回流焊技术培训教材课件

电子工艺实训课程－回流焊接教学课件湖南科瑞特科技股份有限公司电子工艺实训课程－回流焊接教学课件湖南科瑞特科1什么叫SMT？這就是SMT!!什么叫SMT？這就是SMT!!2SMT定义表面贴装技术(SurfaceMountingTechnology简称SMT)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,从而实现了电子产品组装的高密度、高可靠、小型化﹑低成本，以及生产的自动化。这种小型化的元器件称为:SMD器件（或称SMC、片式器件)。将组件装配到印刷线路板或其它基板上的工艺方法称为SMT工艺。相关的组装设备则称为SMT设备。目前，先进的电子产品，特别是在计算机及通讯类电子产品，已普遍采用SMT技术。国际上SMD器件产量逐年上升，而传统器件产量逐年下降，因此随着时间的推移，SMT技术将越来越普及。SMT定义表面贴装技术(SurfaceMounting3为什么要用表面贴装技术(SMT)?电子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件组件已无法缩小。电子产品功能更完整，所采用的集成电路(IC)已无穿孔组件，特别是大规模、高集成IC，不得不采用表面贴片组件。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。为什么要用表面贴装技术(SMT)?电子产品追求小型化，以前使4SMT之优点能节省空间50～70%；大量节省组件及装配成本；可使用更高脚数之各种零件；具有更多且快速之自动化生产能力；减少零件贮存空间；节省制造厂房空间；总成本降低。SMT之优点能节省空间50～70%；5贴片技术组装流程图发料PartsIssue基板烘烤BareBoardBaking锡膏印刷SolderPastePrinting泛用机贴片MultiFunctionMounting回焊前目检VisualInsp。b/fReflow回流焊ReflowSoldering修理Rework/Repair炉后比对目检测试品检点固定胶GlueDispnsing高速机贴片Hi-SpeedMounting修理Rework/Repair供板PCBLoading印刷目检VI。afterprinting插件M。I/A。I波峰焊WaveSoldering装配/目检Assembly/VI入库Stock贴片技术组装流程图发料基板烘烤锡膏印刷泛用机贴片回焊前目检回6SMT的制程种类贴片——波峰焊工艺价格低廉，但要求设备多，难以实现高密度组装锡膏——回流焊工艺简单，快捷I类:印刷锡膏贴装组件回流焊清洗涂敷粘接剂红外加热表面安装组件固化翻转插通孔组件波峰焊清洗SMT的制程种类贴片——波峰焊工艺锡膏——回流焊工艺I类:7双面回流焊工艺A面布有大型IC器件B面以片式组件为主充分利用PCB空间，实现安装面积最小化，工艺控制复杂，要求严格，常用于密集型或超小型电子产品，如手机。通常先作B面再作A面印刷锡膏贴装组件回流焊翻转贴装组件印刷锡膏回流焊翻转清洗II类:双面回流焊工艺通常先作B面再作A面印刷锡膏贴装组件回流焊翻转8混合安装工艺多用于消费类电子产品的组装III类:波峰焊插通孔组件清洗印刷锡膏贴装组件回流焊翻转点贴片胶贴装组件加热固化翻转先作A面：再作B面：插通孔组件后再过波峰焊：混合安装工艺III类:波峰焊插通孔组件清洗印刷锡膏贴装组件9锡膏印刷A.手动印刷机︰（面临淘汰）适用于印刷精度要求不高的大型贴装组件；B.半自动印刷机︰适用于小批量离线式生产，及较高精度的贴装组件；C.全自动印刷机︰（目前用的最广泛）适用于大批量在线式生产，及高精度的贴装组件。锡膏印刷A.手动印刷机︰（面临淘汰）适用于印刷精度要求不高的10SolderPrinter内部工作示意图锡膏刮刀钢板PCBSolderPrinter内部工作示意图锡膏刮刀钢板PCB11钢网刮刀焊膏钢网刮刀焊膏12刮刀或叫刮板菱形刮刀拖裙形刮刀聚乙烯材料或类似材料金属10mm45度角刮刀钢网菱形刮刀拖裙形刮刀刮刀钢网45-60度角(目前60度钢刮刀使用较普遍)刮刀刮刀或叫刮板菱形刮刀拖裙形刮刀聚乙烯材料金属10mm45度角13钢板制作方式蚀刻（目前应用减少）激光切割<辅助电抛光>（普遍应用）电铸（成本太高，较少）--应用于精密的印刷钢板制作方式蚀刻（目前应用减少）14蚀刻钢板普通激光切割钢板电抛光激光切割钢板蚀刻钢板普通激光切割钢板电抛光激光切割钢板15锡膏锡膏的基本成分是由锡粉和助焊剂均匀混合而成,其焊膏金属粉末通常是由氮气雾化或转碟法制造,后经丝网筛选而成。而助焊剂则是由粘结剂(树脂),溶剂,活性剂,触变剂及其它添加剂组成,它对焊膏从丝网印刷到焊接整个过程起着至关重要的作用。锡膏锡膏的基本成分是由锡粉和助焊剂均匀混合而成,其焊膏金属粉16A.PCB组成成份电脑板卡常用的是FR-4型号由环氧树脂和玻璃纤维复合而成。B.PCB作用：提供组件组装的基本支架；提供零件之间的电性连接利用铜箔线；提供组装时安全方便的工作环境。C.PCB分类根据线路层的多少分为双面板多层板;双面板指PCB两面有线路而多层板除PCB两面有线路外中间亦布有线路目前常用的多层板为四层板中间有一层电源和一层地线。根据焊盘镀层可分为喷锡板和金板；喷锡板因生产工艺复杂故价钱昂贵但其上锡性能优于金板。PCB(PrintedCircuitBoard)即印刷电路板A.PCB组成成份电脑板卡常用的是FR-4型号由环氧树脂和17按功能可分为两种类型：

A.高速机

B.泛用机将电子组件贴装到已经印刷了锡膏或胶水的PCB上的设备。贴片机类型将电子组件贴装到已经印刷了锡膏或胶水的PCB上的设备。贴片机18A.高速机：适用于贴装小型大量的组件；如电容，电阻等，也可贴装一些IC组件，但精度受到限制。B.泛用机：适用于贴装异性的或精密度高的组件；如QFP,BGASOT,SOP,PLCC等。A.高速机：B.泛用机：19A.

带装TapeB.

管装StickC.

托盘TrayD.

散装BulkTray盘胶带管装SMD件的包装形式A.带装TapeTray盘胶带管装SMD件的包装形式20A.带装供料器带装零件供料器依料带的宽度可分为8mm/12mm/16mm/24mm/32mm/44mm/56mm等种类B.管装供料器高速管装代料器/高精度多重管装供料器/高速层式管装供料器C.TrayFeeder托盘代料器手动换盘式/自动换盘式/自动换盘拾取式换盘送料D.散装供料器目前较少使用种类振动式和吹气式供料器的类型A.带装供料器供料器的类型21选择料架1.不同包装方式的料应装不同类型的料架上。(如胶带或纸带)2.不同本体大小的料应装在不同之料架上。装所需物料到料架上1.要仔细检查料架内的物料是否到位,料架扣有无扣好,以及料带齿轮是否相吻合。备料上料步骤与要求选择料架备料上料步骤与要求22根据料单确认所备之料架所示意之站别与所放斜槽之站别相一致。1.作好备料记录并由相邻工位确认;2.对于托盘装BGA或IC只有半盘或大半盘时应将物料置于托盘的后面部分,而空出前部分。Tray盘的摆放方式请按Tray盘上箭头所指的方向，进行放置﹔3.上线前之备料应特别留意BGA及IC的方向,以及一些有极性之组件的极性,对于温湿度敏感性的组件的管制请参照管制规范。根据料单确认所备之料架所示意之站别与所放斜槽之23确认换料站别1.应时刻留意物料的使用状况﹔2.当听到机器发出缺料报警后,巡视核实缺料信息,并

确认好换料站别﹔取备用料放于机器平台相应位置1.从料车斜槽内拿取备用料时不能错拿其它站别之料﹔2.在工作TABLEL里放入物料时决不可能放错站别﹔3.放入后应使料架与其它的相平4.在换料后勿忘记将插上料架的电源与气管联机。换料:确认换料站别换料:24关安全门，按RESET键盘:1.安全门一定要关严，以免机器故障；2.不可直接按START,而应先RESET键,等绿灯亮后方

可按START进行贴片；按START键进行贴片作业将所换的站别以及料单上站别以及料车斜槽内的站别进行比照，进行最终确认，保证不拿错料，不上错料。同时作好上料记录。相邻工位在10分钟内对料进行核对。关安全门，按RESET键盘:25红灯亮:在生产中机器发生Error停机黄灯闪:机器待机状况中发生警告讯息黄灯亮:机器生产中发生警告讯息绿灯闪:机器正常待机状态绿灯亮:机器正在置件中警示灯的提示:红灯亮:在生产中机器发生Error停机警示灯的提示:26SMT元器件按照特性一般分为：被动组件和主动组件1.被动组件：当施以电信号时不改变本身特性的组件(电容电阻等)。例如：SMT元器件按照特性一般分为：被动组件和主动组件272.主动组件：当施以电信号时可以改变本身特性的组件(IC,晶体管等)。例如：QFPBGA2.主动组件：当施以电信号时可以改变本身特性的组件(IC,晶28通过高温焊料固化，从而达到将PCB和SMT的表面贴装组件连接在一起，形成电气回路。焊炉的目的：通过高温焊料固化，从而达到将PCB和SMT的表面贴装组件连接29焊锡原理印刷有锡膏的PCB，在零件贴装完成后，经过加热，锡膏熔化，冷却后将PCB和零件焊接成一体。从而达到既定的机械性能，电器性能。焊锡三要素焊接物-----PCB零件焊接介质-----焊接用材料:锡膏一定的温度-----加热设备Reflow焊锡原理焊锡三要素Reflow30回流的方式：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）回流的方式：红外线焊接31TemperatureTime(BGABottom)1-3℃/Sec200℃Peak225℃±5℃60-90Sec140-170℃

60-120Sec

預熱區恆溫區回焊區冷卻區热风回流焊过程中，锡膏需经过以下几个阶段:溶剂挥发；焊剂清除焊件表面的氧化物；锡膏的熔融、再流动以及焊膏的冷却、凝固。基本工艺：工艺分区TemperatureTime(BGABottom)132目的：使PCB和元器件预热，达到平衡，同时除去锡膏中的水份﹑溶剂，以防锡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不足的焊点。PRE-HEAT

预热区重点：预热的斜率预热的温度作用及规格﹕是用来加热PCB&零件;斜率为1-3℃/秒,占总时间的30%左右,最高温度控制在140℃以下,减少热冲击。目的：使PCB和元器件预热，达到平衡，同时除去锡膏中的水份33目的：保证在达到再流温度之前焊料能完全干燥，同时还起着焊剂活化的作用，清除元器件、焊盘、焊粉中的金属氧化物。时间约60~120秒，根据焊料的性质有所差异。SOAK

恒温区作用及规格﹕是使大小零件及PCB受热完全均匀,消除局部温差;通过锡膏成份中的溶剂清除零件电极及PCBPAD及SolderPowder之表面氧化物,减小表面张力,为重溶作准备。本区时间约占45%左右,温度在140-183℃之间。重点：均温的时间均温的温度目的：保证在达到再流温度之前焊料能完全干燥，同时还起着焊剂活34目的：锡膏中的焊料使金粉开始熔化，再次呈流动状态，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60~90秒。回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。作用及规格﹕为全面热化重熔；温度将达到峰值温度,峰值温度通常控制在205-230℃之间,peak温度过高会导致PCB变形,零件龟裂及二次回流等现象出现。重点：回焊的最高温度回焊的时间REFLOW回焊区目的：锡膏中的焊料使金粉开始熔化，再次呈流动状态，替代液态焊35目的：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。重点：冷却的斜率作用及规格：为降温,使PCB&零件均匀降温；回焊炉上下各有两个区有降温吹风马达,通常出炉的PCB温度控制在120℃以下。COOLING冷却区目的：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36REFLOW

常见的焊接不良及对策分析锡球与锡球间短路有脚的SMD零件空焊无脚的SMD零件空焊

SMD零件浮动(漂移)

立碑(Tombstone)效应

冷焊(Coldsolderjoints)

粒焊(Granularsolderjoints)

零件微裂(Cracksincomponents)（龟裂）REFLOW常见的焊接不良及对策分析锡球与锡球间短路37锡球与锡球间短路

原因

对策锡膏量太多(≧1mg/mm)使用较薄的钢板(150μm)

开孔缩小(85%pad)2.印刷不精确将钢板调准一些3.

锡膏塌陷修正ReflowProfile曲线4.刮刀压力太高降低刮刀压力5.钢板和电路板间隙太大使用较薄的防焊膜6.焊垫设计不当同样的线路和间距锡球与锡球间短路原因38有脚的SMD零件空焊

原因对策1.零件脚或锡球不平检查零件脚或锡球之平面度2.锡膏量太少增加钢板厚度和使用较小的开孔3.灯蕊效应锡膏先经烘烤作业4.零件脚不吃锡零件必需符合吃锡之需求有脚的SMD零件空焊原因39无脚的SMD

零件空焊

原因

对策1.焊垫设计不当将锡垫以防焊膜分隔开，尺寸适切2.两端受热不均同零件的锡垫尺寸都要相同3.锡膏量太少增加锡膏量4.零件吃锡性不佳零件必需符合吃锡之需求无脚的SMD零件空焊原因40SMD零件浮动(漂移)

原因对策1.零件两端受热不均锡垫分隔2.零件一端吃锡性不佳使用吃锡性较佳的零件3.Reflow方式在Reflow前先预热到170℃SMD零件浮动(漂移)原因41立碑(Tombstone)效应

原因对策1.焊垫设计不当焊垫设计最佳化2.零件两端吃锡性不同较佳的零件吃锡性3.零件两端受热不均减缓温度曲线升温速率4.温度曲线加热太快在Reflow前先预热到170℃<注>立碑效应发生有三作用力:1.

零件的重力使零件向下2.零件下方的熔锡也会使零件向下3.锡垫上零件外侧的熔锡会使零件向上立碑(Tombstone)效应原因42冷焊(Coldsolderjoints)

原因

对策1.Reflow温度太低

最低Reflow温度215℃2.Reflow时间太短锡膏在熔锡温度以上至少10秒3.Pin吃锡性问题查验Pin吃锡性4.Pad吃锡性问题查验Pad吃锡性<注>

冷焊是焊点未形成合金属(Inter

metallicLayer)或是焊接物连接点阻抗较高，焊接物间的剥离强度(PeelStrength)太低，所以容易将零件脚由锡垫拉起。冷焊(Coldsolderjoints)43粒焊(Granularsolderjoints)

原因对策1.Reflow温度太低较高的Reflow温度(≧215℃)2.Reflow时间太短较长的Reflow时间(＞183℃

以上至少10秒3.锡膏污染新的新鲜锡膏4.PCB或零件污染粒焊(Granularsolderjoints)44零件微裂(Cracksincomponents)（龟裂）

原因对策1.

热冲击

自然冷却，较小和较薄的零件2.PCB板翘产生的应力避免PCB弯折，敏感零件的方零件置放产生的应力向性，降低置放压力3.PCBLay-out设计不当个别的焊垫，零件长轴与折板

方向平行

4.锡膏量增加锡膏量，适当的锡垫零件微裂(Cracksincomponents)（龟裂）45焊接的检查一检查的目的在生产中，我们需要利用各种方法和设备(如AOI﹑ICT等)来检查产品的焊接质量，不过实际上所有的检查都不能100%的发现不良，但为了保证不良的及时发现和维修，只流良品到下一个工程，提高工作效率，在成本等因素的考虑下，我们就需要不断的研究和改善检查方法。焊接的检查一检查的目的在生产中，我们需要利用各种方法和设备46焊接的检查方法大致分为以下二类﹕检查方法检查装置外观检查作业员目检自动外观检查机(AOI)电气检查在线测试(ICT)功能检查(FT)焊接的检查方法大致分为以下二类﹕检查方法检查装置外观检查作业47外观检查在焊接检查中，狭义的外观检查定义是指作业员通过目视对基板外观进行的以下检查﹕焊接状态…未焊接，焊接不良(桥接﹑虚焊等)组件贴装状态………………缺件﹑贴装方向错误﹑组件偏位等外观检查48目视检查是作业者直接用眼睛进行检查，随着组件的小型化，焊接部分也变小，特别是VQFP等组件，目视很难判断焊接部分是否良好，这时就只有借助于放大镜来进行检查。外观自动检查设备，常用的类型如下图所示，其简单的原理是摄像头采取信号转换成电气组件及焊接部分的图像，图像处理系统根据图象的浓度﹑形状来判断焊接状态及组件贴装状态的良否。目视检查是作业者直接用眼睛进行检查，随着组件的小型化，焊49回流焊技术培训教材ppt课件50电气的检查电气检查通过接触电路板上的测试点，利用电气导通检查下列项目：焊接状态…未焊接，桥接等组件贴装状态……………缺件，贴装方向错误等电气组件的状态…………有无故障或特性的劣化检查使用的检查机按检查项目区分为在线检查和功能测试两种电气的检查51设备名称在线检查功能检查检查原理基板上的被动组件(L.C.R)接触检查探头，通过显示的数值是否在规定范围内来判断良否，能检查组件焊接桥接等。检查基板任意2点波形，电压，频率等。按基板规格确认动作机能。价格中高特征能判定哪个组件或哪部分组件不良不能检查IC很难判定哪部分元不良能检查IC等组件性能能发现在线检查不能发现的动作不良，脉冲偏移等不良设备在线检查功能检查检查基板上的被动组件(L.C.R)检查基52外观检查和ICT检查分类不良内容外观(目视)检查ICT焊接桥接○○未上锡○○锡珠○×多锡○×少锡○*1×SOP,QFP端子浮起○*2×组件贴装偏位或组件浮起○*3△错极性○○缺件○○部品规格错*4△○规格外×○外观检查和ICT检查分类不良内容外观(目视)检查ICT焊接桥53ICT检查是通过电气特性来判断不良，如下图所示的少锡的不良，Land和组件间电气仍然导通，因此此类不良较难被检查出，此时就需通过目视来检查出不良。少锡ICT检查是通过电气特性来判断不良，如下图所示的少锡的不良，54外观检查可以判断组件浮起，少锡等不良，还可以判断焊锡倒角不良，而ICT测试是用探头接触组件La点。能判断组件表示不良，但是实际检查中几乎不识别组件规格表示，因此不要期待能检查出规格表示不良。外观检查可以判断组件浮起，少锡等不良，还可以判断焊锡倒角不良55组件浮起和组件偏位都是组件相对于Land位置偏移，但是如果组件和Land间仍有连接，则会误判断为品。ICT不能检测出不良品组件浮起和组件偏位都是组件相对于Land位置偏移，但是如果组56焊接的修理方法小型封装组件的拆脚方法。若不同时加热两个管脚,就不能取下组件,因此要事先在两个端子间熔化焊锡形成桥接。焊接的修理方法小型封装组件的拆脚方法。若不同时加热两个管脚,57使用2个电烙铁,同时熔化组件两侧的焊锡烙铁头。使用2个电烙铁,同时熔化组件两侧的焊锡烙铁头。58若焊锡熔化,则用烙铁夹持组件,迅速提起组件。若焊锡熔化,则用烙铁夹持组件,迅速提起组件。59特殊烙铁方式:使用下面图示的适合QFP和SOP的形成的烙铁取下焊接上的组件。用烙铁取下IC时,如果不能很快取下,有可能会因为烙铁的热量而破坏IC。(原则上取下的IC不可能再次使用)取下平面封装IC的方法特殊烙铁方式:取下平面封装IC的方法60热风方式:A.便携型,对平面封装的IC进行维修作业时,采用热风或较特殊烙铁头维修方式的破坏性小。因此推荐使用。一般采用如下图所示的便携式热风修理装置。热风方式:61B.半自动型。大量折取相同组件时可以使用半自动型装置。下图是常用的半自式修理装置。B.半自动型。大量折取相同组件时可以使用半自动型装置。下图是62选用与要取下的组件形状符合的吸嘴。吸嘴半自动型修理装置的动作顺序吸嘴选用与要取下的组件形状符合的吸嘴。吸嘴半自动型修理装置的动作63吸嘴下降,IC的引线部分(焊接部分)被热风加热。吸嘴下降,IC的引线部分(焊接部分)被热风加热。64焊接熔化,吸嘴吸附组件上升。焊接熔化,吸嘴吸附组件上升。65BGA﹕BallGridArray,球栅数组(门数组式球型封装)BGA的定义PBGA:plasticBGA塑料封装的BGA

CBGA:ceramicBGA陶瓷封装的BGA

CCGA:ceramiccolumnBGA陶瓷柱状封装的BGA

TBGA:tapeBGA载带球栅数组BGA的分类BGA﹕BallGridArray,球栅数组(门数组式66313接脚PBGA封装与304接脚PQFPBGA的优点BGA和QFP相比较﹐同样的引脚情况下﹐其占用面积小﹐高度低。散热特性好﹐芯片工作温度低。电气性能优于常用的QFP和PGA封装器件。组件设计和制造,装配相对容易I/O引线间距大。封装可靠性高。BGA的优缺点313接脚PBGA封装与304接脚PQFPBGA的优点BGA67BGA的缺点印刷电路板的成本增加

焊后检测困难﹐反修困难

PBGA对潮湿很敏感﹐封装件和衬底裂开。PBGA潮湿敏感等级BGA的缺点68PAD防焊垫BGA烘烤BGA的使用PAD防焊垫BGA的使用69何谓NSMD及SMD?SMD:SolderMaskDefinedNSMD:NonSolderMaskDefinedPAD

防焊垫何谓NSMD及SMD?PAD防焊垫70NSMD及SMD有何差异&优缺?NSMD及SMD有何差异&优缺?71SelfAlignment在SMD及NSMD之差别?SelfAlignment在SMD及NSMD之差别?72为何使用BGA之前需经烘烤?因BGA本身属于湿气敏感组件,根据JEDEC水气含量件分级表,湿气敏感组件曝露的时间超过其表上时间时,在烘烤过程中易产生爆米花(POPCORN)效应BGA

烘烤为何使用BGA之前需经烘烤?BGA烘烤730.0300.0156hr24hr0.0300.0156hr24hr74BGA之烘烤条件及方式为何?BGA之烘烤共分两种,即高温及低温烘烤高温烘烤目的在上线作业前去除BGA内之湿气,其条件为125℃,时间6～24hr低温烘烤目的在避免烘烤完却未及上线之BGA,于开放环境中二次受潮,其条件为55±5℃,时间不限严谨正常之高温烘烤条件应为125℃,时间24hrBGA之烘烤条件及方式为何?75BGA组装时常发生何问题VOID效应POPCORN效应自行对位回焊曲线之探讨BGA平整度BGA二次回焊可靠度试验BGA组装问题BGA组装时常发生何问题BGA组装问题76BGA组装时常发生何问题?SolderBumpVoidSolder