SMT锡膏制程培训.doc

SMT （Surface Mount Technology表面贴装技术1、SMT的历史： 诞生：70年代 广泛应用：80年代 迅速增长：90年代2、SMT市场的发展 全球超过60000条SMT线 中国大陆大约有5000条SMT线 目前全球以超过5%的速度年递增 中国以超过10%的速度年递增 预计今后不到十年中国大陆SMT线将翻番3、SMD封装应用发展趋势 小型化、高密度、多引脚方向发展 多种封装形式将长期在不同领域并存 0402，0201将被广泛应用 BGA等先进封装将迅速增长 多芯片组件MCM，直接芯片安装DCA（FC，TAB）等新技术将增长一、SMD（Surface Mount Device表面贴着型元件) 介绍CHIP类：SOT，MELF，0201，0402，0603IC类：SOP，SOJ，PLCC，QFP, BGA.二、常用零件规格英公制对照表英制式02010402060308051206121020102512TANCAP ATAN CAPBTAN CAP CTAN CAP D公制式060310051608212532163225502563323216352860327343印 刷贴片(Chip)贴片(异形)回流焊接目检(炉前)OQC抽检目检(炉后)出 货工序名称工艺描述设备/工具责任部门过程控制上线前的准备仓库领料点料机仓库/制造依生产指令/BOM领料程式制作扫描仪/游标卡尺/电脑/机台自带生技(工程)依据BOM/图纸,PCB实物制作程式PCB/IC烘烤烤箱/回流焊制造1、使用烤箱设定120烘烤2小时2、无烤箱时使用回流焊将所有温区温度设定在120，将PCB或IC过一次炉机台备料FEEDER制造依配料清单(站位表)上料核对物料品管PQC依配料清单(站位表)对料机器调试电脑(或机自带)生技(工程)根据机器贴装实物状况对个别零件进行零件坐标或FEEDER间距修正锡膏解冻制造解冻时间一般为常温下4小时以上锡膏搅拌锡膏搅拌机/餐刀制造搅拌35分钟(手工需沿同一方向)钢网与PCB定位手动丝印台/半自动/全自动印刷机/钢网/顶针生技/制造1、刮刀压力: 0.05 Mpa左右2、印刷速度: 15 30mm/sec ,越细线路板要越慢3、印刷间隙: 基板與印刷底板間距0.4 0.8mm开启回流焊预热回流焊生技/制造根据所生产机型的温度参数设定品管首件电容表/LCR电桥品管依据BOM/图纸/变更指示书逐一核对每颗零件是否正确锡膏可分为有铅锡膏和无铅锡膏两种。至2006年7月1日ROHS指令正式实施后，大部分SMT厂家及其制程都转为无铅制程，当然，也有部分厂家生产的内销产品为有铅。 由于锡膏利润空间大，制作方法单一，目前在国内仅深圳地区的锡膏生产厂商就有上百家，业界内略有名气的以咏翰、同方等几种品牌占领先优势，而大部分工厂尤其是日资、台资工厂则为了保证品质大多采用日系锡膏，而日系锡膏中，有名的可能就数千住、田村（上海祥乐田村,以生产锡膏和回流焊为主）、阿尔法三大品牌占优势。一、锡膏的成份 锡膏的成份主要由合金和助焊剂组成。常见的无铅锡膏合金成份有（锡膏瓶上有写）合金种类Sn-PbSn95Pb5,Sn65Pb35,Sn63Pb37,Sn60Pb40,Sn55Pb45,Sn50Pb50, Pb-SnPb55Sn45,Pb60Sn40,Pb65Sn35,Pb70Sn30,Pb80Sn20,Pb90Sn10,Pb95Sn5,Pb98Sn2Sn-Pb-AgSn62Pb36Ag2Sn-AgSn96.5Ag3.5Sn-SbSn95Sb5Sn-AgS97.5Ag2.5Sn-Ag-CuSn96.5Ag3Cu0.5 Sn95.5Ag4Cu0.5二、锡膏对制程的影响因素造成的影响锡膏的金属含量 1、金属含量增加时，焊膏的黏度增加，就能有效地抵抗预热过程中汽化产生的力2、金属含量的增加，使金属粉末排列紧密，使其在熔化时更容结合而不被吹散。3、此外，金属含量的增加也可能减小焊膏印刷后的塌落。锡膏中助焊剂的含量焊剂量太多，会造成焊膏的局部塌落，从而使焊锡珠容易产生 焊剂的活性焊剂的活性小时，焊剂的去氧化能力弱，从而也容易产生锡珠 锡膏的金属氧化度 焊膏的金属氧化度。在焊膏中，金属氧化度越高在焊接时金属粉末结合阻力越大，焊膏与焊盘及元件之间就越不浸润，从而导致可焊性降低。 锡膏中金属粉末的粒度 焊膏中粉末的粒度越小，焊膏的总体表面积就越大，从而导致较细粉末的氧化度较高，因而焊锡珠现象加剧三、锡膏的储存 锡膏的储存条件：0-10 四、保质期 一般锡膏的保质期为0-10 下三六个月（根据生产厂商提供）五、锡膏的解冻 锡膏从冰箱中取出后，不可马上开封，为防止结雾，必须置于常温下解冻4小时以上方可使用。六、锡膏的搅拌放入自动搅拌机自动搅拌1-3分钟即可。手工搅拌则需用餐刀或其它工具沿同一方向搅拌510分钟。（讲到此处，关于上节课所讲的红胶脱泡也可用自动搅拌机改装）一、钢网的制作主要有：按用途分：印锡模板、印胶模板、BGA返 修模板、BGA植球模板按工艺分：腐蚀模板、激光模板、电铸模板、混合技术模板按材料分：不锈钢模板、黄铜模板、硬镍模板、高聚物模板二、钢网主要由以下几部分组成：网框、网布、钢片、胶水1、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。 常用网框推荐型号： 370470mm、400500mm、600550mm 、 650550mm 、2323、29292、钢片1）钢片厚度 (厚度可用0.1mm-0.3mm)为保证足够的锡浆/胶水量及焊接质量，常用推荐钢片厚度为：印胶网为0.2mm, 印锡网为0.15mm; 如有重要器件（如QFP 、0402、0201、COB等元件），为保证印锡量和焊接质量，印锡网钢片厚度的選擇較重要。2）钢片尺寸为保证钢网有足够的张力和良好的平整度，通常钢片距网框内侧保留2030mm.三、不同钢网的比较方法工艺特点最大优点关键问题交货期价格应用范围市场份额腐蚀复杂便宜开孔形状差较快便宜低要求大间距逐渐降低激光简单快、位置精度高孔壁质量较电铸差最快较便宜中高要求保持最大电铸最复杂孔壁质量好交期慢价格贵慢高超精细间距逐渐增长四、钢网的开口方式(一)锡膏钢网、Chip料元件的开口设计() 封装为0402的焊盘开口1:1; () 封装为0603及0603以上的CHIP元件开口为1：1或1:0.95。 、小外型晶体的开口设计 () SOT23-1: 由于焊盘和元件的尺寸都比较小，产生锡珠和短路的机率小，为保证其焊接质量，通常建议开口按1：1。、IC(SOJ、QFP、SOP、PLCC等)的开口设计： () Pitch0.65MM的IC长按原始焊盘的1：1的开口，宽度50%Pitch,四角倒圆角. (2) Pitch0.65MM的IC,由于其Pitch小，容易产生短路和桥连等焊接质量问题，故其开口方式:长度1:1，倒圆角,宽度为(45%50%)Pitch。 、排阻的开口设计： (1). Pitch=0.5, 长外加0.05,宽开0.24mm或48%pitch ,间距增加0.05mm。 (2). Pitch=0.8,长按1：1，内四脚宽开0.4mm，外四脚最大不超过0.55mm。 (3).其它Pitch排阻开口宽度为55%Pitch. 、BGA的开口设计： 通常按1：1的开口方式。可在原始的基础上直径加大25%左右. 、共用焊盘的开口设计：建议按1:1开口. 、特殊焊盘：如以上没说明的焊盘建议1:1开口，如果焊盘较大，可以采用开口面积的90%的方式。、其它要求：如一个焊盘过大（通常一边大于4mm,且另一边也不小于2.5MM时,为防止锡珠产生,钢网开口通常建议采用网格线分割的方式,网格线宽度为0.4mm,网格大小为3mm左右,可按焊盘大小而均分。五、钢网对制程的影响 众所周知，锡膏的印刷效果对产品的焊接质量起到了关键性的作用，而锡膏的印刷效果除了机器或人外也很大程度上取决于钢网。 通过对钢网开孔方式、厚度或焊盘形状、尺寸的修改，我们可以一定程度上解决锡珠、连锡、假焊、上锡不良等问题六、钢网的常见开孔方式一、印刷的工具可分为：手动、半自动、全自动印刷机三种 手动丝印台用法：印刷前需先固定钢网后用PCB板边或料带进行PCB的三边定位，手动丝印台的左右两侧各有两颗调整螺丝可进行左右调节。前方有一颗螺丝可进行上下调节。 半自动印刷机用法：先将钢网用螺丝锁定，然后用印刷机下方的孔位和顶针将PCB定位后用螺丝锁定。半自动印刷机的前方和右侧有各有一颗调整螺杆，可对PCB的位置进行调整。 全自动印刷机：全自动印刷机象贴片机一样，也是由MARK点对PCB位置进行定位确认，它的所有参数均可通过电脑调整。二、印刷的条件 通常我们置放在钢网上的锡膏量为12厘米为宜。三、印刷设定（供参考） 手动印刷一般为持刮刀呈45度角度匀速印刷。 半自动各全自动可参考下表：半自动、全自动印刷参数设定刮刀有金属或橡胶刮刀两种刮刀角度50度70度刮刀速度2060MM/秒（根据板的大小和零件的分布密集度做适当调整）压力100200KPa四、印刷对制程品质的影响印刷不良描述印刷工位可能产生的原因对后制程的影响印刷连锡1、印刷速度太快2、压力太小元件连锡印刷少锡或无锡1、钢网堵塞2、压力太大 3、刮刀角度太大假焊、少锡、欠品、偏移印刷锡太厚1、钢网与PCB接触间隙过大、锡网过厚、刮刀角度太小元件偏移、连锡、锡珠、侧立印刷偏移1、钢网制作偏移2、钢网与PCB未对准元件偏移、假焊、锡珠印刷不均匀1、刮刀压力参数设定错误2、钢网磨损假焊、连锡、锡珠、侧立、偏移贴片机分为高速贴片机（也有称为泛用机）和多功能机两种。多功能机常用来贴装小型CHIP零件，如：贴片电阻、电容、二极管、三极管、小型SOP IC，多功能机常用来贴装IC、端子、电感、变压器等异形零件。 常见的贴片机型有FUJI（富士）、PANASERT（大坂松下）、PANASONIC（九洲松下）、SAMSUNG（三星）、SANYO（三洋）、SONY（索尼）、YAMAHA（雅马哈）、JUKI。一、程式的制作 程式制作可通过电脑、扫描仪或游标卡尺来完成。 程式制作时主要的数据有：零件PACKAGE、PART DATA、 PCB DATA 、MARK DATA、各元件的位置坐标（X，Y），FEEDER DATA及BOM清单的元件名称位号二、机器的调试 制程出现不良时，主要为偏移、欠品、多件时，可通过清洗或更换吸嘴、更换好的FEEDER、修正元件坐标、调整FEEDER间距、调整机器本身或零件的贴装速度、调整机器贴装压力来进行修正。三、机器贴装对后制程的影响不良内容影响贴装偏移偏移、连锡、假焊、少锡、侧立、翻件贴装少件少件、错件贴装多件（飞料）多件、少件、错件常见的回流焊有红外回流焊、无铅空气回流焊、无铅氮气回流焊等，回流焊的温区有从4温区到18个温区不等，一般根据产品的要求进行选择。值得一提的是，一台好的回流焊，它的焊接可靠性和稳定性对产品品质起着关键性的作业。 无论回流焊有多少个物理区，按作用来讲一般分为四个区：预热区、加热升温区、回流焊接区、冷却区。1、锡膏的熔点： 有铅锡膏为183，无铅锡膏为217。2、回流焊每个温区的作用及对制品的影响：(1) 预烤区(Preheat) & 熔锡加热区(Soak) : (a) 作用： 避免锡膏中的助焊剂成份急速软化。 使助焊剂中挥发物(Solvent) 完全发散。 缓和正式加热时的热冲击。 促进助焊剂的活化，可清洁pad上以氧化物及脏污。(b) 影响： 若预烤(温度、时间)不足，与其正式加热之间温差大，容易产生因流移而引起旁边锡球产生，以及因温度分布不均所导致的墓碑效应(Tomb effectiveness) 与其它不良。 若预烤过度，则将引起助焊剂成份的老化以及锡粉的氧化，进而导致微小锡球或未熔解的情形发生。 若熔锡加热区温度上升太急速，温度分布将难以均匀。(2) 回流焊接区(Reflow) : 影响： 回焊区若加热温度不足，则由于无法确保充足的熔融焊锡与 Pad 的接触时间，很难获得良好的焊接状态同时由于熔融焊锡内部的助焊剂成份和气体无法被排出，因而发生空洞 (Void) 与冷焊(Cold soldering)。 回焊区的Peak Temp. 温度太高或217以上时间拉的太长，则该熔解的焊锡将被再氧化而导致接合程度减低等缺陷产生。(3) 冷却区(Cooling) : 影响： 焊接部位的冷却不可缓慢，否则因组件与基板热容量有别， 将引起温度分布不均，焊锡凝固时间的差异将导致组件位置挪移，热膨胀率的差异也将使基板弯曲，进而有局部应力集中，使该部位的接合度的减低。 若冷却速度太慢，也会引起焊锡组织之粗大化，因而导致接 合温度的减低。 冷却时间必须适中，如果过快会引起零件破裂。3、TAMURA系列无铅锡膏温度曲线参考图4、TAMURA系列无铅锡膏温度设定方法参考1) 預熱 升溫速度A應設定於24/秒，以避免溫度急遽上升造成錫膏垂流。 預熱時間B乃以60?20秒為宜。預熱不足,易造成較大錫球發生；反之過度預熱會造成小錫球與大錫球的密集發生。 . 預熱終了度溫C,則以180200為宜.預熱終了溫度太低,容易在回流焊后尚有未溶融情形. 2) 正式加熱(溶焊區) 注意避免溫度上升過激，以免引起錫膏垂流。 尖峰溫度D，不妨以230 - 240做為准繩。 熔焊時間E，則應把220以上的時間，調整為20 40秒。 3) 冷卻 冷卻速度過慢，容易導致元件移位以及接合強度過弱，應急速強制冷卻。 迴焊溫度曲線因元件、基板等狀態以及迴焊爐式樣而有所不同，事前不妨多做實驗。 不良项目不良描述良品图示不良品图示可影响的因素少件BOM要求PCB上应有零件而所贴装出来的没有 应有却未贴装1、机器因NOZZLE、FEEDER、或真空阀不良造贴装少件2、印刷无锡膏导致机器贴装少件3、炉前人为抹件多件BOM要求PCB上不应有零件所贴装出来的有 BOM没有实际贴装有1、主要因为机器抛料导致不良项目不良描述良品图示不良品图示可影响的因素错件不符合BOM的料号，或放错位置 1、主要为人为补件或扶件错误2、极少数因为机器抛料刚好抛到其它位置极性反零件的正负极反向1、主要为人为补件或扶件错误露铜PCB露铜大于0.5mm不允许,在允收范围内需补绿漆 1、来料不良2、人为刮伤浮件 浮件0.3mm拒收倾斜0.3mm 拒收(点胶除外) 1、印刷锡膏过厚或印刷不均匀导致2、回流焊接温度参数错误立碑应两端接触变成单边接触 1、锡膏印刷一端少锡2、机器贴装往一端偏移3、回流焊温度设定不正确侧立应正面摆放变成侧面摆放1、FEEDER送料不顺或NOZZLE不良导致辞机器贴装侧立2、机器贴片纵向偏移3、炉温设定不正确空焊 应焊锡面未焊到锡1、锡膏质量不佳2、解冻时间不足3、锡膏放置网面太久变干4、印刷少锡或无锡5、PCB焊盘氧化6、零件焊接端氧化7、PCB变形8、回流焊温度设定不正确冷焊零件脚与锡未完全融合 1、锡膏质量不佳2、解冻时间不足3、锡膏放置网面太久变干4、印刷少锡或无锡5、PCB焊盘氧化6、零件焊接端氧化7、回流焊温度设定不正确短路 不应导通却导通的位置 1、锡膏活性成份太强或品质差2、解冻时间不足3、印刷连锡4、钢网太厚导致锡膏过厚5、钢网开口不符合6、机器贴装压力过大7、炉温设定不正确8、修理时人为失误连锡锡球 锡球直径0.15m拒收锡球直径0.15mm则5pcs/则可允收 1、锡膏氧化度过高2、锡粒直径过小3、锡膏解冻时间不足4、钢网开口设计不符合5、PCB或零件水份6、锡膏过厚7、机器贴装压力过大导致零将锡膏压溢出焊盘8、炉温参数设定不正确断路 应导通而未导通的位置 1、来料不良2、人为金属刮断锡尖 垂直超过锡面0.5mm不允许,水平状不允许1、人为修补失误锡多包焊 不允许焊锡超过零件高度的0.3mm1、一般为人为修补加锡过多少锡 锡垫间焊锡量之差异不可小于1/31、锡膏质量不佳2、解冻时间不足3、锡膏放置网面太久变干4、印刷少锡5、PCB焊盘氧化6、零件焊接端氧化7、回流焊温度设定不正确锡裂 零件焊锡面的锡裂开 1、锡膏品质不佳2、焊温设定不正确线路缺口 线路缺口以不超过线路宽度1/5为允收标准 1、来料不良2、人为割伤跷皮 线路或焊点跷起 1、人为修补加热温度过高或时间过长损件 不可以伤及零件本体 1、放板、拿板或运输不正确不良项目不良描述良品图示不良品图示可影响的因素IC类零件偏移 以零件脚的宽度为准偏移不可1/2吃锡面 1、主要为贴装偏移零件水平偏移零件水平偏移不可吃1/3锡面 1、机器贴装偏移、2、锡膏印刷偏移3、回流焊温度设