PCB生产技术讲义

PCBAssemblyProcessⅠ.Soldering(锡焊)原理

Ⅱ.贴装技术的概要

-SMD(SurfaceMountDevice)-ScreenPrinter(网板印刷)-Dispenser(粘贴剂涂抹机)-Mounter(高速/多功能

部品贴装机)-ReflowSoldering（回流焊）-FlowSoldering(波峰焊)Ⅲ.board试验及检查

-外观检查

-X-ray检查

-ICT检查

-功能检查(FunctionTest)

1-结合突起部熔融，形成的不均一合金层的性质决定锡焊的性能。-锡焊是靠分子间的吸引力结合Board。☞为了使锡焊达到增加结合力的目的，使金属母材加热到特定温度(board

温度).-为使粘贴表面干静，防止生成碳化物，使用助焊剂(Flux)-为了利用毛细管现象，提高粘贴效果，使金属母材之间的间隔约0.1mm左右.1.Soldering的定义2.Soldering的特征不是双方金属熔融，而是在两金属之间添加比母材熔点低，另外的金属焊锡(Solder)结合的方法。☞焊锡主要使用熔点在50~1,400℃范围内。

以熔点450℃为基准，在此以下是软锡焊

(Soldering),以上为硬锡焊(Brazing)。-要比目材的熔融点低.-表面张力小，要充分散布在母材表面.-流动性好，要充分的填满空隙.-强韧性，耐蚀性，耐磨耗性，电传导性，颜色协调等要求.3.Soldering的要点-侵湿性

-流动性

-散布性-焊锡的熔融特性和焊口性能试验结果(信赖性)4.锡焊性Ⅰ.Soldering(锡焊)原理2Ⅱ.贴装技术的概要SMT就是表面贴装技术,是指在PWB表面的PAD上印刷

锡膏，在上面放置表面贴装部品

的锡焊技术。

IMT是把所有的部品只分配在

PWB的一面的贴装技术。

SMT是在PWB的两面分配所有的部品，现在广义上是包含

BareChip实装的统称.☞IMT(InsertMountTechnology)是指把部品LEAD插入

PCB基板的PTH(PlatedThroughHole)内锡焊的方法.1.SMT(SurfaceMountTechnology)定义☞优点☜-提高信赖性及产品性能。-通过高密度节省

TOTALCOST.-基板组装自动化容易.-因自动化转化容易，提高生产性.2.SMT的优点及缺点☞缺点☜-需要集中投资工程的SYSTEM化.-要求综合各要素技术的制造技术.-因轻薄短小化，不良修改及再作业难易.-要求新的作业方法实装形态构造部品分类

实装密度(점/㎠)510152025303540LEAD插入实装LEAD部品DIPType1ClassA표면실장1)单面SMTCHIP部品PLATPACKAGEPLCCType1ClassB2)单面SMT(LEAD部品混掺)LEAD部品DIPCHIP部品Type2ClassC3)两面SMT(LEAD部品混掺)LEAD部品DIPCHIP部品Type2ClassC4)两面SMTCHIP部品PLATPACKAGEPLCCType2ClassB3.表面实装有代表性的4种实装形态☞分类

IPC-CM-770“PrintedBoardComponentMounting”-Type1:在基板的单面安装部品

-ClassA:只安装插入实装部品

-Type2:在基板的两面安装部品

-ClassB:只安装表面实装部品

-ClassC:插入实装部品和表面实装部品混掺安装3Soldering外观检查实装检查机能检查Soldering两面板部品实装(表面实装

orLead部品)Solderingor粘贴剂硬化部品实装(Chip,IC..)锡膏或粘贴剂涂抹供给PWBPCB制造

FlowSMTLINE构成(例)SMD(SurfaceMountDevice)

在印刷电路基板(PCB)上使用机器放置的部品，一般称表面贴装部品；所使用的机器装置

一般是

SMTLine构成中需要的设备。但是，广义上是指贴装表面实装部品的PCB制造中需要的

生产设备及附带装置,关联设备.基板(PWB)solder印刷涂抹粘贴剂部品实装Reflow部品实装FlowReflow检查完成发货

供给装置ScreenPRTDispensr高速Mount多功能MountReflow

高速Mount多功能Mount手插/IMCReflowFlowM/CAOI,AXIICT机能检查机

45ScreenPrinter(网板印刷机)

在印刷电路基板(PWB)上，为了能将贴装部品和PWB焊接起来，印刷

焊接物质（锡膏）的装置，

现在的趋势主要是利用

MetalMask的印刷方式。主要附属物用语说明实物MetalMaskSUS或者其它材质和铝

框架构成。作成和PWB的部品

LAND一样位置一样形状的开口，装在

ScreenPrinter上使用的装置。CreamSolder(SolderPaste)钠(Pb)、锡(Sn)、Flux与其它金属化合物按一定比率搭配，在

Reflow工程熔融，使印刷回路基板和部品结合的金属材料。SuctionBlock在ScreenPrinter固定PWB，托着

PWB底面的BaseBlock。按用途的种类有

BarePCB印刷用和

Reflow后印刷用2种，有时候也使用

BackupPin方式。Sgueegee通过推挤锡膏，使得锡膏可以通过MetalMask并粘贴与PWB的Pad上的装置。使用不锈钢或者其它金属材质。主要组成部分印刷作业工程6Dispenser(粘贴剂涂抹机）

在自插部品和Chip部品混合贴装的电路板生产过程中，为了能把Chip部品临时固定在

PCB上，

涂抹粘贴剂（ChipBond，即红胶）的装置。方式用语说明Transcription方式

利用装有如PCB上要涂抹

Bond的

Point那么多

PIN的

Plate,作为统一涂抹的涂抹装置

生产性良好，

变化PinSize调节涂抹量.Screen印刷方式MeshScreen上除了要涂抹

Bond部分外，剩下的部分用乳剂coating,作为印刷

Bond的方式，变化

Mesh

的

Size或者印刷条件，调节涂抹量.Dispenser方式

按照Chip部品，变化NozzleSize和吐出时间,温度.压力，

调节粘贴剂的量.(现在应用最广泛的涂抹机

)按方式分类粘贴作业

为了能够把形态和尺寸多样的部品粘贴到多样的基板上，需要强力的粘贴剂.如果想在底应力컴

파운드(low-Stressmoldingcompound),솔더마스크,플럭스,OSP(OrganicSolderPreservative)等多样的表面固定部品，被硬化的粘贴剂在

260℃左右的高温下，通过wavesolder时，可以能够继续保持bond.CHIP部品PCB基板粘贴剂7Mounter(高速/이형部品实装机)Mounter(贴片机)是指在涂抹了

CreamSolder（锡膏）

或者

ChipBond（红胶）的

PCB上，利用程序顺次贴装表面贴装部品的装置。

按所贴装部品的形态分为标准(Chip或者高速)贴装机

和多功能贴装机。SOP:SmallOutlinePackageQFP:QuadFlatPackage

PLCC:PlasticLeadlessCarryPackage

SOJ:SmallOutlineJunction

BGA:BallGridArrayCSP:ChipSizePackage,ChipScalePackageLLP:LeadlessLeadformPackageSOJQFPSOPBGALLPPLCC

高速MOUNTER多用途MOUNTER贴装部品ReflowSoldering(回流焊）

印刷的PCB上装贴

Chip及

IC器件的状态下，通过设定锡焊温度的炉，

PWB的

LAND和部品

LEAD之间的

CreamSolder被熔融进而完成成贴装部品焊接的装置.加热方式原理特征IR(红外线)

依靠红外线的复印热加热-随着部品的材质,颜色，热吸收的

不同，发生异常加热.-大部品发生影子的地方加热难IR＋HotAir

红外线的复印热和热风并用的加热方式-普及红外线方式的发电类型

-部品的热压较小

-材料的炭化小,部品和基板的温度差较小.热风

靠heat

变热的热风加热的方式-部品和基板的温度差小.-温度控制较容易.-材料的炭化及솔더볼发生多.-由于热风部品容易发生移动.Reflow方式Reflow装备8-如FlowSoldering，部品本体没有直接沉积在熔融的

Solder中，部品本体的热冲击小.(根据加热方式的不同，也能增加很大的热压)-因规定了Solder的供给量，

브릿지등的

Soldering不良少.-因熔融

Silder的表面张力，即使位置多少发生倾斜，有在正常位置固定部品的

Self-Alignment

效果.-如果利用局部加热方式的加热源，在同一基板上也可能以不同的Soldering条件

Soldering.-Solder中混入不纯物的危险性小，利用

SolderPaste时，

能够正确地保持Solder的조성.Reflow优点9FlowSoldering(波峰焊）

使装了部品(LEAD部品,红胶固定的

Chip部品)的基板沉积到锡浆或者把锡喷洒到PCB上去完成焊接

的锡焊方式。方式用语说明焊接方式熔融的锡浆不移动,使实装了部品的基板移动去完成焊接的方式.打喷方式

喷涌熔融锡浆制作各种波形,使它接触结合部去完成

焊接的方法.工程构成照片例FlowSolder种类-Fluxer:在要焊接对象基板的锡焊面涂抹助焊剂的装置.

种类)打喷发泡方式

,喷胶方式

-预热机

:使要焊接对象基板在锡焊前预备加热的装置

预热目的

:①缓和热冲击②消除吸着水分③防止表面的温度强化④助焊剂活性化的补助⑤助焊剂的挥发1.Test和检查■为了保证生产的PCB和实际式样一致的手段.■通过对各个board的soldering状态的

良/否判定,改善soldering工程上的问题,

达成目标品质.■信赖性是?

指保持预先决定的特性的能力■影响PCB信赖性的要素10Ⅲ.boardtest和检查工程设计管理(温度，时间,部品实装)(工艺的设计,이음部的形象,Solder材料)(目材的表面状态,锡膏的不纯物,助焊剂的热化)2.Soldering前的test和检查■指对锡膏,助焊剂,PWB等材料的test和检查.-材质的种类和特性,材质的状态等对焊接作业影响大

-好的材质的确保是获得优良焊接状态的基本11Soldering设计solderDevicePWB化学物质Flux破坏检查信赖性检查3.焊接后的test和检查非破坏检查

外观检查,X-Ray检查,电气检查,超声波检查

引张检查，剥离检查，截断检查,

弯曲/扭曲检查,显微镜组织检查

疲劳检查,热疲劳检查,经久硬化检查,震动检查,

腐蚀检查,ion-migration检查,위스커12(一般在量产工程中不实施.)(一般在量产工程中不实施.)131.外观检查是

1)不损伤检查对象，了解性质、状态、构造等非破坏检查中的一种

2)最经常使用，最基本的检查项目

3)检查项目

-结合部的外观形象，锡的侵湿性(Wettability)-部品的倾斜或位置偏移

-Pattern,部品的外观异常2.外观检查的种类

1)目视

:利用人眼睛的外观检查方法

2)AOI:不是利用人眼睛，而是利用光学机器检查的方法*AOI:AutomatedOpticalInspection3.PCB制造工程上外观检查实施工程例ScreenPrinter高速

Mounter이형MounterReflowWaveSolder…外观检查14外观检查的目的

1)防止不良流到後工程

2)使检查结果统计性的分析内容在前工程(Reflow,WaveSolder)Feedback，

对有效的分析、消除不良

改善前工程品质VISION检查机前工程(Reflow,WaveSolder)後工程품질개선작업불량유출최소화1)目视检查■最常使用，最基本的检查项目■检查项目

-结合部的外观形象

-侵湿性

-部品的倾斜或位置偏移

-排线异常

-部品的外观异常■为了有效率的检查，准备检查表,

希望按照它实施检查15AOI(AutomatedOpticalInspection)是?

由于肉眼不能检查或者由于大量生产，要检查的部品很多时，

采用包括照相技术、照明技术检查알고리즘等综合光学技术进行检查的装备.Mono,Color

解像度

相机数照相技术

照明器件(日光灯,LED)

照明角度(竖直,水平)照明技术SPC–FeedbackSystem

(StatisticalProcessControl)

输出数据比较方式

统计形象数据比较方式检查알고리즘工程管理反馈系统16AOI

检查方式检查基板最重要Point从而可以知道锡焊结合部结合强度的侵湿性；

根据锡的表面倾斜度，利用光的反射原理，可以知道锡的侵湿性的

ColorHighlight方

式.侵湿性检查

ColorHighlight

方式结合强度=锡的表面张力(1+COS侵湿角)

17ColorHighlight的原理

锡表面具有光的反射性质,照射到锡表面的光从入射角=反射角方向反射。

ColorHighlight利用

红色,绿色,青色

3色照射光从不同的角度照射到锡表面，从而获得

不同位置的反射光，进而获知焊接状态。红色(Red)绿色(Green)青色(Blue)18AOI检查

-ColorHighlight方式19ColorHighlight的基本构成

1)红色,绿色,

青色

3个

LINK照明相互设置到不同的高度，照射基板面.

2)在LINK照明的中心线上竖直方向

设置COLORCamera,

构成可以读取基板画像的形式.1-4-3VISION检查机实际摄影影像<IC类><Array类><Chip类>20锡焊不良例(Short)21(LEADOPEN)(锡不足)(LEAD弯曲)■在焊接部能够发生各种结合状态,-龟裂或者气泡,绝缘层破坏

…■用目视，AOI检查不能检查出内部发生的各种结合，所以引入

X-Ray检查。内部的各种结合22X-Ray检查23X-Ray理论和原理

1895年德国的科学家

伦琴

发现X-射线使用真空放电管，在高电压下加速电子使加速的电子向叫Target（标靶）的金属板撞击而发产生X-Ray理论和原理

X射线的检出利用在照片感光乳剂中引起的光化学变化

-胶卷的黑化和漏出有关联,

以强度和漏出时间的长度乘积来定义X射线使气体，固体ion化，在入子内形成形光

-利用此类现象的检出机叫电子检出机

-在电子检出机中有ion箱子,电光计数机,固体检出机等X线的应用在医学，产业，光学等多个领域中应用

-医学

诊断

:骨折,体内的异物质,癌病状态组织的检查

治疗

:阻止恶性肿瘤扩散时使用

-产业

非破坏性的检查铸造物内结合时使用

测定物质的厚度时使用

量变分析物质特性的问题中被广泛应用24X-RayImage获得X-rayTubeOpenTubeClosedTubeFocalSpotLifeTime

稳定性

MaintenanceManipulatorFastMovingcontrol

稳定性

DualControlS/W&JoystickAutoprogrammingstageImageIntensifier

Lifetime

稳定性

解析度

6”/4”/9”X-rayBeam25SemiconductorPackageDieAttach(Void)DieAttach(Void)26SemiconductorPackageConntector(BurnOut)Socket(BurnOut)27■对装配在PCB的成批电子部品单个

Test-回路

Open,Short,极性,TestJetetc■使Probe接触到焊接部或者部品lead,测定部品值

ICT(InCircuitTest)判断回路是否正常或者部品特性是否正常的检测方法，可以分为ICT和

FT.■对装配在PCB上的成批电子部品整体Test■检查是否具有设计式样技能的电气特性■对实装的个别部品不进行检查

FT(FunctionTest)28电气检查291.ICT(InCircuitTest)是?:是指通过ATE(AutomaticTestEquipment)

，

使用利用board的锡焊/组装状态(节点间

Short,Open,未插,误插,反插...)和

BoundaryScan,Simulationdata的

FPGA,EPLD,ASIC,GAL等

Logic测试,部品/回路特性

(Analog,Digital,A/Dmixed,A/Dfunction,

电压,周波数,周期)等

Test治具

Fixture，自动测定的test.2.优点

-能够快速正确的找出制造不良及部品不良.-使test时因board上的电冲击部品损伤最小化.-可以预防由于部品的误差/反插，特性不良发生的

LOT不良.3.缺点

-需要FIXTURE制作所需费用和TESTPROGRAM开发时间

-对传送特性等board单位的回路整体机能test难.

ICT检查ICTFixture的构造피testboardFIXTUREICT装备本体RECEIVER부분측정부ANALOGDIGITAL제어부GuidepinGasketprobe

핀(PIN,PROBE):FIXTURE:使피testboard接触到test

装备的机械物.

Pintestboard和

Fixture接触

有依靠真空(VACUUM)吸入力的方法和

依靠AIRPress的方法.

测定部

:分为Analog和

Digital.

控制部:根据Program选择频道(主要

RELAYorIC)或者分离，

控制测定部，读取测定值比较，

判断关联部品是良品还是不良，

打印test结果.30IrxIrefRxRrefVs+--+MoaVmoaSbusIBusdisconnectallconnectsto“Rx-1”connectIto“Rx-2”resistor5k,10,10,re3,ar100m,ed,en내부DCSource내부DC전압계

在上面回路中利用OP-AMP的基本动作原理

测定

Rx

的值

Irx=IrefIrx=Vs/Rx(Ohm’sLaw)Iref=-Vmoa/RrefRx=-(Vs*Rref)/Vmoa

为了在装备中测定Rx

值，首先测定

Vmoa值（正确测定此值希望的

Rx值）。

DESCRIPTIONTest基本原理31ICT检查项目Pinstest试验项目检出项目和Fixture装备间的

Contact状态

testShortstestNode间

Short状态

testAnalogtestAnalog素子的部品特性

testTestjet部品

pin的

OpentestPowerBoardPower认可状态

testDigitaltestDigital素子特性

testBSTtestBoundaryScantestAnalogFunctiontestAnalog素子中

Power认可后test的部品特性

testUn-poweredTESTPoweredTEST区分32*Un-poweredTEST:检查对象

PCBASSY在需要的电源没有供给的状态下的TEST*PoweredTEST:检查对象

PCBASSY动作需要的电源供给的状态下的

TESTFixture影像33(内部)(上面）(下面)(boardSET状态)按照TestProbe名称的

TestPad形态和Header形象(1)No12TestProbe名称及

Pad形象ProbeHeader形象HeaderStyleTransferProbeSUTypeProbeNiddleTypeProbe-HoneycombStyleTulip4-pointCrownHead4-SidedNiddle34No34TestProbe名称及

Pad形象ProbeHeader形象HeaderStyleTransferProbeLeadHoleTypeProbeViaHoleTypeProbeHoneycombStyleTulip4-pointCrownHead4-SidedNiddle535按照TestProbe名称的

TestPad形态和Header形象(2)4.FT概要和优/缺点■FT(FunctionTester)是

?-焊接后,对装在PCB上的成批电子部品是否具有设计式样

的技能，检查电器性机能的装备

-对各test项目输入值得输出值的判定，或者，实际测定