表面贴装工程介绍

1、目目 录录什么是什么是SMASMA？SMTSMT工艺流程工艺流程Screen PrinterScreen PrinterMOUNTMOUNTREFLOWREFLOWAOIAOIESDESDWAVE SOLDERWAVE SOLDERSMT TesterSMT TesterSMA CleanSMA CleanSMT Inspection spec.SMT Inspection spec.SMA IntroduceSMA(Surface Mount Assembly)的英文缩写，中文意思是 外表贴装工程 。是新一代电子组装技术，它将传统的电子元器件压缩成为体积只有几十分之一的器件。 外表安装不是一

2、个新的概念，它源于较早的工艺，如平装和混合安装。 电子线路的装配，最初采用点对点的布线方法，而且根本没有基片。第一个半导体器件的封装采用放射形的引脚，将其插入已用于电阻和电容器封装的单片电路板的通孔中。50年代，平装的外表安装元件应用于高可靠的军方，60年代，混合技术被广泛的应用，70年代，受日本消费类电子产品的影响，无源元件被广泛使用，近十年有源元件被广泛使用。SMA Introduce什么是什么是SMASMA？Surface mountThrough-hole与传统工艺相比与传统工艺相比SMASMA的特点：的特点：高密度高密度高可靠高可靠小型化小型化低成本低成本生产的自动化生产的自动化SM

3、A IntroduceSMTSMT工艺流程工艺流程一、单面组装：一、单面组装： 来料检测来料检测 = = 丝印焊膏点贴片胶丝印焊膏点贴片胶= = 贴片贴片 = = 烘干固化烘干固化= = 回流焊接回流焊接= = 清洗清洗 = = 检测检测 = = 返修返修 二、双面组装；二、双面组装； A A：来料检测：来料检测 = PCB = PCB的的A A面丝印焊膏点贴片胶面丝印焊膏点贴片胶= = 贴片贴片 = = 烘干固化烘干固化 = A = A面回流焊接面回流焊接 = = 清洗清洗 = = 翻板翻板= PCB= PCB的的B B面丝印焊膏点贴片胶面丝印焊膏点贴片胶= = 贴片贴片 = = 烘干烘干

4、= = 回流焊接回流焊接 最好仅对最好仅对B B面面 = = 清洗清洗 = =检测检测 = = 返修返修 此工艺适用于在此工艺适用于在PCBPCB两面均贴装有两面均贴装有PLCCPLCC等较大的等较大的SMDSMD时采用。时采用。 最最根底的东西最最根底的东西SMA IntroduceB：来料检测 = PCB的A面丝印焊膏点贴片胶= 贴片 = 烘干固化= A面回流焊接 = 清洗 = 翻板= PCB的B面点贴片胶 = 贴片 = 固化 = B面波峰焊 = 清洗 = 检测 = 返修 此工艺适用于在PCB的A面回流焊，B面波峰焊。在PCB的B面组装的SMD中，只有SOT或SOIC28引脚以下时，宜采用

5、此工艺。 三、单面混装工艺： 来料检测 = PCB的A面丝印焊膏点贴片胶= 贴片 = 烘干固化=回流焊接 = 清洗 = 插件 = 波峰焊 =清洗 = 检测 = 返修 SMT工艺流程SMA Introduce四、双面混装工艺： A：来料检测 = PCB的B面点贴片胶 = 贴片 = 固化 = 翻板 = PCB的A面插件 = 波峰焊 = 清洗 = 检测 = 返修 先贴后插，适用于SMD元件多于别离元件的情况 B：来料检测 = PCB的A面插件引脚打弯= 翻板 = PCB的B面点 贴片胶 = 贴片 = 固化 = 翻板 = 波峰焊 = 清洗 = 检测 = 返修 先插后贴，适用于别离元件多于SMD元件的情

6、况 C：来料检测 = PCB的A面丝印焊膏 = 贴片 = 烘干 = 回流焊接 = 插件，引脚打弯 = 翻板 =PCB的B面点贴片胶 = 贴片 = 固化 = 翻板 = 波峰焊 = 清洗 = 检测 = 返修 A面混装，B面贴装。 SMT工艺流程SMA IntroduceD：来料检测 = PCB的B面点贴片胶 = 贴片 = 固化 = 翻板 = PCB的A面 丝印焊膏 = 贴片 = A面回流焊接 = 插件 = B面波峰焊 = 清洗 = 检测 = 返修 A面混装，B面贴装。先贴两面SMD，回流焊接，后插装，波峰焊 E：来料检测 = PCB的B面丝印焊膏点贴片胶= 贴片 = 烘干固化= 回流焊接 = 翻板

7、 = PCB的A面丝印焊膏 = 贴片 = 烘干 = 回流焊接1可采用局部焊接= 插件 = 波峰焊2 如插装元件少，可使用手工焊接= 清洗 = 检测 = 返修 A面贴装、B面混装。SMT工艺流程Solder pasteSqueegeeStencilSTENCIL PRINTINGScreen PrinterScreen Printer 的根本要素：Solder (又叫锡膏 经验公式：三球定律 至少有三个最大直径的锡珠能垂直排在模板的厚度方向上 至少有三个最大直径的锡珠能水平排在模板的最小孔的宽度方向上 单位： 锡珠使用米制Micron)度量，而模板厚度工业标准是美国的专用 单位Thou.(1m=

8、1*10-3mm,1thou=1*10-3inches,25mm1thou) 判断锡膏具有正确粘度的一种经济和实际的方法： 搅拌锡膏30秒，挑起一些高出容器三，四英寸，锡膏自行下滴， 如果开始时象稠的糖浆一样滑落，然后分段断裂落下到容器内 为良好。反之，粘度较差。 SMA IntroduceSMA IntroduceScreen Printer锡膏的主要成分：成 分焊料合金粉末助焊剂主 要 材 料作 用 Sn/PbSn/Pb/Ag 活化剂增粘剂溶 剂摇溶性附加剂 SMD与电路的连接 松香，甘油硬脂酸脂盐酸，联氨，三乙醇酸 金属表面的净化 松香，松香脂，聚丁烯净化金属表面，与SMD保持粘性丙三醇

9、，乙二醇对焊膏特性的适应性Castor石腊（腊乳化液）软膏基剂防离散，塌边等焊接不良SMA IntroduceSqueegee(又叫刮板或刮刀菱形刮刀拖裙形刮刀聚乙烯材料或类似材料金属10mm45度角SqueegeeStencil菱形刮刀Screen Printer拖裙形刮刀SqueegeeStencil45-60度角SMA IntroduceSqueegee的压力设定：第一步：在每50mm的Squeegee长度上施加1kg的压力。第二步：减少压力直到锡膏开始留在模板上刮不干净，在增加 1kg的压力第三步：在锡膏刮不干净开始到挂班沉入丝孔内挖出锡膏之间 有1-2kg的可接受范围即可到达好的印制

10、效果。Screen PrinterSqueegee的硬度范围用颜色代号来区分： very soft 红色 soft 绿色 hard 蓝色 very hard 白色SMA IntroduceStencil (又叫模板）：StencilPCBStencil的梯形开口Screen PrinterPCBStencilStencil的刀锋形开口激光切割模板和电铸成行模板化学蚀刻模板SMA IntroduceScreen Printer模板制造技术 化学蚀刻模板电铸成行模板激光切割模板简 介优 点缺 点在金属箔上涂抗蚀保护剂用销钉定位感光工具将图形曝光在金属箔两面，然后使用双面工艺同时从两面腐蚀金属箔通过

11、在一个要形成开孔的基板上显影刻胶，然后逐个原子，逐层地在光刻胶周围电镀出模板直接从客户的原始Gerber数据产生，在作必要修改后传送到激光机，由激光光束进行切割成本最低周转最快形成刀锋或沙漏形状纵横比1.5：1提供完美的工艺定位没有几何形状的限制改进锡膏的释放要涉及一个感光工具电镀工艺不均匀失去密封效果密封块可能会去掉纵横比1：1错误减少消除位置不正机会激光光束产生金属熔渣造成孔壁粗糙纵横比1：1模板(Stencil)制造技术:SMA IntroduceScreen Printer模板(Stencil)材料性能的比较:性 能抗拉强度耐化学性吸 水 率网目范围尺寸稳定性耐磨性能弹性及延伸率连续印

12、次数破坏点延伸率油量控制纤维粗细价 格不 锈 钢 尼 龙聚 脂材 质极高极好不吸水30-500极佳差(0.1%)2万40-60%差细高中等好24%16-400差中等极佳（2%）4万20-24%好较粗低高好0.4%60-390中等中等佳（2%）4万10-14%好粗中极佳SMA IntroduceScreen Printer锡膏丝印缺陷分析: 问题及原因 对 策搭锡BRIDGING 锡粉量少、粘度低、粒度大、室温度、印膏太厚、放置压力太大等。通常当两焊垫之间有少许印膏搭连，于高温熔焊时常会被各垫上的主锡体所拉回去，一旦无法拉回，将造成短路或锡球，对细密间距都很危险。提高锡膏中金属成份比例提高到88

13、 %以上。增加锡膏的粘度70万 CPS以上减小锡粉的粒度例如由200目降到300目降低环境的温度降至27OC以下降低所印锡膏的厚度降至架空高度SNAP-OFF，减低刮刀压力及速度加强印膏的精准度。调整印膏的各种施工参数。减轻零件放置所施加的压力。调整预热及熔焊的温度曲线。SMA Introduce问题及原因 对 策2.发生皮层 CURSTING 由于锡膏助焊剂中的活化剂太强,环境温度太高及铅量太多时,会造成粒子外层上的氧化层被剥落所致. 3.膏量太多 EXCESSIVE PASTE 原因与“搭桥相似.防止将锡膏暴露于湿气中.降低锡膏中的助焊剂的活性.降低金属中的铅含量.减少所印之锡膏厚度提升印

14、着的精准度.调整锡膏印刷的参数.锡膏丝印缺陷分析: Screen PrinterSMA Introduce锡膏丝印缺陷分析: Screen Printer 问题及原因 对 策4.膏量缺乏 INSUFFICIENT PASTE 常在钢板印刷时发生,可能是网布的丝径太粗,板膜太薄等原因.5.粘着力缺乏 POOR TACK RETENTION 环境温度高风速大,造成锡膏中溶剂逸失太多,以及锡粉粒度太大的问题.增加印膏厚度,如改变网布或板膜等.提升印着的精准度.调整锡膏印刷的参数. 消除溶剂逸失的条件(如降低室温、减少吹风等。降低金属含量的百分比。降低锡膏粘度。降低锡膏粒度。调整锡膏粒度的分配。SMA

15、 Introduce锡膏丝印缺陷分析: Screen Printer 问题及原因 对 策6.坍塌 SLUMPING 原因与“搭桥相似。7.模糊 SMEARING 形成的原因与搭桥或坍塌 很类似，但印刷施工不善的原因居多，如压力太大、架空高度缺乏等。增加锡膏中的金属含量百分比。增加锡膏粘度。降低锡膏粒度。降低环境温度。减少印膏的厚度。减轻零件放置所施加的压力。增加金属含量百分比。增加锡膏粘度。调整环境温度。调整锡膏印刷的参数。SMA IntroduceScreen Printer在SMT中使用无铅焊料： 在前几个世纪，人们逐渐从医学和化学上认识到了铅PB的毒性。而被限制使用。现在电子装配业面临同

16、样的问题，人们关心的是：焊料合金中的铅是否真正的威胁到人们的健康以及环境的平安。答案不明确，但无铅焊料已经在使用。欧洲委员会初步方案在2004年或2021年强制执行。目前尚待批准，但是电子装配业还是要为将来的变化作准备。无铅焊锡化学成份 48Sn/52In 42Sn/58Bi91Sn/9Zn 93.5Sn/3Sb/2Bi/1.5Cu 95.5Sn/3.5Ag/1Zn 93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu 99.3Sn/0.7Cu95Sn/5Sb 65Sn/25Ag/10Sb96.5Sn/3.5Ag熔点范围 118C 共熔138C 共熔 199C 共熔 218C 共熔218221C2

17、09 212C 227C232240C233C221C 共熔说 明 低熔点、昂贵、强度低 已制定、Bi的可利用关注 渣多、潜在腐蚀性 高强度、很好的温度疲劳特性 高强度、好的温度疲劳特性高强度、好的温度疲劳特性高强度、高熔点好的剪切强度和温度疲劳特性摩托罗拉专利、高强度高强度、高熔点97Sn/2Cu/0.8Sb/0.2Ag 226228C高熔点SMA IntroduceScreen Printer无铅焊接的问题和影响： 无铅焊接的问题 无铅焊接的影响生产成本 元件和基板方面的开发 回流炉的性能问题 生产线上的品质标准无铅焊料的应用问题无铅焊料开发种类问题无铅焊料对焊料的可靠性问题最低成本超出4

18、5%左右高出传统焊料摄氏40度焊接温度提升品质标准受到影响稀有金属供应受限制无铅焊料开发标准不统一焊点的寿命缺乏足够的实验证明SMA IntroduceMOUNT外表贴装对PCB的要求： 第一：外观的要求,光滑平整,不可有翘曲或上下不平.否者基板会出现 裂纹，伤痕，锈斑等不良.第二：热膨胀系数的关系.元件小于3.2*1.6mm时只遭受局部应力，元件 大于3.2*1.6mm时，必须注意。第三：导热系数的关系.第四：耐热性的关系.耐焊接热要到达260度10秒的实验要求，其耐热性 应符合：150度60分钟后，基板外表无气泡和损坏不良。第五：铜铂的粘合强度一般要到达1.5kg/cm*cm第六：弯曲强度

19、要到达25kg/mm以上第七：电性能要求第八：对清洁剂的反响，在液体中浸渍5分钟，外表不产生任何不良， 并有良好的冲载性SMA IntroduceMOUNT外表贴装元件介绍： 外表贴装元件具备的条件 元件的形状适合于自动化外表贴装尺寸，形状在标准化后具有互换性有良好的尺寸精度适应于流水或非流水作业有一定的机械强度可承受有机溶液的洗涤可执行零散包装又适应编带包装具有电性能以及机械性能的互换性耐焊接热应符合相应的规定SMA IntroduceMOUNT外表贴装元件的种类 有源元件陶瓷封装无源元件单片陶瓷电容钽电容厚膜电阻器薄膜电阻器轴式电阻器CLCC ceramic leaded chip car

20、rier陶瓷密封带引线芯片载体DIPdual -in-line package双列直插封装 SOPsmall outline package小尺寸封装QFP(quad flat package) 四面引线扁平封装BGA( ball grid array) 球栅阵列 SMC泛指无源外表 安装元件总称SMD泛指有源表 面安装元件 SMA Introduce阻容元件识别方法1元件尺寸公英制换算0.12英寸=120mil、0.08英寸=80milChip 阻容元件IC 集成电路英制名称公制 mm英制名称公制 mm120608050603040202013.21.650302525121.270.80.

21、650.50.32.01.251.60.81.00.50.60.3MOUNTSMA IntroduceMOUNT阻容元件识别方法2片式电阻、电容识别标记电 阻电 容标印值电阻值标印值电阻值2R25R61026823331045642.2 5.6 1K 6800 33K 100K 560K 0R5 010 110 471 332 223 513 0.5PF 1PF 11PF 470PF 3300PF 22000PF 51000PF SMA IntroduceMOUNTIC第一脚的的识别方法OB36HC081132412厂标型号OB36HC081132412厂标型号OB36HC081132412厂

22、标型号T931511HC02A1132412厂标型号 IC有缺口标志 以圆点作标识 以横杠作标识 以文字作标识正看IC下排引脚的左边第一个脚为“1 SMA IntroduceMOUNT常见IC的封装方式Typical Sample(not to scale)DIP(Dual-in-linePackage)SDIP(Skinny Dual-in-linePackage)SDIP(Shrink Dual-in-line Package)ZIP(Zig-Zag In-linePackage)SOP(Small OutlinePackage)CategoriesPin CountsLead Pitch

23、esmmRemarks8, 14, 16,18, 20, 22, 24,28, 32, 36, 40, 42, 482.54100mil pitch type100mil pitch type30, 42, 641.77870mil pitch typeno image20, 222.5450mil pitch type8, 161.278 to 16-pin SOP20, 24, 28, 401.27SMA IntroduceMOUNT常见IC的封装方式Typical Sample(not to scale)SOP(Small OutlinePackage)SSOPup to 20 pin(

24、Shrink SmallOutlinePackage)more than 20 pinheat-resistantTSOP(1)(Thin SmallOutlinePackage)TSOP(2)(Thin SmallOutlinePackage)RemarksCategoriesPin CountsLead Pitchesmm24 to 40-pin SOP20, 28, 30, 32, 60, 64, 700.65, 0.80,0.95, 1.0024, 28, 32, 40, 441.27Type I, leads onshort side26(20), 26(24), 28,28(24)

25、, 32, 44, 44(40), 48,50, 50(44), 54, 66, 70(64),70, 860.50, 0.65,0.80, 1.27Type II, leads onlong side32, 480.5SMA IntroduceMOUNT常见IC的封装方式Typical Sample(not to scale)QFPStandard type(Quad FlatPackage)Ditto, modifiedleadsHeat resistant type(=64-pin)LQFP(Low ProfileQuad FlatPackage)TQFP(Thin Quad FlatP

26、ackage)SOJ(Small OutlineJ-lead)Two J-lead leadrows1.4mm bodythickness1.20mm bodythickness26, 26(20), 26(24), 28,28(24), 32, 36, 40, 42, 500.80, 1.2744, 48, 64, 80, 100, 120,1280.50, 0.8044, 56, 64, 80, 100, 128,160, 208, 240, 272, 3040.50, 0.65,0.80, 1.00144, 176, 2080.5CategoriesPin CountsLead Pitc

27、hesmmRemarksSMA IntroduceMOUNT检测项目检测项目检测方法检测方法元件：可焊性元件：可焊性润湿平衡实验，浸渍测试仪 润湿平衡实验，浸渍测试仪 引线共面性引线共面性光学平面检查,0.10mm 光学平面检查,0.10mm 贴片机共面检查装置 贴片机共面检查装置 使用性能 使用性能 抽样检查 抽样检查 PCB：尺寸,外观检查阻焊膜质量 PCB：尺寸,外观检查阻焊膜质量 目检，专用量具目检，专用量具焊膜质量焊膜质量翘曲，扭曲翘曲，扭曲热应力测试热应力测试可焊性可焊性旋转浸渍测试，波峰焊料浸旋转浸渍测试，波峰焊料浸渍测试焊料珠测试渍测试焊料珠测试阻焊膜完整性阻焊膜完整性热应力测

28、试热应力测试材料：焊膏：金属百分含量材料：焊膏：金属百分含量加热分离称重法加热分离称重法焊料球焊料球再流焊再流焊粘度粘度旋转式粘度计旋转式粘度计粉末氧化均量粉末氧化均量俄歇分析法俄歇分析法焊锡：金属污染量焊锡：金属污染量原子吸附测试原子吸附测试助焊剂：活性助焊剂：活性铜镜测试铜镜测试浓度浓度比重计比重计变质变质目测颜色目测颜色贴片胶：粘性贴片胶：粘性粘接强度试验粘接强度试验清洗剂：组成成分清洗剂：组成成分气体包谱分析法气体包谱分析法来料检测的主要内容SMA IntroduceMOUNT贴片机的介绍拱架型(Gantry) 元件送料器、基板(PCB)是固定的，贴片头(安装多个真空吸料嘴)在送料器与

29、基板之间来回移动，将元件从送料器取出，经过对元件位置与方向的调整，然后贴放于基板上。由于贴片头是安装于拱架型的X/Y坐标移动横梁上，所以得名。这类机型的优势在于： 系统结构简单，可实现高精度，适于各种大小、形状的元件，甚至异型元件，送料器有带状、管状、托盘形式。适于中小批量生产，也可多台机组合用于大批量生产。 这类机型的缺点在于： 贴片头来回移动的距离长，所以速度受到限制。 SMA IntroduceMOUNT对元件位置与方向的调整方法： 1)、机械对中调整位置、吸嘴旋转调整方向，这种方法能到达的精 度有限，较晚的机型已再不采用。2)、激光识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向，这种

30、方法可实现飞行过程中的识别，但不能用于球栅列陈元件BGA。3)、相机识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向，一般相 机固定，贴片头飞行划过相机上空，进行成像识别，比激光识 别耽误一点时间，但可识别任何元件，也有实现飞行过程中的 识别的相机识别系统，机械结构方面有其它牺牲。 SMA IntroduceMOUNT转塔型(Turret) 元件送料器放于一个单坐标移动的料车上，基板(PCB)放于一个X/Y坐标系统移动的工作台上，贴片头安装在一个转塔上，工作时，料车将元件送料器移动到取料位置，贴片头上的真空吸料嘴在取料位置取元件，经转塔转动到贴片位置(与取料位置成180度)，在转动过程中经过对元

31、件位置与方向的调整，将元件贴放于基板上。 一般，转塔上安装有十几到二十几个贴片头，每个贴片头上安装24个真空吸嘴(较早机型)至56个真空吸嘴(现在机型)。由于转塔的特点，将动作细微化，选换吸嘴、送料器移动到位、取元件、元件识别、角度调整、工作台移动(包含位置调整)、贴放元件等动作都可以在同一时间周期内完成，所以实现真正意义上的高速度。目前最快的时间周期到达0.080.10秒钟一片元件。 这类机型的优势在于：这类机型的缺点在于： 贴装元件类型的限制，并且价格昂贵。 SMA IntroduceMOUNT对元件位置与方向的调整方法： 1)、机械对中调整位置、吸嘴旋转调整方向，这种方法能到达的 精度有

32、限，较晚的机型已再不采用。 2)、相机识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴自旋转调整方向，相 机固定，贴片头飞行划过相机上空，进行成像识别。 SMA IntroduceMOUNT贴片机过程能力的验证： 第一步 ：最初的24小时的干循环，期间机器必须连续无误地工作。第二步：要求元件准确地贴装在两个板上，每个板上包括32个140引脚的玻璃 心子元件。主板上有6个全局基准点，用作机器贴装前和视觉测量系 统检验元件贴装精度的参照。贴装板的数量视乎被测试机器的特定头 和摄像机的配置而定 。第三步：用所有四个贴装芯轴，在所有四个方向：0 , 90 , 180 , 270 贴装元件。 一种用来验证贴装精度的方

33、法使用了一种玻璃心子，它和一个“完美的高引脚数QFP的焊盘镶印在一起，该QFP是用来机器贴装的(看引脚图)。通过贴装一个理想的元件，这里是140引脚、0.025脚距的QFP，摄像机和贴装芯轴两者的精度都可被一致地测量到。除了特定的机器性能数据外，内在的可用性、生产能力和可靠性的测量应该在多台机器的累积数据的根底上提供。 SMA IntroduceMOUNT贴片机过程能力的验证： 第四步：用测量系统扫描每个板，可得出任何偏移的完整列表。每个140引 脚的玻璃心子包含两个圆形基准点，相对于元件对应角的引脚布 置精度为 0.0001，用于计算X、Y和q 旋转的偏移。所有32个 贴片都通过系统测量，并

34、计算出每个贴片的偏移。这个预定的参 数在X和Y方向为 0.003，q 旋转方向为 0.2，机器对每个 元件贴装都必须保持。第五步：为了通过最初的“慢跑，贴装在板面各个位置的32个元件都必须 满足四个测试标准：在运行时，任何贴装位置都不能超出 0.003 或 0.2的规格。另外，X和Y偏移的平均值不能超过 0.0015， 它们的标准偏移量必须在0.0006范围内， q 的标准偏移量必须小 于或等于0.047 ，其平均偏移量小于 0.06 ，Cpk(过程能力 指数process capability index) 在所有三个量化区域都大于1.50。 这转换成最小4.5s 或最大允许大约每百万之3.

35、4个缺陷 (dpm, defects per million)。SMA IntroduceMOUNT贴片机过程能力的验证： 3 = 2,700 DPM4 = 60 DPM5 = 0.6 DPM6 = 0.002DPM 在今天的电子制造中，希望cmk要大于1.33，甚至还大得多。1.33的cmk也显示已经到达4工艺能力。6的工艺能力，是今天经常看到的一个要求，意味着cmk必须至少为2.66。在电子生产中，DPM的使用是有实际理由的，因为每一个缺陷都产生本钱。统计基数3、4、5、6和相应的百万缺陷率(DPM)之间的关系如下： 在实际测试中还有专门的分析软件是JMP专门用于数据分析，这样简化了整个的

36、过程，得到的数据减少了人为的错误。SMA IntroduceREFLOW再流的方式：红外线焊接红外+热风（组合）气相焊（VPS）热风焊接热型芯板（很少采用）SMA IntroduceREFLOWTemperatureTime (BGA Bottom)1-3 /Sec200 Peak 225 5 60-90 Sec140-170 60-120 Sec PreheatDryoutReflowcooling 热风回流焊过程中，焊膏需经过以下几个阶段，溶剂挥发；焊剂去除焊件外表的氧化物；焊膏的熔融、再流动以及焊膏的冷却、凝固。 根本工艺：SMA IntroduceREFLOW工艺分区：一预热区 目的：

37、 使PCB和元器件预热 ，到达平衡，同时除去焊膏中的水份 、溶剂，以防焊膏发生塌落和焊料飞溅。要保证升温比较 缓慢，溶剂挥发。较温和，对元器件的热冲击尽可能小， 升温过快会造成对元器件的伤害，如会引起多层陶瓷电容 器开裂。同时还会造成焊料飞溅，使在整个PCB的非焊接 区域形成焊料球以及焊料缺乏的焊点。SMA IntroduceREFLOW目的：保证在到达再流温度之前焊料能完全枯燥，同时还起 着焊剂活化的作用，去除元器件、焊盘、焊粉中的金 属氧化物。时间约60120秒，根据焊料的性质有所差异。工艺分区：二保温区SMA IntroduceREFLOW目的：焊膏中的焊料使金粉开始熔化，再次呈流动状态

38、，替代液态焊 剂润湿 焊盘和元器件，这种润湿作用导致焊料进一步扩展，对 大多数焊料润湿时间为6090秒。再流焊的温度要高于焊膏的熔 点温度，一般要超过熔点温度20度才能保证再流焊的质量。有 时也将该区域分为两个区，即熔融区和再流区。四冷却区 焊料随温度的降低而凝固，使元器件与焊膏形成良好的电接触，冷却速度要求同预热速度相同。二再流焊区工艺分区：SMA IntroduceREFLOW影响焊接性能的各种因素：工艺因素 焊接前处理方式，处理的类型，方法，厚度，层数。处理后到焊接的时间内是否加热，剪切或经过其他的加工方式。焊接工艺的设计 焊区：指尺寸，间隙，焊点间隙 导带布线：形状，导热性，热容量 被

39、焊接物：指焊接方向，位置，压力，粘合状态等SMA IntroduceREFLOW焊接条件 指焊接温度与时间，预热条件，加热，冷却速度 焊接加热的方式，热源的载体的形式波长，导热速度等焊接材料 焊剂：成分，浓度，活性度，熔点，沸点等 焊料：成分，组织，不纯物含量，熔点等 母材：母材的组成，组织，导热性能等 焊膏的粘度，比重，触变性能 基板的材料，种类，包层金属等影响焊接性能的各种因素：SMA IntroduceREFLOW几种焊接缺陷及其解决措施回流焊中的锡球 回流焊中锡球形成的机理 回流焊接中出的锡球，常常藏于矩形片式元件两端之间的侧面或细距引脚之间。在元件贴装过程中，焊膏被置于片式元件的引脚

40、与焊盘之间，随着印制板穿过回流焊炉，焊膏熔化变成液体，如果与焊盘和器件引脚等润湿不良，液态焊锡会因收缩而使焊缝填充不充分，所有焊料颗粒不能聚合成一个焊点。局部液态焊锡会从焊缝流出，形成锡球。因此，焊锡与焊盘和器件引脚润湿性差是导致锡球形成的根本原因。 SMA Introduce原因分析与控制方法 以下主要分析与相关工艺有关的原因及解决措施： a) 回流温度曲线设置不当。焊膏的回流是温度与时间的函数，如果未到 达足够的温度或时间，焊膏就不会回流。预热区温度上升速度过快， 到达平顶温度的时间过短，使焊膏内部的水分、溶剂未完全挥发出来 ，到达回流焊温区时，引起水分、溶剂沸腾，溅出焊锡球。实践证明，

41、将预热区温度的上升速度控制在14C/s是较理想的。 b) 如果总在同一位置上出现焊球，就有必要检查金属板设计结构。模板 开口尺寸腐蚀精度达不到要求，对于焊盘大小偏大，以及外表材质较 软如铜模板，造成漏印焊膏的外形轮廓不清晰，互相桥连，这种 情况多出现在对细间距器件的焊盘漏印时，回流焊后必然造成引脚间 大量锡珠的产生。因此，应针对焊盘图形的不同形状和中心距，选择 适宜的模板材料及模板制作工艺来保证焊膏印刷质量。 REFLOWSMA Introducec) 如果在贴片至回流焊的时间过长，那么因焊膏中焊料粒子的氧化，焊剂 变质、活性降低，会导致焊膏不回流，焊球那么会产生。选用工作寿命 长一些的焊膏至

42、少4小时，那么会减轻这种影响。 d) 另外，焊膏印错的印制板清洗不充分，使焊膏残留于印制板外表及通 孔中。回流焊之前，被贴放的元器件重新对准、贴放，使漏印焊膏变 形。这些也是造成焊球的原因。因此应加强操作者和工艺人员在生产 过程的责任心，严格遵照工艺要求和操作规程行生产，加强工艺过程 的质量控制。 REFLOWSMA IntroduceREFLOW立片问题曼哈顿现象 回流焊中立片形成的机理 矩形片式元件的一端焊接在焊盘上，而另一端那么翘立，这种现象就称为曼哈顿现象。引起该种现象主要原因是元件两端受热不均匀，焊膏熔化有先后所致。 SMA IntroduceREFLOW如何造成元件两端热不均匀：

43、a) 有缺陷的元件排列方向设计。我们设想在 再流焊炉中有一条横跨炉子宽度的再流焊 限线，一旦焊膏通过它就会立即熔化。片 式矩形元件的一个端头先通过再流焊限线， 焊膏先熔化，完全浸润元件的金属外表， 具有液态外表张力;而另一端未到达183C 液相温度，焊膏未熔化，只有焊剂的粘接 力，该力远小于再流焊焊膏的外表张力， 因而，使未熔化端的元件端头向上直立。 因此，保持元件两端同时进入再流焊限 线，使两端焊盘上 的焊膏同时熔化，形 成均衡的液态外表张力，保持元件位置 不变。 SMA Introduceb) 在进行汽相焊接时印制电路组件预热不充分。c) 汽相焊是利用惰性液体蒸汽冷凝在元件引脚和PCB焊盘

44、上时，释放出热d) 量而熔化焊膏。汽相焊分平衡区和饱和蒸汽区，在饱和蒸汽区焊接温度e) 高达217C，在生产过程中我们发现，如果被焊组件预热不充分，经受f) 一百多度的温差变化，汽相焊的汽化力容易将小于1206封装尺寸的片式g) 元件浮起，从而产生立片现象。我们通过将被焊组件在上下箱内以h) 145C-150C的温度预热1-2分钟，然后在汽相焊的平衡区内再预热1i) 分钟左右，最后缓慢进入饱和蒸汽区焊接消除了立片现象。 c) 焊盘设计质量的影响。 假设片式元件的一对焊盘大小不同或不对称，也会引起漏印的焊膏量不 一致，小焊盘对温度响应快，其上的焊膏易熔化，大焊盘那么相反，所 以，当小焊盘上的焊膏

45、熔化后，在焊膏外表张力作用下，将元件拉直 竖起。焊盘的宽度或间隙过大，也都可能出现立片现象。严格按标准 标准进行焊盘设计是解决该缺陷的先决条件。 REFLOWSMA IntroduceREFLOW细间距引脚桥接问题 导致细间距元器件引脚桥接缺陷的主要因素有： a) 漏印的焊膏成型不佳； b) 印制板上有缺陷的细间距引线制作； c) 不恰当的回流焊温度曲线设置等。 因而，应从模板的制作、丝印工艺、回流焊工艺等关键 工序的质量控制入手，尽可能防止桥接隐患。 SMA Introduce回流焊接缺陷分析: REFLOW1.吹孔 BLOWHOLES 焊点中SOLDER JOINT所出现的孔洞，大者称为吹

46、孔，小者叫做针孔，皆由膏体中的溶剂或水分快速氧化所致。调整预热温度，以赶走过多的溶剂。调整锡膏粘度。提高锡膏中金属含量百分比。问题及原因 对 策2.空洞 VOIDS 是指焊点中的氧体在硬化前未及时逸出所致，将使得焊点的强度缺乏，将衍生而致破裂。调整预热使尽量赶走锡膏中的氧体。增加锡膏的粘度。增加锡膏中金属含量百分比。SMA Introduce回流焊接缺陷分析: REFLOW问题及原因 对 策3.零件移位及偏斜 MOVEMENT AND MISALIGNNENT 造成零件焊后移位的原因可能有：锡膏印不准、厚度不均、零件放置不当、热传不均、焊垫或接脚之焊锡性不良，助焊剂活性缺乏，焊垫比接脚大的太多

47、等，情况较严重时甚至会形成碑立。TOMBSTONING 或 MAMBATHAN EFFECT，或 DRAWBRIGING，尤以质轻的小零件为甚。改进零件的精准度。改进零件放置的精准度。调整预热及熔焊的参数。改进零件或板子的焊锡性。增强锡膏中助焊剂的活性。改进零件及与焊垫之间的尺寸比例。不可使焊垫太大。SMA Introduce回流焊接缺陷分析: REFLOW问题及原因 对 策4.缩锡 DEWETTING 零件脚或焊垫的焊锡性不佳。5.焊点灰暗 DULL JINT 可能有金属杂质污染或给锡成份不在共熔点，或冷却太慢，使得外表不亮。6.不沾锡 NON-WETTING 接脚或焊垫之焊锡性太差，或助焊

48、剂活性缺乏，或热量缺乏所致。改进电路板及零件之焊锡性。增强锡膏中助焊剂之活性。 防止焊后装配板在冷却中发生震动。焊后加速板子的冷却率。提高熔焊温度。改进零件及板子的焊锡性。增加助焊剂的活性。SMA Introduce回流焊接缺陷分析: REFLOW问题及原因 对 策7.焊后断开 OPEN 常发生于J型接脚与焊垫之间，其主要原因是各脚的共面性不好，以及接脚与焊垫之间的热容量相差太多所致焊垫比接脚不容易加热及蓄热。改进零件脚之共面性增加印膏厚度，以克服共面性之少许误差。调整预热，以改善接脚与焊垫之间的热差。增加锡膏中助焊剂之活性。减少焊热面积，接近与接脚在受热上的差距。调整熔焊方法。改变合金成份比

49、方将63/37改成10/90，令其熔融延后，使焊垫也能及时到达所需的热量。SMA IntroduceAOI自动光学检查(AOI, Automated Optical Inspection) 运用高速高精度视觉处理技术自动检测PCB板上各种不同帖装错误及焊接缺陷.PCB板的范围可从细间距高密度板到低密度大尺寸板,并可提供在线检测方案,以提高生产效率,及焊接质量 . 通过使用AOI作为减少缺陷的工具,在装配工艺过程的早期查找和消除错误,以实现良好的过程控制.早期发现缺陷将防止将坏板送到随后的装配阶段,AOI将减少修理本钱将防止报废不可修理的电路板. SMA Introduce 通过使用AOI作为减

50、少缺陷的工具,在装配工艺过程的早期查找和消除错误,以实现良好的过程控制.早期发现缺陷将防止将坏板送到随后的装配阶段,AOI将减少修理本钱将防止报废不可修理的电路板. 由于电路板尺寸大小的改变提出更多的挑战,因为它使手工检查更加困难.为了对这些开展作出反响，越来越多的原设备制造商采用AOI.为 什 么 使 用 AOIAOISMA IntroduceAOI 检 查 与 人 工 检 查 的 比 较人工检查AOI检查人重要辅助检查时间正常正常持续性因人而异好可靠性因人而异较好准确性因人而异误点率高人 重要辅助检查时间长短持续性差好可靠性差较好准确性因人而异误点率高pcb四分区（每个工位负责检查板的四分

51、之一）pcb18*20及千个p ad以 下pcb1/2w103SMA IntroduceSMT 检验标准零件组装标准-芯片状零件之对准度 (组件Y方向) 理想狀況(TARGET CONDITION) 1.片狀零件恰能座落在焊墊的中央 且未發生偏出，所有各金屬封頭 頭都能完全與焊墊接觸。註：此標準適用於三面或五面之晶片狀零件。W W 103SMA IntroduceSMT 检验标准零件组装标准-芯片状零件之对准度 (组件Y方向) 1.零件縱向偏移，但焊墊尚保有其 零件寬度的20%以上。2.金屬封頭縱向滑出焊墊，但仍蓋 住焊墊5mil(0.13mm)以上。允收狀況(ACCEPTABLE CONDI

52、TION)1/5W103SMA IntroduceSMT 检验标准零件组装标准-芯片状零件之对准度 (组件Y方向) 拒收狀況(NONCONFORMING DEFECT)1. 零件縱向偏移，焊墊未保有其 零件寬度的20%。2. 金屬封頭縱向滑出焊墊，蓋住 焊墊缺乏 5mil(0.13mm)。 5mil(0.13mm) 1/5W1031/4D) 。2. 组件端长(长边)突出焊垫的内侧 端部份大于组件金属电镀宽的 50%(1/2T)。 1/2T1/4D1/4DSMA IntroduceSMT 检验标准零件組裝標準- QFP零件腳面之對準度1. 各接腳都能座落在各焊墊的 中央，而未發生偏滑。 W W

53、理想狀況(TARGET CONDITION)SMA IntroduceSMT 检验标准零件組裝標準- QFP零件腳面之對準度1.各接腳已發生偏滑，所偏出焊 墊以外的接腳，尚未超過接腳 本身寬度的1/3W。允收狀況(ACCEPTABLE CONDITION)1/3WSMA IntroduceSMT 检验标准零件組裝標準- QFP零件腳面之對準度1.各接腳所偏滑出焊墊的寬度，已超過腳寬的1/3W。拒收狀況(NONCONFORMING DEFECT)1/3WSMA IntroduceSMT 检验标准零件組裝標準-QFP零件腳趾之對準度1. 各接腳都能座落在各焊墊的 中央，而未發生偏滑。 W W 理想

54、狀況(TARGET CONDITION)SMA IntroduceSMT 检验标准零件組裝標準-QFP零件腳趾之對準度1.各接腳已發生偏滑，所偏出焊墊以外的接腳，尚未超過焊墊外端外緣。允收狀況(ACCEPTABLE CONDITION)SMA IntroduceSMT 检验标准零件組裝標準-QFP零件腳趾之對準度 1.各接腳焊墊外端外緣，已超過 焊墊外端外緣。拒收狀況(NONCONFORMING DEFECT)已超過焊墊外端外緣SMA IntroduceSMT 检验标准零件組裝標準-QFP零件腳跟之對準度1.各接腳都能座落在各焊墊的中央，而未發生偏滑。理想狀況(TARGET CONDITION

55、)W2WSMA IntroduceSMT 检验标准零件組裝標準-QFP零件腳跟之對準度1.各接腳已發生偏滑，腳跟剩餘 焊墊的寬度，超過接腳本身寬 度(W)。允收狀況(ACCEPTABLE CONDITION)WWSMA IntroduceSMT 检验标准零件組裝標準-QFP零件腳跟之對準度1.各接腳所偏滑出，腳跟剩餘焊墊的寬度 ，已小於腳寬(W)。拒收狀況(NONCONFORMING DEFECT)W1/2W)。拒收狀況(NONCONFORMING DEFECT)零件組裝標準- QFP浮起允收狀況1. 最大浮起高度是引線厚度T 的兩倍。T2TQFP浮高允收狀況零件組裝標準 J型零件浮起允收狀況

56、1. 最大浮起高度是引線厚度T 的兩倍。J型腳零件浮高允收狀況2TTSMA IntroduceSMT 检验标准零件組裝標準 晶片状零件浮起允收狀況1.最大浮起高度是0.5mm( 20mil )。0.5mm( 20mil)晶片狀零件浮高允收狀況SMA IntroduceSMT 检验标准焊點性標準-QFP腳面焊點最小量1.引線腳的側面,腳跟吃錫良好。2.引線腳與板子銲墊間呈現凹面焊 錫帶。3.引線腳的輪廓清楚可見。理想狀況(TARGET CONDITION)SMA IntroduceSMT 检验标准焊點性標準-QFP腳面焊點最小量1. 引線腳與板子銲墊間的焊錫，連 接很好且呈一凹面焊錫帶。2. 錫

57、少，連接很好且呈一凹面焊錫 帶。3. 引線腳的底邊與板子焊墊間的銲 錫帶至少涵蓋引線腳的95%。允收狀況(ACCEPTABLE CONDITION)SMA IntroduceSMT 检验标准焊點性標準-QFP腳面焊點最小量1. 引線腳的底邊和焊墊間未呈現凹 面銲錫帶。2. 引線腳的底邊和板子焊墊間的焊 錫帶未涵蓋引線腳的95%以上。註：錫外表缺點如退錫、不吃錫、金屬外露、坑.等不超過總焊接面積的5%拒收狀況(NONCONFORMING DEFECT)SMA IntroduceSMT 检验标准焊點性標準-QFP腳面焊點最大量1. 引線腳的側面,腳跟吃錫良好。2. 引線腳與板子銲墊間呈現凹面 焊錫

58、帶。3. 引線腳的輪廓清楚可見。理想狀況(TARGET CONDITION)SMA IntroduceSMT 检验标准焊點性標準-QFP腳面焊點最大量1. 引線腳與板子銲墊間的錫雖比 最好的標準少，但連接很好且 呈一凹面焊錫帶。2. 引線腳的頂部與焊墊間呈現稍 凸的焊錫帶。3. 引線腳的輪廓可見。 允收狀況(ACCEPTABLE CONDITION)SMA IntroduceSMT 检验标准焊點性標準-QFP腳面焊點最大量1. 圓的凸焊錫帶延伸過引線腳的 頂部焊墊邊。2. 引線腳的輪廓模糊不清。註1：錫外表缺點如退錫、不吃 錫、金屬外露、坑.等不 超過總焊接面積的5%。註2：因使用氮氣爐時，會

59、產生此 拒收不良狀況，則判定為允 收狀況。拒收狀況(NONCONFORMING DEFECT)SMA IntroduceSMT 检验标准焊點性標準-QFP腳跟焊點最小量1. 腳跟的焊錫帶延伸到引線上彎 處與下彎曲處間的中心點。h T 理想狀況(TARGET CONDITION)SMA IntroduceSMT 检验标准焊點性標準-QFP腳跟焊點最小量1. 腳跟的焊錫帶延伸到引線下 彎曲處的頂部(h1/2T)。 h1/2T T 允收狀況(ACCEPTABLE CONDITION)SMA IntroduceSMT 检验标准焊點性標準-QFP腳跟焊點最小量1. 腳跟的焊錫帶未延伸到引線 下彎曲處的頂

60、部(零件腳厚 度1/2T，h1/2T )。h1/2T T 拒收狀況(NONCONFORMING DEFECT)SMA IntroduceSMT 检验标准焊點性標準-QFP腳跟焊點最大量1. 腳跟的焊錫帶延伸到引線上彎 曲處與下彎曲處間的中心點。 理想狀況(TARGET CONDITION)SMA IntroduceSMT 检验标准焊點性標準-QFP腳跟焊點最大量1. 腳跟的焊錫帶延伸到引線上 彎曲處的底部。 允收狀況(ACCEPTABLE CONDITION)SMA IntroduceSMT 检验标准焊點性標準-QFP腳跟焊點最大量1. 腳跟的焊錫帶延伸到引線上 彎曲處底部的上方，延伸過 高，