表面贴装技术讲义

1、 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 第一章电子组装的基本概念、功能及发展趋势 1电子制造业 1 HYPERLINK l bookmark3 o Current Document 表面贴装技术 1 HYPERLINK l bookmark5 o Current Document 第二章表面组装元器件 2 HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 表面组装元件的命名方法 2 HYPERLINK l bookmark9 o Current Document SMC/SMD包装类型2 H

2、YPERLINK l bookmark11 o Current Document 常用电子元器件介绍 2 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 表面组装器件 3 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 片式二极管 3SOT系列片式晶体管 3 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document SOP翼型小外形封装 3 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document QFP翼型扁平四方封装 3SOJ 小外形封装 3 HYPERLINK l

3、bookmark24 o Current Document PLCCE料有引脚芯片载体 3 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document LCCC无引脚陶瓷封装芯片载体 3 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document BGA/CSP球形栅格阵列封装 4 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document PQFN方形扁平无引脚塑料封装 4 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 表面组装元器件的包装方式与使用要求 4第三章 表面组装印制板的设

4、计与制造 4印制电路板的定义及作用 4 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document PCB分类5 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 常用印制电路板的基板材料 5 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 纸基CCL 5 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 环氧玻璃布基CCL 5 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 复合基CCL 6 HYPERLINK l bookmar

5、k47 o Current Document 金属基CCL 6 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 陶瓷基CCL 6 HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 柔性CCL 6 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 评估 SMB基材的相关参数 6 HYPERLINK l bookmark55 o Current Document 玻璃化转变温度 6 HYPERLINK l bookmark57 o Current Document 热膨胀系数 6 HYPERLI

6、NK l bookmark59 o Current Document PCB分解温度 6耐热性 6电气性能 6 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 对印制电路板的要求 6 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document PCB制造工艺6印制电路板的发展趋势 7PCB设计包含的内容 7设计流程 7 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document PCB布局设计7 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document PCB的外形设计和拼板设计 7P

7、CB的整体布局设计 8 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 元器件排列方向设计 8 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document PCB布线设计的基本原则 8 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 表面组装元器件的焊盘设计 8第四章焊膏及焊膏印刷技术 8 HYPERLINK l bookmark85 o Current Document 锡铅焊料合金 8 HYPERLINK l bookmark81 o Current Document 电子产品焊接对焊料的要求

8、9 HYPERLINK l bookmark83 o Current Document 锡铅合金相图与焊料特性 9无铅焊料合金 9 HYPERLINK l bookmark87 o Current Document 焊膏 9 HYPERLINK l bookmark89 o Current Document 模板 10 HYPERLINK l bookmark91 o Current Document 焊膏印刷机理 10 HYPERLINK l bookmark93 o Current Document 印刷机概述 11 HYPERLINK l bookmark95 o Current Doc

9、ument 常见印刷缺陷分析 11第五章贴片胶涂覆及贴片技术 12贴片胶 12 HYPERLINK l bookmark100 o Current Document 贴片胶的涂敷 12 HYPERLINK l bookmark102 o Current Document 贴片概念和过程 13 HYPERLINK l bookmark104 o Current Document 贴片设备 13 HYPERLINK l bookmark106 o Current Document 第六章波峰焊接技术 13 HYPERLINK l bookmark108 o Current Document 波峰焊

10、接原理及分类 13 HYPERLINK l bookmark110 o Current Document 波峰焊主要材料及波峰焊机设备组成 14 HYPERLINK l bookmark112 o Current Document 波峰焊接工艺 15 HYPERLINK l bookmark114 o Current Document 波峰焊接缺陷与分析 15 HYPERLINK l bookmark116 o Current Document 润湿不良、虚焊 16 HYPERLINK l bookmark118 o Current Document 锡球 16 HYPERLINK l boo

11、kmark120 o Current Document 冷焊 16 HYPERLINK l bookmark122 o Current Document 焊料不足 17 HYPERLINK l bookmark124 o Current Document 包锡 17 HYPERLINK l bookmark126 o Current Document 冰柱 17 HYPERLINK l bookmark128 o Current Document 桥接 18 HYPERLINK l bookmark130 o Current Document 其他缺陷 18 HYPERLINK l bookm

12、ark132 o Current Document 第七章 再流焊接技术 18 HYPERLINK l bookmark134 o Current Document 再流焊技术 19 HYPERLINK l bookmark136 o Current Document 再流焊加热系统 19 HYPERLINK l bookmark138 o Current Document 再流焊机传动系统 19 HYPERLINK l bookmark140 o Current Document 再流焊工艺 19 HYPERLINK l bookmark142 o Current Document 7.4.

13、3 再流焊缺陷分析 19桥连 19立碑 20锡珠 20元件偏移 20润湿不良 20裂纹 21气孔 21 HYPERLINK l bookmark144 o Current Document 几种常见的再流焊技术 21 HYPERLINK l bookmark146 o Current Document 再流焊技术的新发展 21第八章 测试、清洗及返修技术 22SMT检测技术概述 22 HYPERLINK l bookmark151 o Current Document 来料检测 22 HYPERLINK l bookmark153 o Current Document 在线测试技术 23 HY

14、PERLINK l bookmark155 o Current Document 自动光学检测与自动X 射线检测 23 HYPERLINK l bookmark157 o Current Document 几种测试技术的比较 24 HYPERLINK l bookmark159 o Current Document 清洗技术 25 HYPERLINK l bookmark161 o Current Document 返修技术 25Summarized by Li Yue on 14th April 2016第一章电子组装的基本概念、功能及发展趋势电子制造业硅片制备流程：长晶-单晶锭-端点移除和

15、直径研磨-主平面形成-晶圆切片-边角磨光-研磨-晶圆刻蚀-抛光-晶圆检视芯片制备流程：增层-光刻和刻蚀-掺杂-热处理封装的功能：1.固定密封保护芯片、方便运输.电气信号互联.电源管理和热耗散封装形式：SIR DIP、SOR SOJ QFP、BGA、CPGA LCCC电子组装：根据电路原理图对各种电子元器件、机电元器件和基板进行互连、安装和调试使之成为电子产品的过程1.2表面贴装技术定义：需对印制板钻插装孔，直接将片式元器件或适合于表面贴装的微型元器件贴、焊到印制板或其他基板表面规定位置上的装联技术优点：1.结构紧凑、组装密度高、体积小、重量轻.高频特性好.有利于提高可靠性.适合自动化生产、生产

16、效率高.成本低SMT与THT的比较类型THT(TFinnigh Hole Technology)SMT(Surface Mount Technology)元器件双列直插或DIR针阵列PGA 有引线电阻,电容SOIC, SOT, SSOTC, LCCCS PLCCS QFRPQFP：片式电阻电容基板叩制电路板，网格， （1 Hnnnn 9mm通孔印制电路板，1 27mm网珞或更细，导 电孔仅在层与层互连调用（中。3mm 0.5mm）,布线密度高2倍以上，厚膜 电路，薄膜电路* 0,5mm网珞或更细焊接方法波峰焊再流焊面积大小,缩小比约h3-1： 10组装方法穿孔插入表面安装-贴装自动化程度自动插

17、件机自动贴片机，生产效率高电子组装工艺：单面组装工艺：来料检测=丝印焊膏= 贴片= 烘干=回流焊接= 清洗=检测=返修双面组装工艺：PCB的A面丝印焊膏=贴片=固化=A面回流焊接=清洗=嘀板=PCB的B面丝印焊膏=贴片=啾干=回流焊接=清洗=检测=返修来料检测=PCB的A面丝印焊膏=贴片=固化=A面回流焊接=清洗=嘀板=PCB的B面点贴片胶=贴片=固化=B面波山I焊=清洗=检测=返修双面混装工艺：PCB的A面丝印焊膏=贴片=烘干=回流焊接=淑件，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SMT 现场静电放电的危害 ：静电吸附：半导体介质击穿、失效静电击

18、穿：硬击穿-破坏器件软击穿-降低器件性能静电防护方法 ：使用静电防护材料、泄露与接地、导体静电（接地）、非导体静电（离子风机、静电消除剂、控制环境湿度、静电屏蔽）防静电措施 ：静电安全工作台、防静电文件袋、防静电腕带、防静电容器、防静电工作服、防静电工作鞋、防静电接地、离子风静电消除器、防静电测试台第二章 表面组装元器件表面组装元器件特点 ：体积小，重量轻、高频特性好、有利于提高可靠性、耐振动，抗冲击、适合自动化生产、有利于降低成本分类：SMC （片式元件）、 SMD表面组装元器件的基本要求： 外形适合表面贴装、 尺寸形状标准化、 包装形式适合自动贴装要求、 具有一定的机械强度， 能承受贴装应

19、力和基板的弯折应力、 焊端或引脚符合可焊性要求、符合再流焊和波峰焊的耐高温焊接要求、可承受有机溶剂的洗涤无铅对元器件的要求：（ 1 ）高温对元器件封装的影响：对封装材料的耐温性要求提高高温对器件内部连接的影响： 内部连接焊料与外部连接焊料之间的温差（ 2）无铅焊接对元器件焊端表面镀层的要求：无铅、抗氧化、 耐高温、与无铅焊料生成良好的界面合金表面组装元件的命名方法SMC封装命名：用外形尺寸长度和宽度命名：如英制 0805,公制2012, 1inch=25.4mmSMC标称值：前几位为有效数字，最后一位为倍数乘积：如 3位100, 4位0100, 3位乘数代码法39XSMD 封装命名 ：以器件外

20、形命名：LCCC，SOT，SOJ，SOP，SIP，DIP，BGA，PGA，QFPSMC/SM阻装类型包装编带、散装包装、管状包装、托盘包装常用电子元器件介绍片式陶瓷电阻器圆柱片式电阻器小型固定电阻网络片式微调电位器：密封式：可清洗敞开式：无外壳，适合再流焊，不适合波峰焊，不可清洗片状多层瓷介电容器片式云母电容器片式钽电容器片式铝电容器片式可调电容器片式多层瓷介电容器片式变压器表面贴装开关贴片式轻触开关表面贴装连接器表面贴装继电器表面组装器件表面贴装半导体分立器件种类 ：二极管、三极管、半导体特殊器件集成电路的定义： 在极小的硅单晶片上， 利用半导体工艺制作许多晶体二极管、 三极管、电阻器、电容

21、器等， 并连续能完成特定功能的电子电路， 然后封装在一个外壳中， 构成集成电路。集成电路的分类 ：按制造工艺和结构分：半导体、膜块、混合集成电路按集成度分：小、中、大按应用领域分：军用品、工业品、民用品按使用功能分：数字电路、微处理器、存储器按半导体工艺分：双极型电路、 CMOS 电路、双极型MOS 电路通孔插装IC器件的封装形式：DIP:适合在PCB上穿孔，操作方便；芯片面积与封装面积较大；引脚间距为2.54mm； 外部引脚易在插拔中损坏PGA:采用专门的PGA插座，用于插拔比较频繁的场合；引脚间距：2.54, 1.27mm表面贴装的集成电路分类 ：按引脚形状：羽翼形、 J 形、球形、无引线

22、引线框架形按封装形式：PQFP， PBGA， CSP， FCOB， WLCSP片式二极管圆柱形（MELF）片式二极管：玻璃封装，外形尺寸有1.5mm x 3.5mm和2.7mm X5.2mm矩形片式二极管：塑料封装，封装尺寸为3.8 mm x 1.5mm x 1.1mm ,引脚有J形和L形两种SOTS列片式晶体管SOPg型小外形封装SOP、 SOIC、 SSOIC、 TSOPQFPM型扁平四方封装特点：I/O数多，引出角多，占 PCB面积大引脚易变形， 易失去共面性， 但引脚的柔性能帮助释放应力， 改善焊点的可靠性引脚的最小间距为 0.32mm分类：带角耳的 PQFR长方形PQFR正方形PQF

23、R CQFPSOJ理小外形封装特点 ：引脚间距： 1.27mm与翼型引脚相比，引脚比较粗，不易变形引脚在器件的底部位置，检测和修板不方便PLCO料有引脚芯片载体特点 ：引脚中心距： 1.27mm与QFP比较，占PCB面积小，引脚不易变形J 形引脚在器件底部，检测和修板不方便LCCC6引脚陶瓷封装芯片载体特点 ：引脚中心距： 1.27mm陶瓷全密封封装，价格昂贵需考虑与电路板的热膨胀系数匹配BGA/CSP求形栅格阵列封装BGA的优点：与OFP相比，相同引脚的情况下，其占用面积小，高度低封装可靠性高 散热性能好，芯片工作温度低 引线短， 导线的自感和导线的互感很低， 器件引脚之间的信号干扰小， 频

24、 率特性好与相同引脚数的 QFP相比，组装工艺相对比较容易与OFP相比，共面性较好BGA的缺点：由于BGA的尺寸较大，因此对PCB的平整度要求较高，要求PCB的热变形小印制电路板的层数增加，成本增加焊后检测困难，返修困难与BGA相比，CSP的优点：封装小，更平整，有利于提高再流焊质量高导热性更短的互联，使阻抗低、干扰小、噪声低、屏蔽效果好、更适合高频领域CSP的缺点：底部需要填充印制电路板的层数增加，成本较 BGA增力口 1.52倍焊后检测困难，返修困难PQFN方形扁平无引脚塑料封装特点 ：体积小、重量轻；底部或侧面有散热盘；内部引脚与焊盘之间的导电路径短，电性能优越2.8 表面组装元器件的包

25、装方式与使用要求包装方式：散装、盘状编带包装、管式包装、托盘包装基本要求：装配适应性：适用于真空吸嘴吸取下表面应保留使用胶黏剂的空间尺寸、形状标准化包装形式适应贴片机的自动贴装具有一定机械强度焊接适应性：焊端或引脚共面性好，满足贴装焊接要求高温性能好，适应焊接条件可承受焊后有机溶剂的清洗第三章 表面组装印制板的设计与制造3.1 印制电路板的定义及作用PCB定义：在一块不导电的平板上，支撑着按照一定图形排列的导体阵列，而导体的几何图形被设计为用作元器件之间的互连以及元器件连接到其子系统或主系统的通路PCB 的发展方向 ：提高密度、减少成本、减少错误、连接缩短，提高性能、小型化印制电路板在电子产品

26、中的作用 ：为电子元器件的组装提供安装、固定和支撑基板实现电气连接和绝缘为安装、检验和维修提供识别标志和字符在特殊电路中提供某些电气性能，如特性阻抗、电磁屏蔽等3.2 PC明类酚醛积M旨(PE) 环氧树脂(PE) 聚酰亚胺树脂(PI) 聚四氟乙烯树脂(TF) 聚苯醍树脂(PPO)l ll ll刚性CCL l挠性CCL纸基玻璃纤维布基复合基(CEM)金属,无金属化孔的单面板 单面板，有金属化孔的单面板 ,无金属化孔的双面板 双面板,有金属化孔的双面板,银(碳)贯孔双面板印制板刚性印制板挠性印制板刚挠结合印制板4层板多层板.6层板n层板金属芯板齐平板单面板 双面板 多层板多层板常用印制电路板的基板

27、材料名氏基CCL制备：采用纤维纸+粘合剂，经烘干-覆铜箔-高温高压工艺制成特点：纸基疏松，只能冲孔，不宜钻孔；吸水性高；介电常数及机械性能不如环氧板；价格低；只适合制作单面板，在焊接过程中应注意温度调节，并注意PCB的干燥处理,防止温度过高引起 PCB出现起泡现象；主要应用在消费类电子产品中环氧玻璃布基 CCL制备：采用环氧玻璃布+粘合剂，经烘干-覆铜箔-高温高压工艺制成特点：可以冲孔和采用高速钻孔技术，通孔孔壁光滑，金属化效果好；吸水性低，易高速钻孔，机械性能，电气性能好；广泛用于单面、双面、多层板适合制作中高档电子产品中产品有阻燃型和非阻燃型之分复合基 CCLCEM1-覆铜板：主要性能优于

28、纸基覆铜板；优秀的机械加工性能；成本比玻璃纤维布覆铜板低。CEM-3 覆铜板 ：基本性能相当于FR-4 覆铜板；优秀的机械加工性能；使用条件与FR-4覆铜板相同；成本低于FR-4 覆铜板金属基CCL分类 ：金属基板、包覆型金属基板、金属芯基板金属基CCL的优点：优异的散热性能、良好的加工性能、优异的尺寸稳定性、电磁屏蔽性、电磁特性陶瓷基 CCL特点 ：散热性好，热导率大；尺寸稳定性好；耐热性好；机械强度高；高频性能好材料 ：陶瓷基材分为结晶玻璃类和玻璃加填料类，主要以氧化铝为填料柔性 CCL评估SMB基材的相关参数玻璃化转变温度定义 ： 聚合物在某一温度条件下， 基材结构发生变化， 在这个温度

29、之下， 基材又硬又脆，称玻璃态；在这个温度之上，基材变软，机械强度明显变低，称橡胶态或皮革态。这种决定材料性能的临界温度称为玻璃化转变温度要求：Tg应高于电路工作温度无铅工艺要求高Tg热膨胀系数定义 ：环境每升高一度单位长度的材料所伸长的长度PCBW温度定义：树脂材料的物理和化学分解温度，当PCB加热到其重量较少 5%时的温度耐热性电气性能主要有 ：介电常数、介电损耗、抗电强度、绝缘电阻、抗电弧性能、吸水率对印制电路板的要求SMT对PCB的要求：外形尺寸稳定，翘曲度小于 0.0075mm/mm焊盘镀层平坦热膨胀系数小，导热系数高耐热性要求铜箔的附着强度高，可焊性好抗弯强度高电性能要求：介电常数

30、、耐压、绝缘性能符合产品要求BGA、CSP等高密度PCB采用埋孔或盲孔的多层板无铅焊接对 PCB 的要求 ：除了必须具备耐强热之品质外，其它如机械强度、电气特性、耐化性、与制程匹配性等亦均不可牺牲应对无铅焊接对 PCB材料的应对：提高熔点、兼顾 Tg与PN固化、掺入无机填料、有机性填料PCB造工艺制造工艺的分类 ：加成法工艺、减成法工艺加成法的优点 ：避免大量刻蚀铜，降低了生产成本比减成法工艺减少了约 1/3 的生产工序，提高了效率能达到齐平导线和齐平表面的要求，从而能制造高精度印制板由于孔壁和导线同时化学镀铜， 孔壁和板面上的导电图形的镀铜层厚度均匀一致，提高了金属化孔的可靠性，也能满足高厚

31、径比印制板小孔内镀铜的要求减成法的优点 ：工艺成熟、稳定可靠加成法工艺流程 ：催化的层压板-钻孔 -涂敷电镀抗蚀层-化学镀铜-褪膜减成法工艺流程 ：覆铜板层压-钻孔 -制作通孔导电层-整板电镀铜-覆盖通孔的电路图形-在铜上刻蚀电路图形-褪膜半加成法工艺流程 ：覆盖板层压-钻孔 -制作通孔导电层-涂敷电镀抗蚀层-曝光后的图形电镀铜-褪膜 -闪速刻蚀全部表面印制电路板的发展趋势当前国际先进的 PCB制造技术发展动向：PCB制造技术要适应超高密度组装、高速度要求为适应复合组装化，PCB制造技术与半导体技 术、SMT组装技术紧密结合要适应新功能器件的组装要求要适应低成本要求PC股计包含的内容PCB设计

32、的要求：PCB体积越来越小、密度越来越高、层数越来越多，具备整体布局、抗干扰能力、工艺和可制造性设计流程印刷电路板的主要步骤 ：系统规格系统功能方块图将系统分割成几个PCB决定使用封装方法和各PCB的大小绘出所有PCB的电路概图初步设计的仿真运作创建印制板生产使用数据和贴装生产使用数据PCB设计的一般原则：确保电路原理图组件图形与实物相一致以及电路原理图中网络连接的正确性不仅考虑原理图的网络连接关系，而且要考虑电路工程的一些要 TOC o 1-5 h z 求（线宽度、组件的高频特性、组件的阻抗和抗干扰等）考虑印制电路板整机系统安装的要求（便于安装、系统调试和散热）考虑印制电路板的可制造性要求（

33、制造、测试、返修）考虑印制板的实用性和可靠性，同时减少板层和面积，降低成本PCBfi?局设计PCB的外形设计和拼板设计PCB 的外形设计：外形和尺寸设计、厚度设计PCB 的定位孔和夹持边设计拼板设计 ：设计要求（便于加工、工艺由 SMT 制造工艺确定、有基准标志、可采用双数拼板正反面各半）、分离技术（邮票版、 V 形槽）PCB的整体布局设计一般布局 ：均匀分布：尽可能均匀，分散布置平行排列：美观并易于装焊同类元器件：方向相同，特征方向一致对称性：保证全面的对称检测点：设置专门的检测焊盘基准标志：保证贴装精度图形设计：焊盘内不能有图形和字符标记，标志距离PCB边缘0.5mm元件布局要满足再流焊、

34、波峰焊工艺要求确定功能单元的位置确定特殊组件的位置元器件排列方向设计再流焊 ： 片式元器件长轴垂直于传送带方向， SMD 长轴平行于传送带方向， 大尺寸 PCB长边平行于传送带方向，元器件取向一致、特征方向一致波峰焊 ：不适合细间距器件、片式元件长轴垂直于传送带方向， SMD 长轴平行于传送带方向，避免阴影效应、高密度焊接采用椭圆形焊盘PCBfi?线设计的基本原则布线的一般原则 ：印制线的走向尽可能取直，以短为佳，不能绕远印制板的弯折走线平滑自然，连接处用圆角，避免用直角双面板上的印制线两面的导线应避免相互平行印制线做地线尽可能多的保留铜箔做公共地线，且布置在 PCB 边缘倒角规则 45o布线

35、工艺要求 ：导线宽度 -既能满足电性要求，又能便于加工导线间距：板材的绝缘电阻和工艺性走线方式：避免锐角，缓解应力内层地线设计：网状，防止剥离表面组装元器件的焊盘设计基本原则 ：对称使用的焊盘严格保证其全面的对称性焊点的可靠性取决于长度而不是宽度大小适当（太大：薄；太小：表面张力小）焊盘内不许印有字符和图形标志两个元件之间不能使用单个大焊盘细间距元件（V 0.65mm）,应在焊盘图形对角线方向上增设光学定位标志正确标注所有引脚的序号波峰焊的焊盘一般要比再流焊大些第四章 焊膏及焊膏印刷技术4.1 锡铅焊料合金4.1.1 电子产品焊接对焊料的要求(1)焊接温度要求在相对较低的温度下进行，以保证元件

36、不受热冲击而损坏。(2)熔融焊料必须在被焊金属表面有良好的流动性，有利于焊料均匀分布，并为润湿奠定基础。(3)凝固时间要短，有利于焊点成型，便于操作。(4)焊接后，焊点外观要好，便于检查。(5)导电性好，并有足够的机械强度。(6)抗蚀性好，电子产品应能在一定的高温或低温、盐雾等恶劣环境下进行工作，特别是军事、航天、通信以及大型计算机等。为此焊料必须有很好的抗蚀性。(7)焊料原料的来源应该广泛，即组成焊料的金属矿产应丰富，价格应低廉，才能保证稳定供货。4.1.3 锡铅合金相图与焊料特性共晶焊料的特点 ：低熔点、熔点和凝固点一质、流动性好，表面张力小，润湿性好，机械强度好、导电性好锡铅合金产品 ：

37、丝状、片状、带状、焊膏4.2 无铅焊料合金无铅焊料的定义：以Sn为基体，添加了其他金属元素，而Pb质量含量在0.10.2%以下的主要用于电子组装的软钎料合金无铅焊料应具备的条件： (1) 取代合金应是无毒性的。熔点应同锡铅体系焊料的熔点 (183 ) 接近 , 要能在现有 的加工设备上和现有的工艺条件下操作。供应材料必须在世界范围内容易得到 , 数量上满足全球的需求。某些金属如铟和铋数量比较稀少, 只够用作无铅焊锡合金的添加成分。替代合金还应该是可循环再生的。机械强度和耐热疲劳性要与锡铅合金大体相同。焊料的保存稳定性要好。替代合金必须能够具有电子工业使用的所有形式, 包括返工与修理用的锡线、

38、锡膏用的粉末、 波峰焊用的锡条、以及预成型。不是所有建议的合金都可制成所有的形式, 例如铋含量高将使合金太脆而不能拉成锡线。合金相图应具有较窄的固液两相区。能确保有良好的润湿性和安装后的机械可靠性。焊接后对各种焊接点检修容易。导电性好 , 导热性好。焊膏焊膏的定义：焊膏是由合金焊粉、焊剂载体等组成的膏状稳定混合物。焊膏的作用： 起到粘固元件，促进焊料润湿， 清除氧化物、 硫化物、 微量杂质和吸附层，保护表面防止再次氧化，形成牢固的冶金结合等作用焊膏的特性：印制性能好、触变性好、有良好的焊接性、储存寿命长、印制后放置时间长、焊接后的残余物应具有较高的绝缘电阻且清洗性好，无毒、无臭、无腐蚀性焊膏的

39、组成：焊粉和糊状焊剂焊粉的形状：光滑球形。(过粗的粉末会导致焊膏粘接性能变差)糊状焊剂的作用 ：起到结合剂、助熔剂、流变控制剂和悬浮剂等作用焊剂的组成：树脂、活化剂、触变剂、溶剂和添加剂（调节剂、消光剂、缓蚀剂、光亮剂、阻燃剂）焊剂的特点：高的沸点，以防止焊膏在再流过程中出现喷射；高的粘稠性，以防止焊膏在存放过程中出现沉降； 低卤素含量，以防止再流焊后腐蚀元器件； 低的吸潮 性，以防止焊膏在使用过程中吸收空气中的水蒸汽而引起粉末氧化。焊剂对焊接的影响：焊剂的含量对焊膏的塌落度、粘度、粘结性能有显著影响；另外还能影响到焊接后焊料的堆积厚度焊膏的分类：松香型焊膏、水溶性焊膏、免清洗低残留物焊膏焊膏

40、的评价方法：1.焊膏的外观2 .粘度的测量3.触变系数的计算4.焊膏的印刷性能5. 焊膏的粘结力6.焊球试验7.焊膏扩展率试验（润湿性试验）8.焊粉在焊膏中所占百分率（质量）9.焊剂酸值、卤化物、水溶物电导率、铜镜腐蚀性、绝缘电阻 测定板模板的结构：其外框是铸铝框架（或铝方管焊接而成），中心是金属模板，框架与模板之间依靠张紧的丝网相连接，呈“钢一柔一钢”的结构。这种结构确保金属模板既平整又有弹性，使用时能紧贴PCB表面模板的制备方法：模板制造技术简介优点缺点化学蚀刻模板 最早采用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。成本最

41、低 周转最快光洁度不够，存在侧腐蚀，Q印刷焊膏时易堵宽厚比1.5 : 1电铸成行模板旦史 印贝通过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O提供完美的工艺定位O没有几何形状的限制O改进锡膏的释放宽厚比1 : 1。要涉及一个感光工具周期长，昂贵激光切割模板 目前常用的方法直接从客户的原始 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O错误减少C消除位置不正机会O宽厚比1 ： 1激光光束产生金属熔渣。造成孔壁粗糙一一电抛光模板良好漏印性的必要条件 ：在印刷锡铅焊膏时，当宽厚比1.6,面积比 0.66时，模板具有良好的漏印性；而在

42、印刷无铅焊膏时，当宽厚比1.7,面积比 0.7时，模板才具有良好的漏印性。膏印刷机理印刷机理：焊膏受外力作用压入窗口，窗口中的焊膏沉降到PCB上非接触式印刷的问题：印刷位置偏离，填充量不足、欠缺的发生，渗透、桥连的发生非接触式印刷与接触式印刷的比较：印用岐本1丝即E维”模想印制 1使用寿命垣长低高手工或机密E噂1只能机器雎4两者皆可接角域三遍触印制只能用非接触印 制两金可对粒度的敏感性含，易堵塞弱，不易堵塞（Pa s ） 淮届时间空 C 450-1500)宽(700-15003长垣同面EP不同厚度焊 管不可厚rJUA清范任不易清洗易清洗周转时间长多层次印制不允许允许刷机概述印刷机分类：以自动化

43、程度来分：手工调节印刷机、半自动印刷机、视觉半自动印刷机、 全自动印刷机印刷机系统的组成：基板夹持机构（工作台）、刮刀系统、PCB定位系统、丝网或模板、模板的固定机构，以及为保证印刷精度而配置的其它选件等。印刷机的工艺参数：刮刀的夹角：最佳设定为 4560刮刀的速度：2040mm/s刮刀的压力：刚好把焊膏从模板表面刮干净刮刀宽度：PCB宽度+50mm印刷间隙：零距离分离速度：与焊料的粘度相对应见印刷缺陷分析常见印刷缺陷：印刷位置偏离、填充量不足、缺焊、桥连、凹陷影响印刷性能的主要因素：模版材料、厚度、开孔尺寸、制作方法；焊膏粘度、成分配比、颗粒形状和均匀度； 印刷机精度和性能、印刷方式； 刮刀

44、的硬度、刮印压力，刮印速度和角度； 印制电路板基板的平整度、阻焊膜； 其它方面如焊膏量、环境条件影响、模版网框和管理等。桥连原因：锡粉量少、粘度低、粒度大、室温度、印膏太厚、放置压力太大等。桥连的解决方法：提高锡膏中金属成份比例 （提高到88 %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 SNAROFF,减低舌I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。膏量太多原因：与桥连类似膏量太多的解决方法：减少所印之

45、锡膏厚度；提升印着的精准度；调整锡膏印刷的参数.膏量不足的原因：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. 膏量不足的解决方法：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.粘着力不足的原因：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.粘着力不足的解决方法：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；增加锡膏粘度；降低锡膏粒度；调整锡膏粒度的分配。坍塌的原因：与桥接类似坍塌的解决方法：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。模糊的

46、原因：印刷施工不善的原因居多，如压力太大、架空高度不足等。模糊的解决方法：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；模板孔径不光滑第五章贴片胶涂覆及贴片技术贴片胶贴片胶的作用：在混合组装中把表面组装元器件暂时固定在PCB的焊盘图形上，以便随后的波峰焊接等工艺操作得以顺利进行；在双面表面组装情况下， 辅助固定表面组装元器件，以防翻板和工艺操作中出现振动时导致表面组装元器件掉落。贴片胶的主要成分：基本树脂、固化剂和固化剂促进剂、增韧剂、填料贴片胶的分类：环氧树脂类、聚丙烯类环氧树脂贴片胶的特点：热固性、高粘度、耐腐蚀、易脆裂、用途广聚丙烯类贴片胶的特点：紫外线固化或热固

47、话；固化快；粘性略低、投资高贴片胶的特性：固化前的特性：良好的初粘强度；与生产用的涂覆方法相适应固化中的特性：固化时间短；固化温度低；粘结强度适中；收缩率小固化后的特性：玻璃化温度低；非导电、耐湿、耐腐蚀贴片胶的涂敷贴片胶的涂敷技术：分配器点胶技术、针式转印技术、胶印技术分配器点胶技术的特点：分配器点涂技术适应性强，特别适合多品种产品场合的贴片胶涂敷；易于控制，可方便地改变贴片胶量以适应大小不同元器件的要求；由于贴装胶处于密封状态，其粘接性能和涂敷工艺都比较稳定。分配器点涂技术的几种方法 ：时间压力法、阿基米德螺栓法、活塞正置换泵法 点胶工艺及主要参数：贴片胶参数点胶机参数粘度针头与PCB勺距

48、离温度的稳定性针头的内径流变性（触变性）胶点的直径与高度胶内是否有气泡等待/延滞时间粘附性（湿强性）Z轴的回复高度胶质均匀性时间和压力针式转印技术的影响因素：贴片胶粘度、工艺环境温度和湿度、PCB翘曲针式转印技术的特点 ：一次能完成许多元器件的贴片胶涂覆设备成本低，适用于同一品种大批量组装的场合施胶量不易控制、 胶槽中易混进杂物、 涂覆质量和控制精度较低胶印技术的特点 ：能非常稳的控制胶量的分配可以在同一块 PCB板上通过一次印刷实现不同大小，不同形状的胶印胶印一块PCB板所需时间仅与 PCB板长度及胶印速度有关，而与PCB 焊盘数量无关胶印技术的参数要求 ：网板比焊膏印刷的网板要厚一些，漏孔

49、的尺寸要小一些印刷间隙通常设一个较小值而不是零刮刀尽量采用硬刮刀，防止“挖空”现象影响贴片胶粘接因素：用胶量、SMD元件的影响、PCB板的影响贴片概念和过程贴装准确度和贴片率决定贴片设备的先进程度贴片的基本过程：PCB送入贴片机的工作台，经光学找正后固定；送料器将待贴装的元器件送入贴片机的吸始工位， 贴片机吸拾头以适当的吸嘴将元器件从其包装结构中吸取出来；在贴片头将元器件送往PCB 的过程中，贴片机的自动光学检测系统与贴片头相配合，完成对元器件的检测、对中校正等任务；贴片头到达指定位置后，控制吸嘴以适当的压力将元器件准确地放置到PCB的指定焊盘位置上，元器件同时为已涂布的焊锡膏、贴片胶粘住；重

50、复上述第2 4 步的动作，知道将所有带贴装元器件贴放完毕，上面带有元器件的 PCB板被送出贴片机，整个贴片机工作便全部完成。下一个 PCB又可送进 到工作台上，开始新的贴放工作。贴片设备贴片头的组成：吸嘴、视觉对位系统、传感器贴片机的分类：按贴片速度分：低速贴片机、中速贴片机、高速贴片机综合分类：小型机、中型机、大型机贴片机的重要特性：精度、贴片速度、适应性贴装的影响因素：PCB设计加工、SMD的封装形式、贴片机传动系统定位偏差贴片机的发展趋势：参见PPT第六章波峰焊接技术波峰焊接 ：主要用于传统通孔插装印制电路板的组装工艺波峰焊接的特点 ：生产效率高、焊接质量好、可靠性高波峰焊接原理及分类热

51、浸焊的特点 ： 高温焊料大面积暴露在空气中， 容易发生氧化。 每焊接一次，必须刮去表面的氧化物和焊剂残留物，焊料消耗大必须正确把握PCB浸入焊料中的高度易造成漏焊为保证质量，需进行二次焊接波峰焊接原理： 波峰焊是利用焊锡槽内的机械式或电磁式离心泵， 将熔融焊料压向喷嘴，形成一股向上平稳喷涌的焊料波峰， 并源源不断地从喷嘴中溢出。 装有元器件的印制电路板以直线平面运动的方式通过焊料波峰，在焊接面上形成浸润焊点而完成焊接。波峰焊工艺流程：PCB和元器件准备、元器件安装、涂敷助焊剂、预热、焊接、冷却、清洗波峰焊的分类 ：单波峰焊、斜坡式波峰焊、高波峰焊、空心波峰焊、紊乱波峰焊、宽平波峰焊、双波峰焊、

52、选择性波峰焊单波峰焊的难点 ：气泡遮蔽效应：助焊剂或 SMT 元器件的粘贴剂受热分解产生的气泡不易排出，遮蔽在焊点上，造成焊料无法接触焊接面而形成漏焊阴影效应：较高的 SMT元器件对它后面或相邻较矮的SMT元器件周围的死角产生阻挡，使焊料无法在焊接面上漫流而导致漏焊或焊接不良斜坡式波峰焊的特点 ： 增加了电路板焊接面与焊锡波峰接触的长度； 相同运行速度下等效增加了焊点浸润的时间， 从而提高了导轨的运行速度和焊接效率； 有利于焊点内的助焊剂挥发，避免形成嘉气焊点，还能让多余的焊锡流下来高波峰焊的特点 ： 焊料离心泵的功率比较大， 从喷嘴中喷出的锡波高度比较高， 并且其高度 h 可以调节，保证元器

53、件的引脚从锡波里顺利通过；高波峰焊机适用于 THT 元器件“长脚插焊”工艺，其后面要配置剪腿机，用来剪短元器件的引脚空心波峰焊的特点 ： 空心波的伯努利效应使得波峰不会将元器件推离基板， 相反使元器件贴向基板； 空心波的结构可以从不同方向消除元器件的阴影效应， 有极强的填充死角、消除桥接的效果；能焊接SMT 元器件和引线元器件混装的印制电路板，特别适合焊接极小的元器件，即使在焊盘间距为0.2mm的高度PCB上，也不会产生桥接；空心波焊料溶液喷流形成的波柱小，截面积小，时PCB 与焊料溶液的接触面减小，有利于助焊剂热分解气体的排放， 克服气体遮蔽效应， 减少印制板吸收的能量， 降低元器件损坏的概

54、率紊乱波峰焊的特点：很好的克服一般波峰焊的遮蔽效应和阴影效应宽平波峰焊的特点： 逆着印制板前进方向的宽平波的流速较大，对电路有很好的擦洗作用；在设置扩展器一侧， 溶液的波面宽而平， 流速小，是焊接对象可以获得较好的后热效应，起到修整焊接面、消除桥接和拉尖，丰满焊点轮廓的效果双波峰焊的特点：特别适合THT+SMT混合元器件的电路板，THT元件采用“短脚插焊” 工艺；具有紊乱波与宽平波的优点选择性波峰焊的特点 ：选择空间较大波峰焊主要材料及波峰焊机设备组成波峰焊主要材料 ：焊料、助焊剂、焊料添加剂和溶剂清洗助焊剂的作用 ： 去除焊接金属表面的氧化膜； 防止金属表面在高温下氧化； 降低融融焊料的表面

55、张力，有利于焊料的润湿和扩散助焊剂的特性要求： 熔点比焊料低， 扩展率大于85%；粘度和比重比熔融焊料小，容易被置换， 不产生毒气； 助焊剂的比重可以用溶剂来稀释； 免清洗助焊剂要求固体含量小于 2wt.% ，不含卤化物，焊后残留物小，不产生腐蚀作用；水清洗、半水清洗和溶剂清洗型焊剂要求焊后易清洗；绝缘性能好；常温下储存稳定波峰焊机设备组成 ：焊料波峰发生器；助焊剂涂覆系统；预热系统；焊接系统；传送系统；冷却系统；控制系统等波峰焊发生器的要求 ：焊接时锡波平稳，基板无颤动；焊接时间：245 时焊接时间在35s 最佳；锡波无杂质，无氧化物，基板表面有助焊剂，在上锡前保护焊锡表面防止氧化；焊接材料

56、无水分受热蒸发，且已达到一定的预热温度助焊剂的作用 ： 除去被焊金属表面的锈膜； 防止加热过程中被焊金属的二次氧化； 降低焊料表面张力：促进焊料的漫流；传热：填空隙，去除空气；促进液态焊料的漫流：二次漫流，防止氧化助焊剂的涂覆方式 ：泡沫波峰涂覆法；喷雾涂覆法；刷涂涂覆法；浸涂涂覆法；喷流涂覆法对助焊剂涂覆系统的要求： 涂覆的厚度适宜， 无多余的助焊剂流淌； 涂覆层应均匀， 对被焊接面覆盖完整； 发泡管及喷射嘴不得有堵塞现象，气压足够； 助焊剂比重适宜，固含量低3%左右，无水分预热的作用 ： 助焊剂中的溶剂挥发， 避免溶剂成分经过液面时高温气化造成炸裂的现象使元器件缓慢升温，避免波峰焊骤热造成

57、器件损坏预热后可确保焊接在规定的时间内达到温度要求常见的预热方式 ：强迫对流；石英灯；加热棒对预热系统的技术要求： 温度调节范围宽；有一定的预热长度； 不能有明火； 对助焊剂涂覆工作的干扰及影响小对传输系统的技术要求：传动平稳、无抖动和振动现象、噪声小；传送速度可调，夹送倾角在 48o 之间可选择，夹送宽度可调节；夹送爪化学性能稳定，在助焊剂和高温液态焊料反复作用下不溶蚀、不沾锡、不和助焊剂发生反应、弹性好、夹持力稳定；热稳定不易变形冷却的目的：迅速驱散经过焊料波峰区积累在PCB上的余热对冷却的技术要求： 风压应适当， 过猛易产生扰动焊点；气流应定向， 应不至于焊料槽表面剧烈散热；最好能提供先

58、微风后冷风逐渐冷却模式，防止产生较大应力波峰焊接工艺表面安装组件波峰焊接工艺的特殊问题 ：由于存在气泡遮蔽效应及阴影效应易造成局部跳焊；表面安装组件密度越来越高，元器件间距越来越小， 故极易造成桥连；由于焊料回流不好易产生拉尖； 对元器件的热冲击大； 焊料中混入杂质的机会多， 焊料易污染；气泡遮蔽效应；阴影效应SMC/SMD 焊接贴片胶的选择 ：贴片胶能耐受焊接时的热冲击；在高温下具有足够的粘结力；浸入波峰焊料后不产生气体SMA 波峰焊接工艺要素 ：助焊剂的涂覆一一保证喷雾方向与PCB板垂直预热温度同时考虑助焊剂活化和 SMC/SMD 的预热焊料、焊接温度和时间助助注意杂质含量，同时考虑焊缝和

59、元器件的热量要求PCB夹送速度和角度一一较THT夹角高一些，速度上保证第二波峰有足够的浸渍时间浸入深度助助第一波峰的深度要深一些，通过喷口的时间要短冷却助助采用 2min 以上的缓慢冷却波峰焊接缺陷与分析合格焊点的要求：1.在PCB焊接面上出现的焊点应为实心平顶的锥体；横切面之两外圆应呈现新月型之均匀弧状。通孔中之填锡应将零件均匀完整的包裹住。2焊点底部面积应与板子上的焊盘一致；3焊点之锡柱爬升高度大约为零件脚在电路板面突出的3/4 ，其最大高度不可超过圆形焊盘直径之一半或80%（否则容易造成短路）；4锡量的多少应以填满焊盘边缘及零件脚为宜，而焊接接触角度应趋近于零，接触角度越小越好，表示有良

60、好之沾锡性；5锡面应呈现光泽性，表面应平滑、均匀，6对贯穿孔的PCB 而言，焊锡应自焊锡面爬进孔中升至零件面。（一般要求超过PCB厚度的50%以上 ）波峰焊接常见缺陷 ： 1.润湿不良、虚焊2.锡球3.冷焊 4.焊料不足 5.包锡 6.冰柱 7.桥陷润湿不良、虚焊现象 ：锡料未全面而且不均匀包覆在被焊物表面，让焊接物表面金属裸露产生原因：a.元件焊端、引脚、印制板基板的焊盘氧化或污染，或 PCB受潮。b Chip 元件端头金属电极附着力差或采用单层电极，在焊接温度下产生脱帽现象。PCB设计不合理，波峰焊时阴影效应造成漏焊。PCB翘曲，使PCB翘起位置与波峰焊接触不良。e.传送带两侧不平行（尤其