所示。按基板所采用的树脂胶黏剂不同进行分类，常见的纸基CCL有：酚醛树脂(XPc、XxxPC、FR-1、FR-2等)、环氧树脂(FR-3)、聚酯树脂等各种类型。常见的玻璃纤维布基CCL有环氧树脂(FR24、FR-5)，它是目前使用最广泛的玻璃纤维布基类型。另外， 还有其他特殊性树脂，如双马来酰亚胺改性三嗪树脂(BT)、聚酰亚胺树脂(PI)、二亚苯基醚树脂(PPO)、马来酸酐亚胺苯乙烯树脂(MS)、聚氰酸酯树脂、聚烯烃树脂等。表2-1 PCB基材的分类PCB类型非阻燃型阻燃型（V-0、V-1）刚性板纸基板XPC、XXXPCFR-1、FR-2、FR-3复合基板CEM-2、CEM-4CEM-1、CEM-3CEM-5玻纤布基板G-10、G-11FR-4、FR-5PI板、PTFE板、BT板、PPE（PPO）板、CE板等。涂树脂铜箔（RCC）、金属基板、陶瓷基板等。挠性板聚酯薄膜挠性覆铜板、聚酰亚胺薄膜挠性覆铜板2.4贴片元器件（SMC/SMD）2.4.1 SMC/SMD的封装封装（Package）就是指把硅片上的电路管脚,用导线接引到外部接头处,以便与其它器件连接。封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其它器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。1标准封装（1）无源片式元件（CHIP） 长方形无源器件称为“CHIP”片式元器件，它的体积小、重量轻、抗冲击性和抗震性好、寄生损耗小，被广泛应用于各类电子产品中。主要用于电阻、电容、电感等元件，主要特点是没有突出的引脚。 无源片式元件用两种尺寸代码来表示。一种尺寸代码是由4位数字表示的EIA(美国电子工业协会)代码，前两位与后两位分别表示电阻的长与宽，以英寸为单位。我们常说的0603封装就是指英制代码。另一种是米制代码，也由4位数字表示，其单位为毫米。英制的1005，0201、0402、0603、0805、1206片状元件，相当于公制的0402、0603、1005、1608、2012、3216（mm）元件，通常使用的都是英制标注，下表列出贴片电阻封装英制和公制的关系及详细的尺。 （2）柱状封装元件（MELF）主要用于二极管、电阻、电感、陶瓷或钽电容等。焊接端头为圆柱体金属成份，如银、金或钯银合金等，易滚动，如图2-10。 图2-10 柱状元件（3）小外形晶体管（SOT，Small Outline Transistor ）主要用于二极管、三极管、达林顿管等。引出端特点是分列于元器件对称的两端，引脚为“一”和“L”形，基本分为对称与不对称两类，有以下几个系列SOT23、SOT89、SOT223等。（4）小外形封装(SOP, Small Outline Package)SOP封装主要用于中小规模集成电路。引出端特点是对称分列于元器件的两边，引脚形态基本分为“L”与“鸥翼”（Gullwing）、“J”、“I”等四类，如图2-12。SOP封装技术由19681969年菲利浦公司开发成功，以后逐渐派生出SOJ（J型引脚小外形封装）、TSOP（薄小外形封装）、VSOP（甚小外形封装）、SSOP（缩小型SOP）、TSSOP（薄的缩小型SOP）及SOT（小外形晶体管）、SOIC（小外形集成电路）等。 （5）四周扁平封装（QFP） 多用于各类型的集成电路，引脚形态基本上分为“鸥翼”形，引脚间距从0.3mm至1.0mm多个系列，封体形态为正方形或长方形，封装材料为塑料（PQFP）或陶瓷（CQFP），如图2-13。（6）塑封引线芯片载体（PLCC）PLCC多用于各类型的集成电路，引脚形态为 “J”形，引脚间距1.27mm，封体形态为正方形或长方形、不规则形状，封装材料为塑料，可直接装入芯片插座或焊接，如图2-14。（7）球栅阵列封装（BGA）大规模集成电路的BGA封装发展缘由：集成电路的集成度迅速提高，封装尺寸必须缩小。电极采用球形引脚，球形引脚优点:尺寸小利于高密度组装；再流焊时有自校准效应，降低了贴片精度，提高组装可靠性。该类型封装已很多见，多用于大规模、高集成度器件，封装材料为塑料或陶瓷、金属，焊球间距为1.27mm、1.00mm、0.8mm、0.65mm、0.5mm等，球径随着间距而相应缩小，阵列规格多样，各家标准不一。BGA品种: 陶瓷BGA(CBGA)、塑料BGA(PBGA)、 微型BGA(Micro-BGA、BGA、CSP)（8）芯片尺寸封装（CSP） 该类型从形式上类似于BGA，但其定义为封装尺寸不大于芯片尺寸的1/3。有些公司的产品又称为BGA。焊球间距一般均在1.00mm以下。（9）倒装芯片（FP）为目前最为先进的IC形式，应用晶圆片半导体工艺，产生具有规则或不规则凸点阵列，凸点间距在0.8mm以下，凸点直径在0.5mm以下，基本属裸芯片，如图2-17。2.4.2SMC/SMD的包装表面贴装元器件的大量应用，是由表面贴装设备高速发展促成的，同时高速度、高密度、自动化的贴装要求，又促使了表面贴装元器包装技术的开发，表面贴装元器件的包装形式已经成为SMT系统中的重要环节，表面组装元器件的包装类型有编带、管装、托盘等。 1.编带包装编带包装在SMA生产中占有较大比例，常见的有电阻、电容以及各种IC等。带状包装由带盘与编带组成，类似电影拷贝根据材质不同，有纸编带，塑料编带及黏结式编带，其中纸编带包装与塑料编带的元件，可用同一种带状供料器，而黏结式塑料编带所使用的带状供料器的形式有所不同，但不管哪种材料的包装带，均有相同的结构。纸编带由基带、底带和带盖组成，其中基带是纸，而底带和盖带则是塑料薄膜。基带上布有小圆孔，又称同步孔，是供带状送料器上棘轮传动时的定位孔，两孔之间的距离称为步距。矩形孔是装载元器件的料糟，用来装载不同尺寸的元件。W指带宽，带宽已有标准化尺寸，有8mm,12mm,16mm,24mm和32mm等。用来装载0603以上尺寸元件的同步孔距均为4mm,而小于0603尺寸的包装带上的同步孔距则为2mm,故定购供料器时应加以区别。2.管装包装主要用于SOP、SOJ、PLCC、PLCC插座，以及异形元件等，如图2-19所示。 3.托盘包装 盘装又称华夫盘包装，它主要用于QFP、SOP等元件。通常这类元件引脚精细，极易碰伤，故采用上下托盘将元件的本体夹紧，并保证左右不能移动，便于运输和贴装，如图2-20所示。 2.4.3 SMC/SMD的储存与使用1.存放环境条件： （1）环境温度：30下； （2）环境湿度： 60RH ；（3）环境气氛：库房及环境中不得有影响焊接性能的疏、氯、酸等有害气体；（4）防静电措施：要满足表面组装对防静电的要求。2.存放周期：从生产日期起为二年。到用户手中算起一般为一年(南方潮湿环境下3个月以内)。 3. 防潮塑封元器件均对湿度有不同的敏感度，因而对敏感程度较高的元器件在包装中，除正常的产品标识、合格证外，正规厂家均会在其包装中放置若干物品，如：干燥剂、防潮袋、警示标签、湿度指标卡等，对具有防潮要求的SMD元件，打开封装后一周内或72小时内（根据不同元件的要求而定)必须使用完毕，如果72小时内不能使用完毕，应存放在 20RH的干燥箱内，对已经受潮的SMD器件按照规定作去潮烘烤处理，图2-21为湿度敏感元件的真空包装。 4.防静电 操作人员在拿取SMD元件时应带好防静电手环、防静电手套等工具。 2.4.4 BOM的识读物料清单（Bill of materail，简称 BOM）在电子组装生产中是一种非常重要的文件，是电子产品研发的成果性文件，也是电子企业中各个部门沟通的重要媒介，如采购部门根据BOM可以知道要采购哪些元器件，生产部门根据BOM清楚的知道，线路板的组装过程中每个元器件数量以及安装位置。要清楚生产用料必须学会看BOM，如表2-21所示，阅读BOM主要注意几方面：1. 要清楚产品型号、版本，如VA-391 V3.2 2. 区分BOM中哪些是SMC/SMD，哪些是THC：BOM描述中有下列文字或字母之一都是SMT用料 “SMD、0603、0805、1206、Chip、SMT、QFP、PLCC、BGA、SOJ”；插装件一般有“DIP”字样，但电解电容一般为DIP型，BOM上通常省去“DIP”字样，如：BOM 第31行对电解电容的描述为6.8uF/400V，8*15,105,20%。3.有些零件要看外形才知属SMD还是DIP元件。举例：（1）描述为chip CAP 0.01F 50V +80%-20% SMD 0603表示：该电容是晶片陶瓷电容，容值为0.01F ,耐压50V，误差为+80%-20%，即容值允许范围: 0.018F 0.008F ，SMD 0603型的；（2）描述为chip Resister 10 OHM 1/10W 5% 0603 表示：该晶片电阻阻值为10，功率为0.1瓦，误差为5% 0603规格；（3）描述为：Chipset Sis6326 H0 208-Pin PQFP 表示：该芯片为SIS公司名称为6326版本为H0，208个脚，PQFP型；（4）描述为：PCB VA-391 V3.2 168.3cm，4-L SS Yellow 表示：该PCB为VA-391，版本为3.2，长宽厚为143*112.5*1.6MM,基板材料为,FR-4的双面板。4.看清楚描述是否有指定零件的厂牌及颜色等。5.位置是指零件用在PCB板上的位置以及数量。表2-21 VA-391 V3.2 主板BOMVA-391 V3.2 主板BOM NO元件名称规格型号用量单位位置品牌1PCB143*112.5*1.6MM,FR-4双面板1PCSSMT部分：2芯片STM8S903K3,TQFP-321PCSU33稳压IC78L05,SOT-892PCSU2,U44贴片电阻100K,2512,5%(耐压400V以上)2PCSR1,R35贴片电阻0805，1K，1%1PCSR396贴片电阻0805，9.1K，1%1PCSR517贴片电阻0805，1.5K，1%1PCSR48贴片电阻0805，560，1%3PCSR21，R22，R249贴片电阻0805，1.8K，1%1PCSR3010贴片电阻0805，1M，1%1PCSR3311贴片电阻0805，100K，1%3PCSR27,R28,R2912贴片电阻0805，5.6，1%3PCSR25，R26，R3113贴片电阻0805，300，1%1PCSR3814贴片电阻1206，100，1%1PCSR215贴片电容0805，103/50V，5%10PCSC33-C42,C4516贴片电容0805，105/50V，20%3PCSC6，C11,C1817贴片二极管1N4007,DO-214AC1PCSD218贴片二极管1N4148，SOD-801PCSD1019贴片快速二极管US1M,DO-214AC5PCSD4,D5,D7,D8,D9第三节：SMT工艺材料3.1焊锡膏焊锡膏是SMT工艺中不可缺少的焊接材料，它由合金焊料粉、糊状焊剂和一些添加剂混合而成的膏状体。常温下，焊锡膏有一定的粘性，具有良好的触变特性，可将电子元器件暂时固定在PCB的相应位置上。在焊接温度下，焊膏中的合金粉末熔融回流，液体焊料浸润元器件的焊端与PCB焊盘，冷却后元器件的焊端与PCB焊盘被焊料连接在一起，形成电气和机械连结的焊点。随着回流焊接技术的普及和SMT组装密度的不断提高，焊锡膏已成为高度精细的电路组装材料，在SMT组装工艺中被广泛应用。3.2焊膏的成分和作用锡膏主要由合金焊料粉末和助焊剂组成，如表3-3所示，其中合金焊料粉末占总重量的88%-91%，助焊剂占9%-12%；体积比：合金焊粉50、焊剂50。表3-3 焊锡膏的组成化学成分及作用组 成功能合金粉末元器件和电路的机械和电气连接助焊剂活化剂除PCB板上的焊盘表面层及零度焊接部位的氧化物，同时降低合金表面张力粘接剂提供贴装元器件所需的粘性润湿剂增加焊膏和被焊件之间润湿性溶剂调节焊膏特性触变剂改善焊膏的触变性其它添加剂改进焊膏的抗腐蚀性、焊点的光亮度及阻燃性能等1 合金焊粉焊料粉末是焊料合金熔化后，采用高压惰性气体喷雾或超声法雾化，经过网筛得到的不同粒度的粉末物质。理想的合金粉末是粒度一致的球形颗粒，合金粉颗粒的大小、形状、粒度、均匀度和表面氧化程度对于焊膏的粘性和印刷性能有着直接的影响。粒度愈小，粘度愈大，粒度过大，会使锡膏粘接性能变差，粒度太细，表面积增大，会使其表面含氧量增高，也不宜采用。球形焊料具有良好的性能，它们对焊膏性能的影响参考表3-5。图3-6但实际形状为球形或非球形，粉末长宽比不超过1.5。焊料粉末的粒度、形态等对锡膏的质量有举足轻重的影响，球形合金粉末的表面积小，氧化程度低，制成的焊膏粘度低，具有良好的印刷性能。表3-5 合金焊料粉的形状对焊膏性能的影响球形椭圆形粘度小大塌落度大小印刷性范围广，尤适合较细间距的丝网适合漏版及较粗间距的丝网注射滴涂适合不太适合表面积小大氧化度低高焊点亮度亮不够光亮锡粉的粒度大小用目数（MESH）来表示，目数是英制单位，指筛网每平方英寸面积上的网孔数量，如图3-6和3-7 ，目数越大，说明筛网开孔数越多，相对的孔径越小。焊料颗粒的尺寸一般为-200目/+325目，在有0.5mm脚间距的器件印刷锡膏时，焊料颗粒尺寸应比常规小，可以选用颗粒尺寸是-325目+500目的焊膏，见表3-4。 表3-4 粉粒等级 网眼大小 颗粒大小IPC TYPE 2 -200+32545-75微米IPC TYPE 3 -325+50025-45微米IPC TYPE 4 -400+63520-38微米（a） (b) 图3-7 锡粉颗粒2 锡膏中的助焊剂焊锡膏中的助焊剂（flux）主要成分有活化剂、触变剂、基材树脂和溶剂，主要有辅助热传导、去除氧化物、降低被焊接材质表面张力、去除被焊接材质表面油污、增大焊接面积、防止再氧化等几个方面。助焊剂性能的优劣，直接影响到SMT产品的质量。助焊剂是锡粉的载体，其组成与通用助焊剂基本相同。为了改善印刷效果有时还需加入适量的溶剂，通过助焊剂中活性剂的作用，能清除被焊材料表面以及锡粉本身的氧化物，使焊料迅速扩散并附着在被焊金属表面，助焊剂的组成对锡膏的扩展性、润湿性、塌陷、粘度变化、清洗性和储存寿命起决定性作用。1活化剂(ACTIVATION)：主要起到去除PCB板上的焊盘表面层及零度焊接部位的氧化物，同时降低合金表面张力，在焊剂中的重量比占0.21.0%。2触变剂(THIXOTROPIC)：该成份主要是调节焊锡膏的粘度以及印刷性能，起到在印刷中防止出现拖尾、粘连等现象的作用；一般由溶剂、乳化石蜡等组成，作为增添剂或副溶剂，起着调解剂的作用，其中溶剂一般都是高熔点的溶剂。3树脂（RESINS）：主要作用是去除氧化膜，形成保护膜防止焊接过程中合金粉进一步氧化，另外在免清洗焊接中形成机械、化学性质稳定的膜，对焊接部位起到一定保护作用。基材树脂主要有松香脂、合成树脂等，常用基材树脂占剂重量比为20-30%。4溶剂（SOLVENT）：溶剂可使金属颗粒在锡膏中形成糊状体，起到调节均匀性的作用，要求其不易吸湿，对焊膏寿命有一定影响。具备性能（1）助焊剂应有适当的活性温度范围。在焊料熔化前开始起作用，在施焊过程中较好地发挥清除氧化膜、降低液态焊料表面张力的作用。焊剂的熔点应低于焊料的熔点，但不易相差过大。（2）助焊剂应有良好的热稳定性，一般热稳定温度不小于100。(3）助焊剂的密度应小于液态焊料的密度，能增加焊料的流动性，这样助焊剂才能均匀地在被焊金属表面铺展，呈薄膜状覆盖在焊料和被焊金属表面，有效地隔绝空气，促进焊料对母材的润湿。(4）助焊剂的残留物不应有腐蚀性且容易清洗；(5）不应析出有毒、有害气体；要有符合电子工业规定的水溶性电阻和绝缘电阻；不吸潮，不产生霉菌；化学性能稳定，易于贮藏。助焊剂是锡粉的载体，本身具有高粘度，其组成与通用助焊剂基本相同。为了改善印刷效果有时还需加入适量的溶剂，通过助焊剂中活性剂的作用，能清除被焊材料表面以及锡粉本身的氧化物，使焊料迅速扩散并附着在被焊金属表面。助焊剂的组成对锡膏的扩展性、润湿性、塌陷、粘度变化、清洗性和储存寿命起决定性作用，如表3-6所示：表3-6各种焊剂的成分与作用名称化学成分作用焊剂松香、合成树脂净化金属表面，提高焊料润湿性。粘接剂松香、松香脂、聚丁烯提供粘性，粘牢元件活化剂硬脂酸、 盐酸等净化金属表面溶剂甘油 乙二醇调节焊膏特性触变剂防止焊膏塌陷引起连焊3.3焊锡膏的分类1按合金焊料熔点分 采用不同熔点的焊料可以制成不同熔点的焊锡膏。人们习惯上将Sn62/Sn63锡膏称为中温锡膏，低于它们熔化温度的称为低温锡膏，如铋基、铟基锡膏；高于它们熔化温度的称为高温锡膏，如Sn96锡膏。它们的合金成分、熔化温度以及用途见表3-7。 表3-7 焊锡膏熔点表合金成分标识熔化温度/用途SnPbAgBiIn固态线液态线93.63.9Sn96221221高温场合10882Sn10268299高温场合593.51.5296301高温场合6235.90.3Sn62199199中温，高密度安装6336.90.3Sn63183183中温，高密度安装4359139139低温焊接3050Bi59118118低温场合用，抗疲劳好2.按焊剂活性分：RA 活性、松香型 消费类电子产品 RMA 中等活性 SMT产品 NC 免清洗 SMT中大量采用。3.按焊膏粘度分：700 Pa.s 1200 Pa.s 模板印刷 400 Pa.s 600 Pa.s 丝网印刷 350 Pa.s 450 Pa.s 分配器4.按清洗方式：有机溶剂、水清洗、半水清晰、免清洗。(1）松香型 松香型焊锡膏中的焊剂主要成分为松香，由于松香有优良的助焊性能，焊后残留物成膜性好，对焊点有保护作用；松香第二个作用是增加焊膏的粘接力，使贴装的元件不产生位移；第三个作用是和松香和其他成分混合，起到调节粘度的作用，使金属粉末不沉淀、不分层。 (2）水溶型 水溶型焊锡膏的焊剂主要成分为有机的水溶性物质，焊后可水清洗，有利于环保，但由于无松香，焊膏粘性不够大，应用收到一定限制。 （3）免清洗 焊剂中不含卤素，同时尽量减少的松香含量，增加其他有机物的用量，但松香含量减少到一定程度，焊剂的活性就会降低，防止焊接区二次氧化的作用也会降低，采用氮气保护焊接解决问题。免清洗工艺虽然是发展方向，但军品慎重使用。（4）无铅焊膏 无铅焊膏也越来越应用广泛，目前已有13的产品使用无铅焊接。最常用焊膏的是无铅焊料成份加各种焊剂组成。常用焊膏有：Sn 95.5%Ag3.8%Cu0.7%、熔点217、比重7.4(63/37-8.4)、金属成份89、以及Sn91.3%Bi4.8%-Ag3.0% 、熔点205210。 3.4锡膏的储存与使用1锡膏的储存焊膏是一种贵重耗材，保管不当会造成很大的浪费。存放的温度和时间长短是要时刻注意，避免错误的存放温度或存放时间过长而性能变坏，为锡膏的储存方法。1）焊膏需以密闭状态存放在恒温恒湿的冰箱里，如图3-9所示，保存温度为2-10，最佳为4-8，决不可冷冻保存，否则会造成焊剂的沉淀或结晶，影响使用效果。水溶性焊膏一般冷藏寿命为36个月，免清洗焊膏为6个月到1年（注：新进锡膏在放冰箱之前贴好状态标签、注明日期并填写锡膏进出管制表）。2）焊锡膏启封后，放置时间不得超过24小时。3）生产结束或因故停止印刷时，钢网板上剩余锡膏放置时间不得超过1小时。4）停止印刷不再使用时，应将剩余锡膏单独用干净瓶装、密封、冷藏，剩余锡膏只能连续用一次，再剩余时则作报废处理。2锡膏的使用（1）使用原则：先进先出，新旧锡膏混合比例至少1：1（新锡膏占比例较大为好，且为同型号同批次），使用锡膏一定要优先使用回收锡膏并且只能用一次，再剩余的做报废处理。（2）回温：将原装锡膏瓶从冰箱取出后，在SMT标准室温2228时放置时间不得少于4小时以充分回温到室内温度，并在锡膏瓶上的状态标签纸上写明解冻时间，同时填好锡膏进出管制表。（3）搅拌：手工：用扁铲按同一方向搅拌510分钟，以合金粉与焊剂搅拌均匀为准； 自动搅拌机：若搅拌机速为1200转/分钟，则需搅拌23分钟，以搅拌均匀为准且在使用时仍需用手动按同一方向搅动1分钟。（4）使用环境：温湿度范围：2228；45%75%。（5）使用投入量：半自动印刷机、印刷时钢网上锡膏成滚动状，直径为12cm即可。3.5 红胶(贴片胶)贴片胶又称作胶黏剂、红胶，如图3-3，是表面组装中的黏连材料，在采用波峰焊工艺时，必须先用贴片胶把元器件贴装预固定在PCB板上。在PCB双面组装SMD时，即使采用回流焊接，也常在PCB焊盘图形中央涂敷贴片胶，以便加强SMD的固定，防止回流焊接时SMD的移位和掉落。3.4.1.贴片胶的成份和作用贴片胶又称红胶，其作用是在电子组装过程中把元器件暂时固定在PCB板上：在混合组装工艺中元器件分布于PCB的两面，一般采用在贴装元件的一面点胶（或刮胶）、贴片、固化然后翻面、插件、过波峰焊。这种工艺是用贴片胶把表面贴装元件暂时固定在PCB的焊盘位置上，防止在传递过程中或插装元器件、波峰焊等工序中元件掉落。 对于双面表面贴装工艺，焊料的表面张力足够保持底边的CHIP元件在再流焊时不掉，但是，当大的元件在底部通过再流焊时，焊料的表面张力不足以保持元件不掉，这种类型的元件也需要施加贴片胶。贴片胶通常由粘接材料、固化剂、填料以及其他添加剂组成:粘接材料，一般采用环氧树脂、丙烯酸树脂、改性环氧树脂和聚氨脂等作为粘接材料，其中环氧树脂用途最为广泛，其次为丙烯酸树脂。固化剂的作用是使粘接材料以一定的温度在一定的时间内进行固化，填料的加入改善了贴片胶的某些特性，如电绝缘性能和高温性能得到增强。 贴片胶中除粘接材料、固化剂、填料外还需有其它添加剂来实现不同的目的，常用的添加剂有颜料、润湿剂和阻燃剂。4. SMT印刷工艺4.1 印刷工艺目的和要求1锡膏印刷工艺锡膏印刷是把一定的锡膏量按要求印刷到PCB（印制线路板）上的过程。它为回流焊阶段的焊接过程提供焊料，是整个SMT电子装联中的第一道工序，也是影响整个工序直通率的关键因素之一。工艺目的：把焊膏均匀地施加在PCB焊盘上，以保证在回流焊接后贴片元件与PCB焊盘形成良好的焊点。工艺要求：（如图4-1所示）（1）要求施加的焊膏量均匀，一致性好。焊膏图形要清晰，相邻的图形之间尽量不要粘连，焊膏图形与焊盘图形要一致，尽量不要错位；（2）焊膏覆盖每个焊盘的面积应在75以上；（3）焊膏印刷后，应无严重塌落，边缘整齐；（4）基板不允许被焊膏污染。2红胶印刷工艺工艺目的：在贴片元件与插装元件混装采用波峰焊工艺时，需要用贴片胶把贴片元件暂时固定在PCB的焊盘位置上。工艺要求：（1）胶滴的尺寸与高度取决于元器件的类型，胶滴的高度应达到元器件贴装后能充分接触到元器件底部的高度。胶滴量（尺寸大小或胶滴数量）应根据元器件的尺寸和重量而定；小元件可涂一个胶滴，大尺寸元器件可涂敷多个胶滴，以保证足够的粘接强度，参考表4-1。.（2）为了保护可焊接以及焊点的完整性，要求贴片胶在贴装前和贴装后都不能污染元器件端头和PCB焊盘4.2 印刷工艺过程印刷的工艺流程包括下面几个环节： 1 焊锡膏、红胶的准备 锡膏从冰箱中取出时要检查标签的有效期，填写好标签上相关的时间，在室温下回温4h，再拿出来用搅拌机搅拌，时间约为2-3min；手动搅拌按同一方向3-5min，搅拌OK后，锡膏光滑、细腻、能顺畅往下流，为理想状态。红胶回温8h，搅拌同上。2 支撑片设定和钢网的安装 根据生产线实际要生产的产品型号选择对应的模板进行支撑片的设定，并做好检查，参照产品型号选择相应的钢网,并对钢网进行检查：主要包括钢网的张力、清洁、有无破损等,如OK，可以按照机器的操作要求将钢网安装到机器里。3 印刷机参数调节 严格按照参数设定表对相关的参数进行检查和修改,主要包括刮刀压力、印刷速度、脱模速度和距离、清洗次数设定等参数。4 印刷 参数设定OK后,按照作业指导书添加锡膏（红胶），进行机器操作。5 检查质量 在机器刚开始印刷的前几片一定要检查印刷效果，是否有连锡、少锡等不良现象，还要测量锡膏的厚度，在正常生产后每隔一个小时要抽验5-10片，检查其质量并作好记录，每隔2小时要测量2片锡膏的印刷厚度，在这些过程中如果发现不良超出标准，要立即通知相应的技术员，要求其改善。6 结束并清洗钢网 印刷结束后要及时清洗钢网和刮刀并检查，技术员要确认效果后再放入相应的位置。4.3 SMT印刷工具和辅料一般SMT印刷工艺所需设备、工治具有：印刷机、钢网、刮刀、搅拌刀、气枪等；印刷所需耗材有：锡膏、清洗剂、贴片胶（红胶）、无尘擦拭纸等。第五节 SMT贴装工艺5.1.贴装工艺目的和要求工艺目的：贴装工艺目的是将元器件准确地贴放到印刷好锡膏或贴片胶的PCB表面相对应的位置上。工艺要求：1尽可能地提高生产效率在一定的人力、物力资源条件下，通过合理的安排工序和采用最佳的操作方法达到目的。2确保产品质量的优良性和稳定性(1) 各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图和明细表要求；(2) 贴装好的元器件要完好无损；(3) 贴装元器件焊端或引脚不小于1/2厚度要浸入焊膏。对于一般元器件贴片时的焊膏挤出量(长度)应小于0.2mm，对于窄间距元器件贴片时的焊膏挤出量(长度)应小于0.1mm。1.元件正确要求各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图和明细表要求，不能贴错位置。2.位置准确元器件贴装位置要满足工艺要求，元器件的端头或引脚均和焊盘图形要尽量对齐、居中，要确保元件焊端接触焊膏图形。3.压力(贴片高度)合适贴片压力(Z轴高度)要恰当合适，见图5-5，贴装好的元器件要完好无损， 贴装元器件焊端或引脚不小于1/2厚度要浸入焊膏。对于一般元器件贴片时的焊膏挤出量(长度)应小于0.2mm，对于窄间距元器件贴片时的焊膏挤出量(长度)应小于0.1mm。贴片压力过小：元器件焊端或引脚浮在焊膏表面，焊膏粘不住元器件，在传递和再流焊时容易产生位置移动，另外由于Z轴高度过高,贴片时元件从高处扔下，会造成贴片位置偏移。5.2 贴装工艺流程贴装的工艺流程包括下面几个环节： 1贴装前准备贴装前准备工作是非常重要的，一旦出了问题，无论在生产过程中或产品检验时查出问题，都会造成不同程度的损失，贴装前应特别做好以下准备：（1）准备相关产品工艺文件，如产品的BOM表、装贴位置图等；（2）物料准备根据产品工艺文件的贴装明细表领料（PCB、元器件）并进行核对。对已经开启包装的PCB，根据开封时间的长短及是否受潮或污染等具体情况，进行清洗和烘烤处理。对于有防潮要求的元件，检查是否受潮，对受潮元件进行去潮处理。开封后检查包装内附的湿度显示卡，当指示湿度20（在235时读取）,说明元件已经受潮，在贴装前需对元件进行去潮处理。去潮的方法可采用电热鼓风干燥箱，在1251下烘烤1220h。 开封后的元件和经过烘烤处理的元件必须存放在相对湿度20的环境下（干燥箱或干燥塔），贴装时随取随用；开封后，在环境温度30，相对湿度60的环境下72小时内或按照该元件外包装上规定的时间（有的规定7天）完成贴装；当天没有贴完的元件，应存放在相对湿度20的环境下。（3）设备状态检查 检查压缩空气源的气压应达到设备要求，一般为56kg/cm2。检查并确保导轨、贴装头移动范围内、自动更换吸嘴装置周围、托盘架上没有任何障碍。2贴片机编程（1）离线编程离线编程是指利用离线编程软件和PCB的CAD设计文件在计算机上进行编制贴片程序的工作。离线编程可以节省在线编程时间，从而可以减少贴片机的停机时间，提高设备的利用率，离线编程对多品种小批量生产特别有意义。 离线编程软件一般由两部分组成：CAD转换软件和自动编程并优化软件。 离线编程的步骤：PCB程序数据编辑 自动编程优化并编辑 将数据输入设备 在贴片机上对优化好的产品程序进行编辑 校对检查并备份贴片程序（2）在线编程 在线编程是在贴片机上人工输入拾片和贴片程序的过程。拾片程序完全由人工编制并输入，贴片程序是通过贴片头上的摄像机对PCB上每个贴片元器件贴装位置的精确摄像，自动计算元器件中心坐标（贴装位置），并记录到贴片程序表中，然后通过自动优化而成。对于已经完成离线编程的产品，可直接调出产品程序，对于没有CAD坐标文件的产品，可采用在线编程。3. 安装供料器按元件的规格及类型选择适合的供料器，并正确安装元件。安装编带供料器装料时，必须将元件的中心对准供料器的拾片中心。安装多管式振动供料器时，应把元件体长度接近的元件安排在同一个振动供料器上。安装供料器时必须按照要求安装到位，安装完毕，必须由检验人员检查，确保正确无误后才能进行试贴和生产：（1）按照程序料站表将各种元器件安装到贴片机的料台上；（2）安装供料器时必须按照要求安装到位；（3）安装完毕，必须由检验人员检查，确保正确无误后才能进行试贴和生产。4首件试贴 首件是指生产出的第一片PCB板，由品管人员进行核对，通常机器试贴时会遇到以下几点：（1）拾取失败：拾取高度，元件厚度设置不正确，拾取坐标错误，检查后按实际值调整修正；（2）吸嘴：是否堵塞、不干净，或端面磨损、有裂纹，应及时清洗或更换吸嘴；（3）吸嘴类型：太大可能造成漏气，吸嘴太小会造成吸力不够等，根据元器件尺寸和重量选择合适的吸嘴型号；（4）图像：是否正确，如不正确，则可能频繁弃片，应重新设置图像。5批量生产 首件确认OK后，进行批量生产。6生产结束 第六章SMT焊接工艺与设备6.1工艺目的和要求1.工艺目的在一定温度以及助焊剂的作用下，焊料融化冷却后在元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间形成焊点，实现元器件和PCB之间的机械连接和电气连接