SMT工艺与制程

1、SMT 工艺与制程SMT 生产环境二 生产排序三 焊膏部分四 胶水部分五 组件 (SMD) 的基本知识六 PCB 板的基本要求七 SMT 基本工艺、制程文件唐海2013/4/29一 SMT 生产环境1. 无尘 :SMT 设备气动部件很多 ,清洁的环境有利于气路的顺畅 ,与稳定运行 ; SMT 贴片设备的组件认识系统主要为相机识别或激光识别 ,它们镜头是否清 洁无尘直接影响到设备的装着率和贴片精度 ;SMT 设备的功率电器部件较多 ,无尘与良好的通风环境能保证其寿命 ; 无尘能保证 PCB 板的清洁 ,保证印刷质量与点胶质量； 无尘的其体等级要求根据生产品的类型与精度要求来确定。2. 温度:(2

2、0-28 C )设备的机械、电器部件在高速、长时间运转下都会发热 , 要较低的环境温度保证其正常运行 ; 在此温度范围内能保证锡膏的性能与点胶的质量 ; SMT 的作业人员为防静电而穿了防静电衣帽 ,需要合适的温度环境 .3. 湿度:( 40-70%RH ) 湿度对静电的影响非常大 ;湿度对锡膏的印刷有很大影响；湿度对设备机械、电器部件有影响.4. 防静电:A.静电 物质由于受外力的作用，会产生电子的得失，物质中电子的 得失破坏了电平衡，产生了静电静电能击穿很多电子器件，是IC等电子器件的 头号杀手.B.影响静电的产生因素物质的材料特性，有的容易产生静电，有的不容易产生静电； 物质摩擦的作用力

3、的大小与方向；环境湿度会影响静电产生的大小，越干燥,越易产生静电； 环境空间的交变电场，磁场也是产生静电的重要来源.C.静电的防护所有元器件的操作都必需在静电安全工作台上进行；SMD采用防静电包装，SMD物料仓要有更严的防静电保护；SMT的作业人员必须有静电防护，穿防静电工作服或戴防静电手腕带，接 触芯片时避免接触它的引脚或端子，根据要求再作静电防护；SMT的各种设备必须有良好的防静电保护，做防静电油漆，加防静电皮，和 设备良好的接地；控制好SMT生产环境的湿度,工作场地做防静电油漆，加防静电地皮； PCBA的存放与搬运也要注意防静电，用防静电胶盆等来装PCB .5. 通风:SMT回流焊会排出

4、很多废气，需要良好的通风保持生产环境.6. 照明:方便目检员检测半成品，作业人员观察与作业.7. 振动:小的振动有利于保护贴片精度，设备的正常使用.8. 地板的承载能力:SMT设备一般都有较大振动，如果生产车间不在一楼应 考虑楼板的承受能力和防止共振.9. 设备的布局：主要考虑设备的振动是否会相互影响，是否方便作业与正体的 美观,产品的升级伴随的辅助设备的增加.二生产排序1. 先生产锡膏面，再生产胶水面2. 先生产少料面，再生产多料面3. PCB*胶水贴回焊炉目检ICTIPQC4. PCB *印屈一* IPQC抽 一*贴片一* IPQC抽检一*回焊炉IPQC ICT 目检三焊膏部分有铅焊膏有铅

5、焊膏的组成与其对性能的影响1. 锡铅合金锡球(Solder Ball)比重85-90% :合金锡球比重高低将会影响焊点锡量的多少与爬升性，因 为焊接时锡球合金不会挥发，相同体积的锡膏膜，锡铅合金球的比重越高 焊点就会越饱满。球径25-55um :生产机板上的最小印刷间距决定了被选用锡膏锡球球径 的范围。一般要求球径要小于最小印刷间距的1/3。如球径太大在印刷时网孔易堵塞，锡膏粘度会变小，不易均匀涂布；球径太小易塌边，锡球易氧化， 焊接时易起锡珠.锡铅比63/37 :锡球的锡铅比例将决定锡膏的熔点,Sn/Pb为63/37的锡膏 熔点约为183 C,近年来由于环保的要求多用无铅锡球.2. 助焊剂

6、(Flux )比重 9 12%一般在10%左右种类 RSA、RA、RMA、R 现一般采用RMA型RMA 弱活化性卤素含有量小于0.5%。，腐蚀性很小作用与要求：清除PCB表面PAD上的氧化层，并保护其不再被氧化.降低焊接中焊料的表面张力，促进焊料的流动与分散. 加强了锡膏的润湿性.要求助焊剂无腐蚀，低残留，免清洗.3. 粘度、流变动调节剂，溶剂(Solve nt )* 比重 2-3%*粘度调节剂控制锡膏的粘度与沉积特性，是影响粘度的主要因素。影响粘度的其它因素：I锡球颗粒外形尺寸与形状，外形尺寸越小粘度就越 大；n助焊剂所占锡膏的比重，含有助焊剂越多，粘度就小； 皿锡球颗粒的形状越圆，粘度越大

7、粘度对印刷质量的影响： 粘度太大 : 不易穿过网孔 ,不利脱网 ,印出的线残 缺不全,滚动性差 . 粘度太小 : 易流淌和塌边 ,影响印刷的分辨变率和线条的平整 性,不利于组件的贴片 .一般的粘度要求： 生产普通 SMD 时要求粘度 500 900Pa.S ； 生产细间距 SMD 时要求粘度 800-1200Pa.S* 流变动调节剂 在焊接时，调节锡水的流动，保证焊接质量* 溶剂 保证锡膏润湿性 ,改变锡膏的存贮期限 . 要求其沸点较高 ,常温下不易挥发 , 在 Reflow 中快速挥发 .锡膏选用的性能检查项目1. 印刷前贮存稳定性粘度测试2.印刷时脱网性 滚动性 塌边性润湿性 连续印刷性3

8、.焊接后光泽度 （ 低助焊剂残留 ）爬升性 （ 焊点爬升高 ）光滑性 （ 加工美观性 ）最佳条件下的锡珠情况最佳条件下的短路、虚焊情况4. 焊点电气项目 焊接强度焊点的导通性焊点与焊点的绝缘性 抗腐蚀性锡膏的选用依据1 焊点质量主要 焊点的爬升性 焊点的光泽度 短路情况 空焊情2 印刷质量主要 脱网性 塌边性 连续印刷性3 采购价格 考虑锡膏的性能价格比4 采购周期 从定货到到货所需的时间，最好是国内采购，不需报关5 售后服务情况锡膏的保存条件：低温冷藏210 C，保存期不超过3个月，使用时先进先出锡膏的使用准备 : 先回温 48 小时, 拌 35 分钟回温：锡膏的保存为低温冷藏 如不回到室温

9、就生产，易使锡膏周围的水蒸 汽液化，而吸收水分，破坏锡膏的组成，影响锡膏的性能；锡膏品牌不同回温 时间稍有差异，最佳的回温时间可咨询供应商搅拌：锡膏长期存放，由于组成成份的比重不同而分层，搅拌有利于锡膏成 份的均匀，控制好锡膏的粘度，便于印刷；锡膏品牌不同搅拌时间稍有差异，最佳的搅拌时间可咨询供应商；也有些锡膏不用机器搅拌钢网（Stencil ）1. 加工方式化学蚀刻激光加工便宜精度差价格适中精度较好现普遍采用 加工费高周期长易脱网精度好(Etchi ng )(Laser)(Additive )W/ L = 5DH = 3D2.钢网的制作对锡膏印刷的影响（主要考虑锡球的流入与脱网）D的关系*

10、STENCIL的厚度：决定了锡膏的涂布量 比例.*网孔的开口比例：起到锡量的调控作用。(0.12mm /0.15mm ) 影响开口为减少空焊，有些地方要加大 开口；为减少短路或起锡珠，部分组件相应于PAD的尺寸缩小开孔.*网孔的开口形状：为了便于锡膏膜的脱网，减少网孔残留锡膏，网孔应 尽量保证面积的情况下减小其周长，方形网孔四角倒圆角R（0.2mm），IC焊盘两端做成半圆。*为确保印刷精度，网上应有3.钢网制作要求与指针要求：A.开孔的位置精度C.孔壁的粗糙度 E.钢网的张力要求指标：A.框架尺寸C.模板材料E.定位边或定位孔Mark点，通常采用半刻方式.B.开孔尺寸的精度D.孔壁呈小梯形（有

11、利于锡膏的脱网）B.模板在框架中的位置和方向D.模板厚度F. Mark 点例：松下SPP印刷机钢网制作标准一外框尺寸电铸加工宽 600mm X长550mm二 Stencil 厚度选择 如有 IC Pitch 0.5mm 的元件 Stencil 厚度选用 0.12mm 如有 CSP Pitch 1.0mm 的元件 Stencil 厚度选用 0.12mm 无上述元件的 Stencil 厚度选用 0.15mm三 制作方式IC Pitch 0.5mm 的元件位置采用 ElectropolshCSP Pitch 1.0mm 的元件位置采用 Electropolsh四 开口形状Chip 元件等四方直角焊盘

12、 网孔四直角均做成 R=0.2mm 的倒角 如图 1 SOP QFP 等长方形焊盘 网孔两端开成 P= Pitch/2 的半圆 如图 2 CSP 元件 如 CSP Pitch = 0.5mm ）元件按焊盘宽度、长度 100%开孔SOP ，QFP （Pitch= 1.0mm ） 元件按焊盘面积 115% 开孔BGA/CSP （PitchNIN为整数单位:mm2.管装STICK3.盘装TARY包装带的宽度 W组件与组件的距离托盘的热温度可达125 C，不超过140 C4. 散装 BULKSMT组件的认识 标准的Chip电阻、电容、电感按照外形尺1005 型(L /V: 1.0 0.5英制0402

13、)1608 型(L V: 1.6 0.8英制0603 )2125 型(L XW:.2.0 X1.25英制0805 )3216 型(LXW: 3.2 1.6英制1206 )3025 型(LXW :3.0 X2.5 )4532 型(LXW: 4.5 X3.2 )2. 异形组件电容 A. Ta ntalum Capacitor钽电容B. AI Electrolytic Capacitor电解电容电阻C. Trimmer ResistorA. Trimmer ResistorB. Chip Resistor Network可调电容 可调电阻 网络电阻连接器Conn ector二极管A. MELF 圆柱

14、形二极管 3.5 X?1.452.0 X?1.25B. 贴片形二极管,发亮二极管三极管A. 三个引脚的三极管本体:B. 四个引脚的三极管C. 功率三极管2.8 X1.62.0 X1.2SOP( Small Outline Package ) 小形的外形圭寸装IC,引脚向本体两边L形延伸. 常见封装宽度 5.729.5311.43SOJ( Small Outline J-Lead Package )小形的外形圭寸装IC,引脚向本体底侧J形弯曲.L形脚J形脚QFP( Quad Flat Package )四方扁平封装IC,引脚向本体四边L形延伸. PLCC( Quad Flat Package )

15、四方扁平封装IC,引脚向本体底侧J形弯曲.引脚间距:PITCH1.00.80.640.50.40.3引脚宽度:WIDTH0.40.350.290.210.160.1对应的PAD宽度：0.50.40.350.250.2钢网网孔的宽度：建议与引脚宽度一致BGA/CSP 一种高密度的IC,没有引脚端子在本体下成球形列阵分布BGA/CSP的一些主要参数焊球间距1.51.271.00.80.65球的直径0.740.650.50.4常见厚度2.35/2.152.431.7/1.2/1.01.0以上单位:mm六PCB板的基本要求1. SMT生产对PCB的要*PWB长、宽设计的参考资料未加工的PWB原材料的面

16、积一般有两种数量345678910V长297237197168147130117数量宽3302471971631391221089742471216202428323640519715202530354045506163182430364248546071392128354249566370上表适用于规则的PWB* PWB的厚度玻璃纤维的PWB的厚度有2.0 , 1.6 , 1.2 , 1.0 , 0.8之分纸纤维PWB推 荐厚度为1.62. 定位孔的要求*孔径根据生产设备的要求分为 ?3.1 ）.1?4.1 ）.1;*孔中心与两边的距离为5 0.1;*左边定位孔这圆孔，右边定位孔为长条孔，条

17、孔长度约为4.5 m*在生产过程中为防止PCB板的流入方向错误，建议PCB只保留一边的定 位孔.3. Mark点的要求* Mark外形、尺寸： 推荐以圆形、尺寸为?1为准I* Mark的背景：与背景（周围3mm内）的反差越大越好 为保护其不受损坏，外围（3mm处）要有保护|*Mark的位置：它的中心位置到 PWB的板边最小距离为6mm，到定位孔的最小距离为3mm* IC Mark : 0.5PITCH 以下的组件要有 IC Mark , 一般选用?0.8 Mark* Mark平整,光亮，图形标准.4. 高平整、高光洁度PWB应非常平整，变形小于PCB对角线长度的3%。%* PWB上的PAD光亮

18、平整,无氧化.5. 电气特性*良好的绝缘特性.*良好高速的传输特性.6. 高温特性*优好的导热性 以便集成电路在工作时热量的扩散，降低其温度；PCBA 的生产过程中在通过回焊炉时以便板面的组件均匀升温 .优好的耐热性 PWB的耐热必需能达到260 C 10S以上，以便正常温度曲线过炉时不会损坏.*高温后小的弯曲，变形.7. 丝印层清晰无误8. PAD尺寸标准，光洁 组件PAD的尺寸K=0.25L:组件长度1.CHIP组件的PAD尺寸A: PAD宽度B: PAD长度G: PAD间隙H:组件的厚度W:组件宽度T:组件电极宽度电阻：A=W K电容：A=W K组件尺寸PAD尺寸（锡膏）PAD尺寸（胶水

19、）10051.00.350.5无16080.8 0.80.9较左图多0.4半圆B=H + T+ KB=H + T KG=L 2T KG=L 2T K21251.00.951.25较左图多0.5半圆1608/21250.90.851.25较左图多0.5半圆32161.21.6 |1.6 较左图多0.8半圆钽电容，Chip型二极管，PAD按上公式计算MELF型二极管D:二极管的直径A=D KB=D + T + K G=L 2K-2T推荐数据：3.5 X?1.45 型 A=1.0 1.2B=1.2 1.5G=2.4 2.81.21.22.8*如果是胶水生产艺，G的值稍稍取大一点，防止在波峰焊中掉料S

20、OT三极管 -1 2.9 3.14 3.83-2.70.7-0.9*如果是胶水生产艺，最好在1与2号PAD之间加一漏气孔SOP/QFP 型 ICPAD的长度L根据IC引脚与PCB接触部分的长度内外扩展0.36PAD的宽度 W为IC引脚宽度1.2倍左右MarkW1 W1L0L2L1隹荐PAD尺寸以下单位：mmPAD的Pitch组件的尺寸PAD尺寸（锡膏）PAD尺寸（胶水）Pitch (mn)TWL0W1L1L2W1L1L20.80.150.350.80.40.80.60.40.70.60.650.150.290.80.350.80.50.350.70.50.50.150.210.50.251.2

21、0.60.40.120.160.50.21.50.8L0档数据种类较多上面数据只是一例L1的数据长一点，可方便手焊组件与维护不良焊点0.4/0.5 mm Pitch的PAD尺寸还可以延长L1/L2的值来防止空焊BGA/CSPPAD 的 Pitch 等于 BGA/CSP 的 PitchPAD的直径为BGA/CSP的球径的1.1倍左右四个角的PAD的直径应稍大一点，为球径的1.2倍左右PAD草图BGA/CSP要有安装Mark元件平面图四角的焊盘加大，以便兀件稍有偏斜，也保证焊接质量隹荐PAD尺寸以下单位：mm元件Pitch锡球直径PAD直径1.50.740.81.270.650.71.00.50.

22、550.80.40.45七SMT基本工艺、制程文件为保证SMT部门正常运转,SMT每道工艺环节必须要有工艺标准，每个工位 必须有作业指导书或相应的支持文件，明确、严格的过程控制标准和半成品检测标 准及完整的品质控制程序.工艺标准：根据所生产产品对工作环境、生产设备作要求；再根据工作环境、 生产设备对采购、研发、生产到保存作一系列的规定；对生产辅料的选用依据、标准、保管加以明确的说明；对需要的辅助工具及使用时的注意事项加以说明；工作 流程的排序；对物料及包装、PCB板的设计作一些要求.此类文件将作为采购、设计的参考依据.SMT需要制定的标准 生产环境的标准 半成品检测标准 生产辅料的选用标准 钢

23、网的制作标准 工装夹具的制作标准PCB板的设计标准物料型号,包装的最佳选用标准温度曲线的设定标准生产设备的保养标准作业指导书:对作业的步骤；作业的品质标准；作业的注意事项；作业使用的工具及其使用方法与参数设定；作业所需辅料的型号、用量、使用注意事项；对作 业所需的温度、时间、速度、力度、频率等生产条件参数作详细的要求说明 临时的工作工位也需要临时的作业指导书，此类文件是指导员工高效正确的作业，说到 的一定要做到，为说明性文件.SMT常用的作业指导书生产辅料的保存作业指导书锡膏的搅拌作业指导书锡膏印刷作业指导书 设备操作作业指导书 目检作业指导书 温度曲线测试作业指导书 手动台印锡膏作业指导书胶

24、水涂布作业指导书 上换料作业指导书 ICT 作业指导书 BGA/CSP 烘考作业指导书 钢网清洗作业指导书不良品返修作业指导书制程文件 : 为保护质量 ,在每个生产环节后对本环节的品质要求 ,条件参数 ,性能参数加以说明控制的文件 .此类文件一般都由 IPQC 来稽查 ,是一种控制性文 件.SMT 需要的制程文件 物料的管理程序 胶水板的生产制程 新机的试产程序 ECN 的执行程序 配件的管理程序辅料的管理程序 锡膏板的生产制程 运用程序的管理 钢网的管理程序 工装夹具的管理程序胶水板的生产工艺较为简单 ,根据组件的外形大小选用合适的点胶嘴型号 .控 制好胶水的用量 ,胶水太大易溢胶 ,IC

25、、三极管等组件容易引脚上浮 ;太小组件将会 偏移且推力不够 .锡膏板的生产工艺相对来说较为复杂 ,从现今的设备性能来看主要问题出在 印刷质量与回焊炉上 ,由于锡膏在印刷过程中不但的变化 ,回焊炉的温度惯性较大 和易受环境的影响 ,所以应加强控制 .锡膏板的一些常见不良的分析一. 短路 /锡桥 (Short On Pin )造成原因 : 1.印刷机造成A.锡膏印刷太厚B. 锡膏印刷位置偏移C. 锡膏印刷连锡2片机造成D.锡膏活性不良或已过期A.组件装着位置偏移B. 组件装着高度不对，打烂锡膏3. 回焊炉造成 A .回流区时间段时间太长B. 预热区时间段时间太长二. 直立 /墓碑 ( Tombst

26、one )1. 印刷机：A.印刷时两PAD锡量多少不均匀,在回流区中,两PAD上的锡膏不能同时熔化B. 锡膏印刷位置偏移C 刮刀不平已磨损或刮刀受力不均匀D 锡膏使用前搅拌不充分，锡膏中的助焊剂分布不均匀2. 贴片机：A.组件装着位置偏移3. 回焊炉: A .预热区时间太短 ,两 PAD 上的温度不一致 ,未能同时进入回流区B.回流区时间太短，两PAD上的锡膏不能同时熔化,内敛力没能相互抵消，增加温度曲 线中183 C以上时间段的时间C 从恒温区进入回流区的温差太大，恒温区温升过快三. 锡球/锡珠 ( Solder Ball )1. 印刷机：A.锡膏印刷过厚B. 锡膏涂布面积太大(大电容，三极

27、管等)C. 锡膏使用前回温不够或有水分D. 锡膏中的活性剂不稳定易挥发 EPCB 板太脏2. 贴片机 ： A.Nozzle 选用太大或吸着位置太偏 ,安装组件时吹气而把锡膏吹烂3. 回焊炉 ： A. 预热区时间太短B 恒温区与回焊区的温差太大四 .偏位 ( Part Shift )1. 印刷机：A.锡膏印刷太薄不能正常粘住组件B. 锡膏印刷位置偏移C. 锡膏使用时间较长，润湿性差，粘度已降低D 锡中的助焊剂比重太高，在回常流焊过程中焊剂的流动导致组件偏移2. 贴片机：A.贴片位置有偏移或角度B. 组件认识系统太脏或零件资料参数有误C. 组件安装高度太高或太低五.反白1.贴片机：A.来料不良B.

28、 Cassette 上料胶带的绕法不对C. Cassette 上到车架上的位置处有组件或异物D. Cassette 不良六 .侧立 ( Side Stand )1.贴片机：A.零件资料厚度设置过大或尺寸允许率过大B. 组件吸取的位置太偏 七 .漏件 （ Miss Comp ）1. 印刷机：A.组件印刷位置的网孔被堵塞 （同一位置）B. 锡膏膜太薄太干 ,无法粘住组件2. 贴片机 ： A .轨道上有组件造成贴装高度不对 （ 较多漏件 ）B. 组件识别相机镜头、反射镜太脏C. Nozzle 或 Inner shaft 堵塞,吸着组件真空不够八.空焊/虚焊 （ No Solder ）空焊:A.来料不良,引脚或电极