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SHENZHENDBKELECTRONICSCO LTD SMT基础知识培训 迪比科工程部2014 10 27 SMT基本知识1smt简介电子电路表面组装技术 SurfaceMountTechnology SMT 称为表面贴装或表面安装技术 它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件 简称SMC SMD 中文称片状元器件 安装在印制电路板 PrintedCircuitBoard PCB 的表面或其它基板的表面上 通过回流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术 SMT特点组装密度高 电子产品体积小 重量轻 贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1 10左右 一般采用SMT之后 电子产品体积缩小40 60 重量减轻60 80 可靠性高 抗震能力强 焊点缺陷率低 高频特性好 减少了电磁和射频干扰 易于实现自动化 提高生产效率 降低成本达30 50 节省材料 能源 设备 人力 时间等 SMT组成总的来说 SMT包括表面贴装技术 表面贴装设备 表面贴装元器件 SMT管理 为什么要用SMT电子产品追求小型化 以前使用的穿孔插件元件已无法缩小 电子产品功能更完整 所采用的集成电路 IC 已无穿孔元件 特别是大规模 高集成IC 不得不采用表面贴片元件 产品批量化 生产自动化 厂方要以低成本高产量 出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力电子元件的发展 集成电路 IC 的开发 半导体材料的多元应用 电子科技革命势在必行 追逐国际潮流 SMT基本工艺构成要素印刷 红胶 锡膏 检测 可选AOI全自动或者目视检测 贴装 先贴小器件后贴大器件 分高速贴片及集成电路贴装 检测 可选AOI光学 目视检测 焊接 采用热风回流焊进行焊接 检测 可分AOI光学检测外观及功能性测试检测 维修 使用工具 焊台及热风拆焊台等 分板 手工或者分板机进行切板 工艺流程简化为 印刷 贴片 焊接 检修 每道工艺中均可加入检测环节以控制质量 锡膏印刷其作用是将锡膏呈45度角用刮刀漏印到PCB的焊盘上 为元器件的焊接做准备 所用设备为印刷机 锡膏印刷机 位于SMT生产线的最前端 零件贴装其作用是将表面组装元器件准确安装到PCB的固定位置上 所用设备为贴片机 位于SMT生产线中印刷机的后面 一般为高速机和泛用机按照生产需求搭配使用 回流焊接其作用是将焊膏融化 使表面组装元器件与PCB板牢固焊接在一起 所用设备为回流焊炉 位于SMT生产线中贴片机的后面 对于温度要求相当严格 需要实时进行温度量测 所量测的温度以profile的形式体现 AOI光学检测其作用是对焊接好的PCB板进行焊接质量的检测 所使用到的设备为自动光学检测机 AOI 位置根据检测的需要 可以配置在生产线合适的地方 有些在回流焊接前 有的在回流焊接后 维修其作用是对检测出现故障的PCB板进行返修 所用工具为烙铁 返修工作站等 配置在AOI光学检测后 分板其作用对多连板PCBA进行切分 使之分开成单独个体 一般采用V cut与机器切割方式 焊锡膏基础知识焊锡膏是将焊料粉末与具有助焊功能的糊状焊剂混合而成的一种浆料 通常焊料粉末占90 左右 其余是化学成分 我们把能随意改变形态或任意分割的物体称为流体 研究流体受外力而引起形变与流动行为规律和特征的科学称为流变学 但在工程中则用黏度这一概念来表征流体黏度的大小 焊锡膏的流变行为焊锡膏中混有一定量的触变剂 具有假塑性流体性质 焊锡膏在印刷时 受到刮刀的推力作用 其黏度下降 当达到模板窗口时 黏度达到最低 故能顺利通过窗口沉降到PCB的焊盘上 随着外力的停止 焊锡膏黏度又迅速回升 这样就不会出现印刷图形的塌落和漫流 得到良好的印刷效果 影响焊锡膏黏度的因素 焊料粉末含量 焊料粉末粒度 温度 剪切速率 1 焊料粉末含量焊锡膏中焊料粉末的增加引起黏度的增加 2 焊料粉末粒度焊料粉末粒度增大 黏度降低 3 温度温度升高 黏度下降 印刷的最佳环境温度为23 3度 4 剪切速率 SMT回流焊技术回流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术 回流焊概述回流焊又称 再流焊 或 再流焊机 或 回流炉 ReflowOven 它是通过提供一种加热环境 使焊锡膏受热融化从而让表面贴装元器件和PCB焊盘通过焊锡膏合金可靠地结合在一起的设备 根据技术的发展分为 气相回流焊 红外回流焊 远红外回流焊 红外加热风回流焊和全热风回流焊 另外根据焊接特殊的需要 含有充氮的回流焊炉 目前比较流行和实用的大多是远红外回流焊 红外加热风回流焊和全热风回流焊 红外再流焊 1 第一代 热板式再流焊炉 2 第二代 红外再流焊炉热能中有80 的能量是以电磁波的形式 红外线向外发射的 其波长在可见光之上限0 7 0 8um到1mm之间 0 72 1 5um为近红外 1 5 5 6um为中红外 5 6 1000um为远红外 微波则在远红外之上 升温的机理 当红外波长的振动频率与被辐射物体分子间的振动频率一致时 就会产生共振 分子的激烈振动意味着物体的升温 波长为1 8um 第四区温度设置最高 它可以导致焊区温度快速上升 提高泣湿力 优点 使助焊剂以及有机酸和卤化物迅速水利化从而提高润湿能力 红外加热的辐射波长与吸收波长相近似 因此基板升温快 温差小 温度曲线控制方便 弹性好 红外加热器效率高 成本低 缺点 穿透性差 有阴影效应 热不均匀 对策 在再流焊中增加了热风循环 3 第三代 红外热风式再流焊 对流传热的快慢取决于风速 但过大的风速会造成元件移位并助长焊点的氧化 风速控制在1 0 1 8m s 热风的产生有两种形式 轴向风扇产生 易形成层流 其运动造成各温区分界不清 和切向风扇 风扇安装在加热器外侧 产生面板涡流而使得各温区可精确控制 基本结构与温度曲线的调整 1 加热器 管式加热器 板式加热器铝板或不锈钢板 2 传送系统 耐热四氟乙烯玻璃纤维布 3 运行平稳 导热性好 但不能连线 适用于小型热板型不锈钢网 适用于双面PCB 也不能连线 链条导轨 可实现连线生产 4 强制对流系统 温控系统 回流焊工艺流程1 单面板 1 在贴装与插件焊盘同时印锡膏 2 贴放SMC SMD 3 插装TMC TMD 4 再流焊 2 双面板 1 锡膏 再流焊工艺 完成双面片式元件的焊接 2 然后在B面的通孔元件焊盘上涂覆锡膏 3 反转PCB并插入通孔元件 4 第三次再流焊 回流焊注意事项1 与SMB PCBA材质 的相容性 包括焊盘的润湿性和SMB PCBA材质 的耐热性 2 焊点的质量和焊点的抗张强度 3 焊接工作曲线 预热区 130 140 时间40 60s保温区 180 190 时间60 120s 再流区 235 245 时间60 120s降温区 20S 40S快速冷却 SMT常用知识简介1 一般来说 SMT车间规定的温度为25 3 湿度为30 60 RH 2 锡膏印刷时 所需准备的材料及工具锡膏 钢板 刮刀 擦拭纸 无尘纸 清洗剂 搅拌刀 手套 3 锡膏使用时必须从冰箱中取出回温 目的是 让冷藏的锡膏温度回复常温 以利印刷 如果不回温则在PCBA进Reflow 回流焊 后易产生的不良为锡珠 4 锡膏中主要成份分为两大部分 锡粉和助焊剂 5 助焊剂在焊接中的主要作用是去除氧化物 破坏融锡表面张力 防止再度氧化 6 锡膏中锡粉颗粒与Flux 助焊剂 的体积之比约为1 1 重量之比约为9 1 7 锡膏的取用原则是先进先出 8 锡膏在开封使用时 须经过两个重要的过程 回温 搅拌 有自动搅拌机的可直接搅拌回温 9 钢网常见的制作方法为 蚀刻 激光 电铸 10 常用的SMT钢板的厚度为0 15mm 或0 12mm 11 PCB真空包装的目的是防尘及防潮 防变形 12 SMT中红胶工艺材质为环氧树脂 环保性 是一种聚稀化合物 与锡膏不同的是其受热后便固化 其凝固点温度为150 这时 红胶开始由膏状体直接变成固体 红胶属于SMT材料 13 无铅焊锡Sn 锡 Ag 银 Cu 铜 96 5 3 0 0 5的熔点为217 无铅合金比例 锡 99 3Sn 0 7Cu 铜 熔点227 有铅63Sn 锡 37Pb 铅 熔点为183 14 零件干燥箱的管制相对温湿度为 10 15 常用的被动元器件 PassiveDevices 有 电阻 电容 电感 或二极体 等 主动元器件 ActiveDevices 有 电晶体 IC等 16 常用的SMT钢板的材质为不锈钢 17 ESD的全称是Electro staticdischarge 中文意思为静电放电 18 静电电荷产生的种类有摩擦 分离 感应 静电传导等 静电电荷对电子工业的影响为 ESD失效 静电污染 静电消除的三种原理为静电中和 接地 屏蔽 19 英制尺寸长x宽0603 0 06inch 0 03inch 公制尺寸长x宽3216 3 2mm 1 6mm 20 设计电路中基本标识 TOP 顶层走线BOT底层走线层 SMT顶层锡膏 SMB 底层锡膏SPT顶层助焊 SPB底层助焊 SST顶层丝印 SSB底层丝印 21 ECN中文全称为 工程变更通知单 SWR中文全称为 特殊需求工作单 ECR中文全称为 工程变更申请单22 S的具体内容为整理 整顿 清扫 清洁 素养 23 QC七大手法中 鱼骨图强调寻找因果关系24 品质政策为 全面品管 贯彻制度 提供客户需求的品质 全员参与 及时处理 以达成零缺点的目标 25 品质三不政策为 不接受不良品 不制造不良品 不流出不良品 26 QC七大手法中鱼骨查原因中 M1H分别是指 中文 人 机器 物料 方法 环境 27 锡膏的成份包含 金属粉末 溶济 助焊剂 抗垂流剂 活性剂 按重量分 金属粉末占85 92 按体积分金属粉末占50 28 钢网制作注意事项 A是否有防桥接 是否防锡珠 是否易空焊等针对不同的零件 不同的PAD有不同的开口要求 B厚度的要求一般选用0 08mm或0 1mm 是否有多开口 少开口C拉网是否损坏 D钢网的各个拼版之间和实际的板子是否匹配29 钢网有专用的张力测试仪啊 一般最少是30N cm2如果张力不够了需要重新粘贴钢网边的网膜 不过这比较困难也会影响印刷效果 一般选择报废 也可以找供应商修理 30 钢网张力要求是测试5个点 中间一点 钢网四周选4点 这4个点要是钢片上 离崩紧胶或网5厘米 31 丝印 符号 为272的电阻 阻值为2700 阻值为4 8M 的电阻的符号 丝印 为485 32 铬铁修理零件热传导方式为 传导 对流 33 PCBA板在分板时需注意板边与电子元件间距 不可损坏电子元件 可用分析机进行分割 34 贴片电阻 电容元件按尺寸分 0402 0603 0805 1206 一般用英制 37 公制与英制尺寸对比表1inch 2 54换算公式 38 助焊剂在恒温区开始挥发进行化学清洗动作 39 理想的冷却区曲线和回流区曲线镜像关系 40 回流焊曲线为升温 恒温 回流 冷却曲线 41 我们现使用的PCB材质为FR 4 即玻璃纤维板42 产品按环保可分有铅和无铅 43 钢网制作激光切割是可以再重工的方法 44 恒温烙铁温度340 380 45 PCB板按贴片面可分单面贴片和双面贴片 46 PCB板按布线方式可分单层布线 双层布线 三层布线 多层布线 47 DIP代表直插 或双列直插 是smt的后续工作 48 红胶起到固定作用 不导电 锡膏是又固定作用又导电 49 SMT一般钢板开孔要比PCBPAD小4um可以防止锡球不良之现象 50 按照 PCBA检验规范 当二面角 度时表示锡膏与波焊体无附着性 51 IC拆包后湿度显示卡上湿度在大于30 的情况下表示IC受潮且吸湿 52 锡膏成份中锡粉与助焊剂的重量比和体积比正确的是90 10 50 50 53 早期之表面粘装技术源自于20世纪60年代中期之军用及航空电子领域 54 目前我司锡线规格无铅合金比例 锡 99 3Sn 0 7Cu 铜 直径0 8mm 55 常见的带宽为8mm的纸带料盘送料间距为4mm 56 在1970年代早期 业界中新门一种SMD 为 密封式无脚芯片载体 57 SMT是从厚 薄膜混合电路演变发展而来的 美国是世界上SMD和SMT最早起源的国家58 SMT机器品牌中速机 YAMAHA 雅马哈 JUKI 日本重工 SAMSUNG 三星 I PULSE Tenryn 天龙 高速机 FUJI 富士 KME PANASERT 松下 SIEMENS 西门子 SONY 索尼 SANYO HITACHI 三洋 日立 Universal 环球 等品牌59 SMT的PCB定位方式有 真空定位 机械孔定位 双边夹定位及板边定位 60 SMT使用量最大的电子零件材质是陶瓷 61 回焊炉温度曲线其曲线最高温度235 245 最适宜 62 锡炉检验时 无铅锡炉的温度245 265 较合适 63 SMT零件包装其卷带式盘直径13寸 7寸 64 钢板的开孔型式方形 三角形 圆形 星形 本磊形 65 目前使用之计算机边PCB 其材质为 玻纤板 66 PDCA又称为 戴明环 含义P Plan 计划 D Do 执行 C Check 检查 A Action 行动67 以松香为主之助焊剂可分四种 RSA 强活性 RA 活性 RMA 中等活性 R 无活性68 SMT段排阻有无方向性 无 69 目前市面上售之锡膏 实际只有4小时的粘性时间 70 ECRS分析法 即取消 Eliminate 合并 Combine 调整顺序 Rearrange 简化 Simplify 71 BGA的全称是BallGridArray 球栅阵列结构的PCB 它是集成电路采用有机载板的一种封装法 72 目前BGA其锡球0 4mm 球径误差 0 010mm73 BGA本体上的丝印包含厂商 厂商料号 规格和Datecode LotNo 等信息74 BGA特点 封装面积减少 功能加大 引脚数目增多 PCB板溶焊时能自我居中 易上锡 可靠性高 电性能好 整体成本低等特点 有BGA的PCB板一般小孔较多 75 钢板的制作方法 雷射切割 电铸法 化学蚀刻 76 回焊炉的温度按 利用测温器量出适用之温度 77 回焊炉之SMT半成品于出口时其焊接状况是零件固定于PCB上 78 现代质量管理发展的历程 TQC TQA TQM 79 ICT测试是针床测试 80 ICT之测试能测电子零件采用静态测试 81 焊锡特性是融点比其它金属低 物理性能满足焊接条件 低温时流动性比其它金属好 82 回焊炉零件更换制程条件变更要重新测量温度曲线 83 SMT机器按运行速度可分为 低速机 中速机 高速机 84 锡膏测厚仪是利用Laser光测 锡膏度 锡膏厚度 锡膏印出之宽度 85 SMT零件供料方式有 振动式供料器 盘状供料器 卷带式供料器 86 SMT设备运用哪些机构 凸轮机构 边杆机构 螺杆机构 滑动机构 87 目检段若无法确认则需依照何项作业 BOM 厂商确认 样品板 88 SMT常见之检验方法 目视检验 X光检验 机器视觉检验 AOI ICT FT 89 回焊机的种类 热风式回焊炉 氮气回焊炉 laser回焊炉 红外线回焊炉 90 SMT零件样品试作可采用的方法 流线式生产 手印机器贴装 手印手贴装 91 常用的MARK标志形状有 圆形 十 字形 正方形 菱形 三角形 万字形 92 SMT段因回流温度曲线设置不当 可能造成零件微裂的是预热区 冷却区 93 SMT段零件两端受热不均匀易造成 空焊 偏位 墓碑 94 SMT零件维修的工具有 烙铁 热风拔取器 吸锡枪 镊子 95 QC分为 IQC IPQC FQC OQC 96 高速贴片机可贴装电阻 电容 IC 晶体管 97 静电的特点 小电流 受湿度影响较大 98 AOI表示自动光学检查 为高速高精度光学影像检测系统 运用机器视觉做为检测标准技术 作为改良传统上以人力使用光学仪器进行检测的缺点 99 AOI可检测的错误类型 刷锡后贴片前 桥接 移位 无锡 锡不足 贴片后回流焊前 移位 漏料 极性 歪斜 脚弯 错件回流焊或波峰焊后 少锡 多锡 无锡短接锡球漏料 极性 移位脚弯错件 100 贴片机应先贴小零件 后贴大零件 101 品质的真意就是第一次就做好 102 SMT零件依据零件脚有无可分为LEAD 有引脚如 桥堆 与LEADL