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工艺基本知识一、电子装联基础工艺概述电子装联技术的作用电子装联技术的作用是保障点与点、线（缆）与线（缆）、元器件和接插件与基板、组件与系统、系统与系统等电气互联点、件、系统之间的电气可靠连接和联通。可以说，电子装联技术已发展成为现代电子设备设计、制造的基础技术，是电子设备可靠运行的主要保障技术，是现代先进制造技术的重要组成部分。电子装联技术与SMT技术的关系现代电子装联技术主要是以SMT技术为主的综合性技术，SMT技术是电子装联技术的主要组成部分和主体技术，是现代电子装联技术的发展主流。SMT作为新一代组装技术，已得到广泛应用，在发达国家普及率已超过75%，并正向微组装、高密度组装、立体组装、系统级芯片混合组装技术发展。SMT技术的组成SMT技术定义SMT技术是一种无需在印制板上钻插装孔，直接将表面组装元器件贴、焊到印制电路板表面规定位置上的电路装联技术。具体地说，SMT技术就是用一定的工具将表面组装元器件引脚对准预先涂覆了粘接剂或焊膏的焊盘图形上，把表面组装元器件贴装到未钻安装孔的PCB表面上，然后经过波峰焊或再流焊，使表面组装元器件和电路之间建立可靠的机械和电气连接，元器件和焊点同在电路基板一侧，如图3-1所示。图3-1表面组装技术示意图SMT 技 术表面组装元器件电路基板技术单（多）层PCB、陶瓷基板、磁釉金属基板等封装设计：结构尺寸、端子形式、耐焊性等制造技术：硅片切割、引线连接、灌封等包 装：编带式、棒式、托盘、散装等组装设计 电设计、热设计、元器件布局和电路布线设计、焊盘图形设计组装工艺技术组装方式和工艺流程组装材料组装技术组装设备SMT技术的组成如图3-2所示。图3-2 SMT技术的组成SMT组装工艺流程表面组装方式确定后，就可以根据需要和具体条件（或可能）选择合理的工艺流程，不同的组装方式有不同的工艺流程。同一种组装方式也可以有不同的工艺流程，这主要取决于所用元器件的类型和电子装备对电路组件的要求以及生产的实际条件。不同组装方式的典型流程有十几种，在实际生产中具体应用的工艺流程则更多，这里就不一一列举了，下面以公司实际的一条生产线列出单面表面组装工艺流程，这是最简单的全表面组装典型工艺流程。图3-3 SMT组装典型工艺流程SMT技术发展过程与趋势20世纪50年代，英国人研制出世界上第一台波峰焊机；20世纪70年代，日本人发明了世界上第一套贴片专用设备；20世纪80年代，SMT技术日趋完善并飞速发展；20世纪90年代以来，SMT相关产业更是发生了惊人的变化，目前已成为电子装联的主体技术。其发展趋势如下：元器件技术元器件技术的发展和变化，直接促使电子装联技术的变革。表面组装元器件的产生和发展使20世纪后期的电子产品发生了质的（性能提高）和量的（微型、轻量）突变，也使以SMT为代表的新一代组装技术得到了突飞猛进的发展。当代的元器件发展趋势是表面组装化、进一步微型化、多芯片集成和系统器件化。微型元件已进入0402（1.0X0.5）普及、0201（0.6X0.3）应用、0101（0.3X0.3）研制阶段。器件已进入MCM、CSP、BGA普及应用、三维层叠和系统级混合组装器件研制阶段。基板技术互联基板技术包含厚薄膜技术、印刷电路板技术、绝缘金属基板技术、塑料基板技术、挠性和刚-挠性结合特种基板技术等。发展趋势是向多层基板、金属基基板、挠性基板及异型基板等高性能和特使用途基板发展。多层基板已是应用主流，20多层的基板应用实例已不少见。互联工艺技术芯片封装级连接的发展趋势是,由传统的引线连接(键合)和载带自动键合,向倒装焊(FC)凸点焊接、凸点载带自动键合（BTAB）等连接方法发展。PCB级表面组装技术的发展趋势是0.5mm以下引脚间距的微细间距组装、组装焊点密度大于60点/的高密度组装、BGA类的凸点阵列组装，以及三维立体组装。公司SMT技术应用现状公司主要是以通讯电子设备设计、制造为主的企业，为适应技术发展的需要，早在1997年就开始引进了SMT技术，到目前为止，已经拥有15条SMT生产线，1条UNDERFILL点胶线、5条波峰焊生产线、1台自动光学检查仪（两台正在试用）、1台二维X射线检测仪、3台BGA返修工作站、1条全自动测试生产线。公司单板生产线及流程介绍概况公司单板生产线集中于康讯公司生产部，位于公司B座3楼，面积约10000平方米。现有SMT生产线15条、波峰焊生产线5条。4.1 生产线典型配置如图 图4 高密度通用单板生产流程：物料准备投入/贴条码A面印锡膏贴片回流焊A面贴片检查B面印锡膏贴片回流焊B面贴片检查QC抽检元件成型插件选择波峰焊接检焊准备修剪焊脚检查焊接面/元件面/修理单板装配QC抽检在线测试功能测试送交抽检包装入库。典型单板组装形式及其流程要了解单板的工艺流程，首先要知道常用的PCB的组装形式，即SMD与THC在PCB正反两面上的布局。不同的组装形式对应不同的工艺流程，它受现有生产线限制。因此，必须慎重考虑。针对公司实际情况，常用表3-1所列形式之一，采用其他形式需要与工艺人员商议。表3-1 PCB组装形式组装形式示意图PCB设计特征I单面全SMD单面装有SMDII 双面全SMD双面装有SMDIII 单面混装单面既有SMD又有THCIVA面混装B面仅贴简单SMD一面混装，另一面仅装简单SMDV A面插件B面仅贴简单SMD一面装THC，另一面仅装简单SMD典型单板实际生产工艺流程：单面全SMD的单板投料/贴条码A面印锡膏元件贴片手置元件再流焊贴片检查单板装配QC检查在线测试ICT功能测试FT联机调试QC检查入库特点：流程短，效率高，较简单单板采用；但对产品的水平要求高，往往不能满足我公司的大部分复杂单板的加工要求。双面SMD的单板投料/贴条码A面印锡膏元件贴片手置元件再流焊贴片检查B面印锡膏元件贴片手置元件再流焊贴片检查单板装配QC检查在线测试ICT功能测试FT联机调试QC检查入库。特点：流程短，效率高，但对产品设计的要求高，目前主要应用于手机类产品。单面混装投料/贴条码A面印锡膏元件贴片手置元件再流焊贴片检查（插座铆接）插件波峰焊检焊单板装配QC检查在线测试ICT功能测试FT联机调试QC检查入库。特点：用户板（SLC）单板典型流程。A面混装，B面仅简单SMD投料/贴条码B面点胶元件贴片固化红胶贴片检查A面印锡膏元件贴片手置元件再流焊贴片检查QC检查（插座铆接）插件波峰焊检焊单板装配QC检查在线测试ICT功能测试FT联机调试QC检查入库。特点：可以满足我公司的主流单板的要求，是最普遍的和典型的单板流程。A面插件，B面仅简单SMD投料/贴条码点胶元件贴片胶固化贴片检查QC检查（插座铆接）插件波峰焊检焊单板装配在线测试ICT功能测试FT联机调试QC检查入库。特点：结构简单，采用较多。常见名词解释波峰焊（Wavesoldering）将熔化的软钎焊料，经过机械泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波峰，使预先装有电子元器件的印制板通过焊料波峰，实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械和电气连接的一种软钎焊工艺。再流焊(Reflow)通过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和电气连接的一种软钎焊工艺。适合于所有种类表面组装元器件的焊接。 SMD Surface Mounted Devices(SMT)表面组装元器件或表面贴片元器件。指焊接端子或引线制作在同一平面内，并适合于表面组装的电子元器件。THC Through Hole Components 通孔插装元器件。指适合于插装的电子元器件。SOT Small Outline Transistor小外形晶体管。指采用小外形封装结构的表面组装晶体管。 SOP Small Outline Package小外形封装。指两侧具有翼形或J形引线的一种表面组装元器件的封装形式。 PLCC Plastic Leaded Chip Carriers塑封有引线芯片载体。指四边具有J形引线，采用塑料封装的表面组装集成电路。外形有正方形和矩形两种形式，典型引线中心距为1.27mm。 QFP Quad Flat Package四边扁平封装器件。指四边具有翼形短引线，采用塑料封装的薄形表面组装集成电路。引线中心距有英制和公制，公制尺寸有1.00mm，0.8mm，0.65mm，0.5mm，0.4mm，0.3mm。外形有正方形和矩形两种形式。 BGA Ball Grid Array球栅阵列封装器件。指在元件底部以矩阵方式布置的焊锡球为引出端的面阵式封装集成电路。目前有塑封BGA（P-BGA）和陶瓷封装BGA（C-BGA）两种。焊锡球中心距有1.5mm,1.27mm,1mm,0.8mm。 Chip片式元件。指片式电阻器、片式电容器、片式电感器等两引脚的表面组装元件。二、生产现场的工艺管理2.1员工必须具备的工艺素质：1熟悉基础常规工艺、常规检验方法；2熟悉各种工艺设备工作原理；3熟悉各种电子元件封装、焊接工艺要求；4熟悉相关工艺标准。5能判别芯片、三极管、二极管、电解电容、滤波器及其它有方向性的元件的型号、方向和丝印的标识；6熟悉电阻、电容、电感、二极管、三极管、及其它有数据的元件的数值或色环的基本意义和区别；7具备较强的生产现场工艺质量和效率意识； 8具备一定的沟通能力，能指导操作人员掌握工艺技能；9熟悉关键工序质量控制点及其要求；10必须具备良好的手艺水准；必须做到绝不制造及流出不合格品。质量绝非理论，而是要务实地去实践；不接受、不制造、不流出不合格品流到下一流程去。2.2生产现场的工艺纪律1操作者要认真作好生产前的准备工作，生产中必须严格按照设计图样、工艺规程和有关标准仪器进行加工、装配；2对有关时间、温度、压力、速度、真空度、电流、电压、材料配方等工艺参数，除严格按照工艺规定执行外，应作好记录，存档备查；3精密、关键、大型、稀有设备的操作人员和精密、关键的测试仪器、仪表的检测人员以及关键工序的操作人员必须经过严格考核，合格后发给合格证，具备合格证才能上岗；4善于总结生产过程的先进经验，减少相同工艺错误的重复发生；5作好各种工艺技术数据的记录和管理；6及时反馈工艺质量和其它问题；7合格品，不合格品和正在检验的进行区分；不合格品应及时剔除，并有隔离措施，不准将不合格品混入合格品周转；8PCB在生产、运输过程中需轻拿轻放、带手套、拿板边；使用周转车运输，避免碰撞、粗暴运输；9物料储存、发放，遵循“先入先出”原则；10及时纠正作业员的工作程序、材料或零件有偏差；11注意异常现象，了解造成异常现象的情况并立即加以处置。三、重要的基础工艺规范必须熟悉以下与各自所属工序相关的重要规范：1元器件成型工艺规范及附录成型作业指导卡；2特殊元件（潮湿敏感、静电敏感等）工艺规范；3元器件和PCB储运规范；4焊膏印刷工艺规范；5贴片工艺规范；6回流焊工艺规范；7PCB板插装元器件工艺规范及附录A插装作业指导卡；8PCB板机械组装通用工艺规范及附录A机械安装作业指导卡；9波峰焊接工艺规范；10JIT配送成型设备管理规范；11波峰焊接设备维修保养规范；12波峰焊、再流焊及手工焊焊点可接受性规范；13手工焊接规范；14包装运输工艺规范；15测试工艺规范。四、关键工序工艺控制：1.仓储工序：a元器件可焊性良好，符合工艺文件要求;bPCB可焊性良好，符合工艺文件要求，PCB单板保持有一个清洁表面;c确保静电敏感器件(SSD)不受静电损坏，符合工艺文件要求;d确保潮湿敏感器件(MSD)不受潮，符合工艺文件要求，受潮后器件必须根据规范进行烘烤；e焊膏和贴片胶的存储和管理符合工艺文件要求；f物料和辅料储存、发放，遵循“先入先出”原则。2.成型工序：a元器件成型尺寸需符合工艺文件要求；b成型设备可成型的元器件不可手工成型；c成型时需注意不能使元器件体产生刮痕、残缺、裂缝，造成功能部位暴露在外。d成型时需注意应力的释放，不要产生元器件的损伤;e成型后元器件上的原有标识需清晰可辨认。3.焊膏印刷：a焊膏的解冻、搅拌、粘度和焊膏添加方法符合工艺文件要求;b钢网设计、钢网储存、清洗和使用符合工艺文件要求;c印刷/点胶工艺参数的调整印刷/点胶工艺参数，并根据具体产品及时调整;d焊膏印刷确保质量，印刷后必须根据焊接质量标准检查印刷质量，存在印刷缺陷的必须作清洗处理。f重点控制细间距元件的印刷质量4.贴片工序：a每台贴片机应保证贴装精度与说明书一致，发现精度不稳定或偏差较大时应及时反馈给设备工程师;b贴装工艺参数符合工艺文件要求，根据具体单板及时调节;c贴装后根据贴片质量标准检查贴片质量，重点检查是否移位、错、漏、反，并及时调整；d重点控制欧翼型引脚元件（QFP、贴片插座、SOP等）的抛料和引脚共面性，特别是手放料的操作；f控制好转线前五块和后五块的质量，作好标记后再流到下道工序。5.回流焊工序：a回流温度曲线的调用和测量符合工艺文件要求;b焊接后根据焊接质量标准检查焊接质量，重点检查桥连，元件的错、漏、反，并及时反馈到前工序;c检焊重点检查欧翼型引脚元件（QFP、贴片插座、SO