PCBA制造技术规范

企业标准QB/002–2014电路板（PCBA）制造技术规范 2013-05-04发布2014-05-10实施科技有限公司-发布修订声明本规范于2013年05月04日首次试用版发布。本规范拟制与解释部门：本规范起草单位：本规范主要起草人：范学勤本规范审核人：标准化审核人：本规范批准人：本规范修订记录表：修订日期版本修订内容修订人2013-05-04A试用版发行2014-5-10B修改使用公司名称目录封面：TOC\o"1-2"\h\z\u电路板（PCBA）制造技术规范 1修订声明 2目录 3前言 5术语解释 6第一章PCBA制造生产必要前提条件 71.1 产品设计良好： 71.2 高质量的材料及合适的设备： 71.3 成熟稳定的生产工艺： 71.4 技术熟练的生产人员： 7附图1SCC标准PCBA生产控制流程 8附图2SCC标准SMT工艺加工流程 9第二章车间温湿度管控要求 102.1 车间内温度、相对湿度要求： 102.2 温度湿度检测仪器要求： 102.3 车间内环境控制的相关规定： 102.4 温湿度日常检查要求： 10第三章湿度敏感组件管制条件 113.1 IC类半导体器件烘烤方式及要求： 113.2 IC类半导体器件管制条件： 113.3 PCB管制规范： 11第四章表面组装元器件(SMC／SMD)概述 134.1 表面组装元器件基本要求： 134.2 表面组装元器件（SMC/SMD）的包装类型： 134.3 表面组装元器件使人用注意事项： 14第五章SMT工艺概述 155.1 SMT工艺分类： 155.2 施加焊膏工艺： 165.3 施加贴片红胶工艺： 165.4 施加贴片红胶的方法和各种方法的适用范围： 185.5 贴装元器件： 185.6 贴片回流焊（再流焊）： 185.7 回流焊特点： 195.8 回流焊的分类： 195.9 回流焊的工艺要求： 19第六章表面组装工艺材料介绍―焊膏 206.1 简介： 206.2 焊膏的分类、组成： 206.3 合金焊料粉与焊剂含量的配比： 206.4 焊剂组份知识： 216.5 对焊膏的技术要求： 216.6 焊膏的选择依据及管理使用： 22第七章表面组装工艺材料介绍―红胶 257.1 概况： 257.2 性能参数（举例）： 257.3 固化条件： 257.4 使用方法： 25第八章SMT生产线概况及其主要设备 268.1 SMT生产线概况： 268.2 SMT生产线主要设备： 268.3 贴装机&贴片机： 278.4 回流焊炉： 28第九章波峰焊接工艺 3010.1 波峰焊原理： 3010.2 波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求： 3110.3 波峰焊工艺材料： 3210.4 典型波峰焊工艺流程： 3210.5 波峰焊的主要工艺参数及对工艺参数的调整： 3310.6 预热温度和时间： 3310.7 焊接温度和时间： 3410.8 印制板爬坡角度和波峰高度： 3410.9 工艺参数的综合调整： 3410.10 波峰焊接质量要求： 34第十章ESD防静电知识 3610.1 静电放电及防护基础知识： 3610.2 静电的产生： 3610.3 静电对电子工业的影响： 3610.4 ESD形成的三种型式： 3710.5 ESD静电防护方式： 3710.6 防静电设备工具： 3810.7 防静电的一般工艺规程要求： 39第十一章电子元器件的储存要求 40第十二章电子车间防静电要求及规范 42附录1：湿度对电子元器件和整机的危害 44附录2：温湿度及清洁度对电子设备的影响 45附录3：长期存放电子元器件的解决方案 46前言本标准文件中所提及的部分标准参数及具体要求数据摘取自同行业企业标准文件内容，实际执行过程中可能会出现不适应状况，如遇此特殊情况时可由部门经理决策后做临时变跟后执行。本标准文件适用于PMC计划、仓储部、采购部、生产制造及品质管控部门作为参考使用，实际运用请自行查阅相对应章节。本标准文件中未提及的事项，烦请当时人及时提出予以指正，以进一步完善此标准文件。本标准文件编制过程中，因本人能力有限，难免有不足之处，还请各位给予指正。术语解释SMT：全称是Surfacemount(或mounting)technology，中文意思为表面粘着（或贴装）技术。SMC\SMD：片式元件片/片式器件。SMA：表面组装组件。ESD：全称是Electro-staticdischarge，中文意思为静电放电。PCB：印制电路板。FPT：窄间距技术，FPT是指将引脚间距在0.635－0.3mm之间的SMD和长乘宽小于等于1.6mm*0.8mm的SMC组装在PCB上的技术。MELF：圆柱形元器件。SOP：羽翼形小外形塑料封装。SOJ：J形小外形塑料封装。TSO：超薄形小外塑料封装。PLCC：塑料有引线（J形）芯片载体。QFP：四边扁平封装器件。PQFP：带角耳的四边扁平封装器件。BGA：球栅阵列封装（ballgridarray）。;DCA：芯片直接贴装技术。CSP：芯片级封装（引脚也在器件底下，外形与BGA相同，封装尺寸比BGA小。芯片封装尺寸与芯片面积比≦1.2称为CSP）THC：通孔插装元器件。ESD：静电放电第一章PCBA制造生产必要前提条件产品设计良好：参照成功的设计样板和机型在生产制造中将不足和缺陷反馈给开发技术人员不断改善.制造工艺更加简单和生产加工工时减少.销售的卖点增多和利润附加值增高.生产成本不断降低和销售价格升值和保持高质量的材料及合适的设备：在同一价格水平基础上、高质量的材料包装方式不能影响产品的性能和外观材料的质量不断的改进通用的制造设备设备的损耗折旧成本低设备的操作简单，备件易购买成熟稳定的生产工艺：严格的静电要求；成熟稳定的DIP制造工艺成熟稳定的SMT制造工艺成熟稳定的PCBA防护处理工艺成熟稳定的波峰焊接防护处理工艺成熟的PCBA防护处理工艺成熟稳定的装焊工艺制造要求严格、苛刻的测试工艺制造要求严格、可靠的包装工艺制造要求技术熟练的生产人员：要掌握基本的作业技巧，能够熟练作业3-5个工位要具备改进意识将工作结果数据化，不断追求工作结果提升熟练掌握工序作业技能后，不断培养多面手员工给员工创造职业晋升的机会和体制员工入职前要认真把关PMC物料需求附图1-KLHBS标准PCBA生产控制流程PMC物料需求物料采购物料采购PASS入电子料仓库FAIL电子元件供应商来料检验PASS入电子料仓库FAIL电子元件供应商来料检验PMC生产任务需求PMC生产任务需求仓库备料、发料仓库备料、发料外协外协SMT贴片加工来料检验来料检验PASS入电子料仓库FAILSMTPASS入电子料仓库FAILSMT贴片加工商PMC生产任务需求PMC生产任务需求波峰焊加工仓库备料、发料PCBA裸板外观全检DIP后焊加工波峰焊加工仓库备料、发料PCBA裸板外观全检DIP后焊加工FAIL外观维修/FAIL外观维修/返修OKFAIL烧写MCUFAIL烧写MCU程序OKOK功能测试功能测试功能维修/返修OK功能维修/返修OKFILEFAILOKFAILOK寿命老化寿命老化OKOKOKOKFAIL老化后全功能测试FAIL老化后全功能测试OKOKPCBA表面涂刷环氧树脂PCBA表面涂刷PCBA表面涂刷环氧树脂PCBA表面涂刷CRC70防潮漆PCBA表面三防处理OK成品成品PCBA功能测试入电子料仓库FAIL功能维修/返修防静电包装入电子料仓库FAIL功能维修/返修防静电包装供应商领料、备料附图2-KLHBS标准SMT工艺加工流程供应商领料、备料B面锡膏印刷检查大型、异性器件手工贴片纠正制程入库/转DIP工序防静电包装维修A面首件检查回流焊接前检查转板/转B面贴装A面回流焊接AOI光学检查A面锡膏印刷A面锡膏印刷检查A面-多功能贴片机贴装器件（贴SOP\QFP\BGA\TSSOP等封装芯片类器件）PCB板烘烤去潮FAIL大型、异性器件手工贴片PASSB面锡膏印刷检查大型、异性器件手工贴片纠正制程入库/转DIP工序防静电包装维修A面首件检查回流焊接前检查转板/转B面贴装A面回流焊接AOI光学检查A面锡膏印刷A面锡膏印刷检查A面-多功能贴片机贴装器件（贴SOP\QFP\BGA\TSSOP等封装芯片类器件）PCB板烘烤去潮FAIL大型、异性器件手工贴片PASSA面-高速贴片机贴装器件（电阻、电容、二极管、三极管类小封装器件）B面锡膏印刷B面回流焊接B面首件检查回流焊接前检查B面-多功能贴片机贴装器件（贴SOP\QFP\BGA\TSSOP等封装芯片类器件）B面-高速贴片机贴装器件（电阻、电容、二极管、三极管类小封装器件）NGOKNGOKNGOKNGOKNGOKNGOKAOIAOI光学检查OQC/FQCOQC/FQC检验第二章车间温湿度管控要求车间内温度、相对湿度要求：温

度:

24±2湿

度:

60±10%温度湿度检测仪器要求：采用Pt100铂电阻做测温传感器，保证了测量温度的准确性和稳定性采用通风干湿球法测量相对湿度，避免了风速对湿度测量的影响分辨率：温度：0.01℃；湿度：0.01%RH整体误差（电测+传感器）：温度：±0.1～0.2℃；湿度：±1.5%RH。车间内环境控制的相关规定：参数值根据产品要求、季节变化，由PE工程师负责设定。日常温湿度计的放置位置：采用电子指针式干湿球温湿度计，放置在机器最密集的区域，以便能采集到最显著的温湿度变化。温湿度计的记录周期设定为7天，每星期一早上7:30更换记录表。换下的记录表存放在特定的文件夹里，温湿度计的记录周期设定为7天，每星期一早上7:30更换记录表。换下的记录表存放在特定的文件夹里，保存期至少为1年，新的记录表可向工程课申领，表上须写明开始日期、更换记录表时、记录起始时间须与更换表格时间相同。室内空调系统的开关、湿度控制系统（加湿机，加湿器）开关，交由工程部（行政部）有关人员负责，其它部门的人员不得擅自使用。回流焊的抽风口必须每月清理1次，防止积水过多。逢节假休息日须关闭空调系统的吹风口开关,并要求工程部（行政部）不要关闭空调系统的抽风口开关,以防机器内壁结露。温湿度日常检查要求：检查工作由PE工程组负责。检查次数为一天四次，分四个时间段，分别为7:00～12:00；12:00～19:00；19:00～2:00；2:00～7:00；（白班及夜班各二次）每次检查结果须记录在规定的表格中，并签上检查人的姓名。温湿度记录表上的温湿度数值若在要求的范围内,则在附表中<温度状况>/湿度状况>两栏中写上“OK”，若发现数值不在要求的范围内,则在附表中相应的栏中写上“NG”及对应的温湿度超标值，并即刻通知PE工程组负责人。PE工程组负责人在接到通知后应即刻通知生产线负责人，必要时可要求停机,并通知工程部（行政部）检查空调系统和湿度控制系统。待温湿度数值回归到要求的范围内后,PE工程组负责人应即刻通知生产部门恢复生产。逢休息日或节假日可不作温湿度记录。第三章湿度敏感组件管制条件IC类半导体器件烘烤方式及要求：

BGA封装器件，超出管制期限、真或真空包装状态失效或真空包装拆封后湿度指示卡超出规定，烘烤方法为：120℃±5℃×24小时，或者80℃±5℃×48小时。QFP/TSOP封装器件，超出管制期限、真或真空包装状态失效或真空包装拆封后湿度指示卡超出规定，烘烤方法为：120℃±5℃×16小时，或者80℃±5℃×24小时。TQFP/QFP封装器件，超出管制期限、真或真空包装状态失效或真空包装拆封后湿度指示卡超出规定，烘烤方法为：120℃±5℃×12小时，或者80℃±5℃×20小时。SOP/DIP封装器件，超出管制期限、真或真空包装状态失效或真空包装拆封后湿度指示卡超出规定，烘烤方法为：120℃±5℃×24小时，或者80℃±5℃×48小时。其它封装IC类半导体器件，超出管制期限或真或真空包装状态失效或真空包装拆封后湿度指示卡超出规定，烘烤方法为：120℃±5℃×12小时80℃±5℃×20小时。如条件允许，可直接询问原材料供应商商会得到更好的标准。IC类半导体器件管制条件：拆封后的IC储存方法真空包装未拆封前的IC须储存温度低于+30°C，相对湿度小于90%的环境，存储期限为一年。真空包装已拆封的IC须标明拆封时间，未上线的IC须储存于防潮柜中，储存条件为:+25±2℃；65±5%RH，储存期限为72hrs。若已拆封IC但未上线使用或余料，必须储存于防潮箱内(条件+25±2℃；65±5%RH)，若退回仓库之前的IC由须仓库烘烤后，改以抽真空包装后储存。IC烘烤方法及条件超过储存期限者，须以125°C/24hrs烘烤,无法以125°C烘烤者，则以80°C/48hrs烘烤(若多次烘烤则总烘烤时数须小于96hrs)，才可上线使用。若零件有特殊烘烤规范者，另行订入SIP和SOP文件内。PCB管制规范：PCB拆封与储存期限PCB板密封包装未拆封，距离制造日期在2个月内可以直接上线使用。PCB需抽真空包装后方可进行运输及储存。PCB板制造日期在2个月内，拆封后必须重新标识首次拆封日期。PCB板制造日期在2个月内，拆封后必须在5天内上线使用完毕。PCB储存期限过期后烘烤条件PCB于制造日期2个月内密封拆封超过5天者，请以120±5℃烘烤1小时。PCB如超过制造日期2个月，上线前请以120±5℃烘烤1小时。PCB如超过制造日期2至6个月，上线前请以120±5℃烘烤2小时。PCB如超过制造日期6个月至1年，上线前请以120±5℃烘烤4小时。烘烤过之PCB须于5天内使用完毕，未使用完毕则需再烘烤1小时才可上线使用。PCB如储存时间超过1年，上线前请以120±5℃烘烤4小时，严重时可返送PCB供应商对焊盘重新喷锡或沉金等表面处理后，才可上线使用。PCB烘烤方式大型PCB采取平放式摆放，一叠最多数量30片，直立式数量不限，烘烤完成10分钟内打开烤箱取出PCB平放自然冷却。中小型PCB采取平放是摆放，一叠最多数量40片，直立式数量不限，烘烤完成10分钟内打开烤箱取出PCB平放自然冷却。冷却过程中PCB需要用治具压平，以防PCB板弯曲变形。第四章表面组装元器件(SMC／SMD)概述表面组装元件／表面组装器件的英文翻译是：SurfaceMountedComponents／SurfaceMountedDevices，缩写为SMC／SMD(以下称SMC／SMD)。表面组装元器件是指外形为矩形片式、圆柱形或异形，其焊端或引脚制作在同一平面内并适用于表面组装的电子元器件。表面组装元器件基本要求：元器件的外形适合自动化表面组装，元件的上表面应易于使用真空吸嘴吸取，下表面（背面）具有使用胶粘剂（红胶）的能力。尺寸、形状标准化、并具有良好的尺寸精度和互换性。包装形式适合贴装机自动贴装要求（适用编带、托盘、料管这3种标准包装方式）。具有一定的机械强度，能承受贴装机的贴装应力和基板的弯折应力。元器件的焊端或引脚的可焊性要符合以下耐温度要求：235℃±5℃*2±0.2s或230℃±5℃*符合无铅工艺回流焊和波峰焊的耐高温焊接要求回流焊：265℃±5℃，2±0.2s。波峰焊：260℃±5℃，5±0.5s。能承受有机溶剂的洗涤（如洗板水）表面组装元器件（SMC/SMD）的包装类型：表面组装元器件的包装类型有编带、散装、管装和托盘。表面组装元器件包装编带有纸带和塑料带两种材料。纸带主要用于包装片式电阻、电容的8mm编带。塑料带用于包装各种片式无引线元件、复元件、异形元件、SOT、SOP、小尺寸QFP等片式元件。纸带和塑料带的孔距为4mm，（1.0*0.5mm以下的小元件为2mm），元件间距4m的倍数，根据元器件的长度而定。编带的尺寸标准见表4-1。散装包装：散装包装主要用于片式元引线元极性元件，例如电阻、电容表4-1表面组装元器件包编带的尺寸标准编带宽度mm8121624324456元件间距mm2、44、848121216202416202428322428323640444044485256管装包装：主要用于SOP、SOJ、PLCC、PLCC插座，以及异形元件等。托盘包装托盘包装用于QFP、窄间距SOP、PLCC、PLCC的插座等。表面组装元器件使人用注意事项：存放表面组装元器件的环境条件：环境温度：+30℃以下环境湿度：<60％RH环境气氛：库房及使环境中不得有影响焊接性能的疏、氯、酸等有害气体。防静电措施：要满足表面组装对防静电的要求。表面组装元器件存放周期，从生产日期起为二年。到用户手中算起一般为一年(南方潮湿环境下3个月以内)。对具有防潮要求的SMD器件，打开封装后一周内或72小时内（根据不同器件的要求而定)必须使用完毕，如果72小时内不能使用完毕，应存放在<RH20％的干燥箱内，对已经受潮的SMD器件按照规定作去潮烘烤处理。操作人员拿取SMD器件时应带好防静电手镯。运输、分料、检验、手工贴装等操作需要拿取SMD器件时尽量用吸笔操作，使用镊子时要注意不要碰伤SOP、QFP等器件的引脚，预防引脚翘曲变形。`第五章SMT工艺概述SMT工艺分类：按焊接方式，可分为回流焊和波峰焊两种类型：回流焊工艺――先将微量的锡铅焊膏施加到印制板的焊盘上，再将片式元器件贴放在印刷板表面规定的位置上，最后将贴装好元器件的印制板放到回流焊设备的传送带上，从炉子入口到出口（大约5-8分钟）完成干燥、预热、熔化、冷却全部焊接过程。波峰焊工艺――先将微量的贴片胶（绝缘粘接胶）施加到印制板的元器件底部或边缘位置上，再将片式元器件贴放在印制表面规定的位置上，并放到回流焊设备的传送带上进行胶固化；片式元器件被牢固地粘接在印制板的焊接面，然后插装分立元器件，最后对片式元器件与插装元器件同时进行波峰焊接。按组装方式，可分为全表面组装、单面混装、双面混装三种方式（见表2-1）组装方式示意图电路基板元器件特征全表面组装单面表面组装单面PCB表面组装元器件工艺简单、适用于小型、薄型简单电路双面表面组装双面PCB表面组装元器件高密度组装、薄型化单面混装SMD和THC都在A面双面PCB表面组装元器件和通孔插装元器件一般采用先贴后插，工艺简单THC在A面SMD在B面单面PCB表面组装元器件和通孔插装元器件PCB成本低，工艺简单，先贴后插如采用先插后贴，工艺复杂。双面混装THC在A面，A、B两面都有SMD双面PCB表面组装元器件和通孔插装元器件适合高密度组装A、B两面都有SMD和THC双面PCB表面组装元器件和通孔插装元器件工艺复杂，尽量不采用施加焊膏工艺：施加焊膏工艺目的:把适量的SN/PB焊膏均匀地施加在PCB焊盘上，以保证各种封装片式元器件引脚与PCB相对应的焊盘形成良好的电气连接。施加焊膏的要求：要求施加的焊膏量均匀，一致性好。焊膏图形要清晰，相邻的图形之间尽量不要粘连，焊膏图形与焊盘图形要一致，尽量不要错位。一般情况下，焊盘上单位面积的焊膏量应为0.8mg/mm2左右，窄间距元器件应为0.5mg/mm2左右。焊膏应覆盖每个焊盘的面积，应在75％以上；焊膏印刷后，应无严重塌落，边缘不整齐，错位不大于0.2mm；对窄间距元器件焊盘，错位不大于0.1mm。基板其它地方不允许被焊膏污染。PCB施加焊膏的方法：施加焊膏的方法有三种：滴涂式（即注射式，滴涂式又分为手工操作和机器制作）、丝网印刷和金属模板印刷，各种方法的适用范围如下：手工滴涂法―用于极小批量生产，或新产品的模型样机和性能样机的研制阶段，以及生产过程中修补、更换元器件等。丝网印刷―用于元器件焊盘间距较大，组装密度不高的中小批量生产中。金属模板印刷―用于大批量生产以及组装密度大，有多引线窄间距元器件的产品，金属模板印刷的质量比较好，模板使用寿命长，因此一般应优先采用金属模板印刷工艺。施加贴片红胶工艺：施加贴片红胶工艺目的：在片式元件与插装元器件混装采用波峰焊工艺时，需要用贴片红胶把片式元件暂时固定在PCB的焊盘位置上，防止在传递过程或插装元器件、波峰焊等工序中元件掉落。在双面回流焊工艺中，为防止已焊好面上大型器件因焊接受热熔化而掉落，也需要用贴片红胶起辅助固定作用。表面组装工艺对贴片红胶的要求：具有一定粘度，胶滴之间不拉丝，在元器件与PCB之间有一定的粘接强度，元器件贴装后在搬运过程中不掉落。触变性好，涂敷后胶滴不变形、不漫流，能保持足够的高度。对印制板和元器件无腐蚀，绝缘电阻高和高频特性好。常温下使用寿命长（常温下固化速度慢）。在固化温度下固化速度快，固化温度要求在150℃以下，5分钟以内完全固化。固化后粘接强度高，能经得住波峰焊时260℃的高温以及熔融的锡流波的冲击；在焊接过程中无释放气体现象，波峰焊过程中元件不掉落。有颜色，便于目视检查和自动检测。应无毒、无嗅、不可燃，符合ROHS环保要求。贴片红胶的选择方法：用于表面组装的贴片胶主要有两种类型：环氧树脂和聚丙烯。环氧树脂型贴片胶属于热固型：一般固化温度在150±10℃/5min以内。聚丙烯型贴片红胶属于光固型：需要先用UV（紫外）灯照一下，打开化学键（产生化学反应后），然后再用150±10℃/1－2min烘烤后完全固化。目前普遍采用热固型贴片红胶，对设备和工艺的要求都比较简单。由于光固型贴片红胶比较充分，粘接牢度高，对于较宽大的元器件应选择光固型贴片红胶。要考虑固化前性能及固化后性能，应满足表面组装工艺对贴片红胶的要求。应优先选择固化温度较低、固化时间较短的贴片胶。目前较好的贴片胶的固化条件一般在120-130℃/60s-120s.贴片红胶的使用注意事项与保管方法：必须储存在5-10℃的条件下，并在有效期（一般3-6个月）内使用。要求使用前一天从冰箱中取出贴片胶，待贴片胶达到室温后才能打开容器盖，防止水汽凝结。使用前用不锈钢搅拌棒将贴片胶搅拌均匀，待贴片胶完全无气泡状态下装入注射器，添加完贴片胶后，应盖好容器盖。点胶或印刷操作工艺应在恒温条件下（23±3℃）进行，因为贴片胶的粘度随温度而变化，以防影响涂敷质量，采用印刷工艺时，不能使用回收的贴片胶。为预防贴片红胶硬化和变质，搅拌后贴片胶应在24小时内使用完。剩余的贴片红胶要单独存放，不能与新贴片红胶混装一起。点胶或印刷后，应在24小时内完成固化。操作者尽量避免贴片红胶与皮肤接触，若不慎接触，应及时用乙醇擦洗干净或紧急送医处理。施加贴片红胶的技术要求：采用光固型贴片红胶，元器件下面的贴片红胶致少有一半的量处于被照射状态；采用热固型贴片胶，贴片红胶可完全被元器件覆盖，见图5-1。图图5-1小元件可涂一个胶滴，大尺寸元器件可涂敷多个胶滴；胶滴的尺寸与高度取决于元器件的类型，胶滴的高度应达到元器件贴装后胶滴能充分接触到元器件底部的高度。胶滴量（尺寸大小或胶滴数量）应根据元器件的尺寸和重量而定；尺寸和重量大的元器件胶滴量应大一些，但也不宜过大，以保证足够的粘接强度为准。为了保护可焊接以及焊点的完整性，要求贴片红胶在贴装前和贴装后都不能污染元器件端头和PCB焊盘施加贴片红胶的方法和各种方法的适用范围：施加贴片胶主要有三种方法：分配器滴涂、针式转印和印刷。分配器滴涂贴片红胶：分配器滴涂可分为手动和全自动两种方式。手动滴涂用于试验或小批量生产中；全自动滴涂用于大批量生产中。全自动滴涂需要专门的全自动点胶设备，也有些全自动贴片机上配有点胶头，具备点胶和贴片两种功能。手动滴涂方法与焊膏滴涂相同，只是要选择更细的针嘴，压力与时间参数的控制有所不同。针式转印贴片红胶：针式转印机是采用针矩阵组件，先在贴片胶供料盘上蘸取适量的贴片胶，然后转移动PCB的点胶位置上同时进行多点涂敷。此方法效率较高，用于单一品种大批量生产中。印刷贴片红胶：印刷贴片红胶的生产效率较高，用于大批量生产中，有丝网和模板两种印刷方法。印刷贴片胶的方法与焊膏印刷工艺相同，只是丝网和模板的设计要求、印刷参数的设置有所不同。贴装元器件：贴装元器件定义用贴装机或人工将片式元器件准确地贴放在印好焊膏或贴片胶的PCB表面上。贴装元器件的工艺要求各贴装工站岗位完成后号元器件的型号、封装大小、标称值和极性等特征标记要符合装配图和BOM表要求。贴装好的元器件要外观和电器性能要完好无损。元器件焊端或引脚不小于1/2的厚度要浸入焊膏。元器件的端头或引脚均应与焊盘图形对齐、居中。由于再流焊时有自定位效应，因此元器件贴装位置允许有一定的偏差。注：完成后具体详细的外观判定标准请参照《PCBA通用检验规范》和《IPC-A-610D电子组装件的验收条件》贴片回流焊（再流焊）：回流焊定义：回流焊是通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状软纤焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。回流焊原理：从温度曲线（见图5-2）分析再流焊的原理：当PCB进入升温区（干燥区）时，焊膏中的溶剂、气体蒸发掉，同时，焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元器件端头和引脚，焊膏软化、塌落、覆盖了焊盘、元器件端头和引脚与氧气隔离→PCB进入保温区时，PCB和元器件得到充分的预热，以防PCB突然进入焊接高温区而损坏PCB和元器件→当PCB进入焊接区时，温度迅速上升使焊膏达到熔化状态，液态焊锡对PCB的焊盘、元器件端头和引脚润湿、扩散、漫流或回流混合形成焊锡接点→PCB进入冷却区，使焊点凝固。此时完成了回流焊。图5-2典型回流焊温度曲线图5-2典型回流焊温度曲线回流焊特点：与波峰焊技术相比，回流焊有以下特点：不像波峰焊寻样，要把元器件直接浸渍在熔融的焊料中，所以元器件受到的热冲小。能控制焊料的施加量，避免了虚焊、桥接等焊接缺陷，因此焊接质量好，可靠性高。有自定位效应--当元器件贴放位置有一定偏离时，由于熔焊料表面张力的作用，当基板全部焊端或引脚与相应焊盘同时被润润时，能在表面张力的作用下自动被拉回到近似目标位置的现象。焊接中一般不会混入不纯物，使用焊膏时，能正确地保证焊料的组分。可以采用局部加热热源，从而可在同一基板上采用不同焊接工艺进行焊接。工艺简单，返修工作量极小。回流焊的分类：按回流焊加热区域可分为两大类：一类是对PCB整体加热，另一类是对PCB局部加热。对PCB整体加热再流焊可分为：热板、红外、热风、热风加红外、气相再流焊。对PCB局部加热再流焊可分为：激光再流焊、聚焦红外再流焊、光束再流焊、热气流再流焊。回流焊的工艺要求：要设置合理的再流焊温度曲线――再流焊是SMT生产中的关键工序，不恰当的温度曲线设置会导致出现焊接不完全、虚焊、元件翅立、锡珠多等焊接缺陷，影响产品质量。要按照PCB设计时的焊接方向进行焊接。焊接过程中，严防传送带震动。必须对首块印制板的焊接效果进行检查。检查焊接是否完全、有无焊膏融化不充分的痕迹、焊点表面是否光滑、焊点开头否呈半状、焊料球和残留物的情况、连焊和虚焊的情况等；此外，还要检查PCB表面颜色变化情况。要根据检查结果适当调整温度曲线。在批量生产过程中要定时检查焊接质量的情况，及时对温度曲线进行调整。第六章表面组装工艺材料介绍―焊膏简介：焊膏是由合金粉末和糊状助焊剂载体均匀混合成的膏状焊料，是表面组装再流焊工艺必需的材料。焊膏的分类、组成：焊膏的分类：按合金粉末的成分可分为：高温、低温，有铅、无铅。按合金粉末的颗粒度分为：一般间距用和窄间距用。按焊剂的成分可分为：免清洗、可以不清洗、容剂清洗和水清洗。按松香活性分为：R(非活性)、RMA(中等活性)、RA(全活性)。按粘度可分为：印刷用和滴涂用。焊膏的组成（成份）：合金粉末：合金粉末是锡膏的主要成分，合金粉末的组分、颗粒形状和尺寸是决定膏特性以及焊点量的关键固素。目前最常用焊膏的金属组分为Sn63/Pb37和Sn62/Pb36/Ag2。合金焊料粉的成份和配比是决定焊膏的熔点的主要因素；合金焊料粉的形状、颗粒度直接影响焊膏的刷性和黏度：合金焊料粉的表面氧化程度对焊膏的可焊性能影响很大合金粉未表面氧化物含量应小寸：0.5％，最好控制住80ppm以下；合金焊料粉中的微粉是产生焊料球的因素之一，微粉含量应控制在10％以下。常见锡膏组成份信息，见下表6-1；常用焊膏的金属组分、熔化温度与用途见表6-3表：6-1组成功能合金粉末元器件和电路的机械和电气连接焊剂活化剂元器件和电路的机械和电气连接粘接剂提供贴装元器件所需的粘性润湿剂增加焊膏和被焊件之间润湿性溶剂调节焊膏特性触变剂改善焊膏的触变性其它添加剂改进焊膏的抗腐蚀性、焊点的光亮度及阻燃性能等合金焊料粉与焊剂含量的配比：合金焊粉与焊剂含量的配比是决定焊膏黏度的主要因素之—。合金焊料粉的含量高，黏度就大：焊剂百分含量高，黏度就小。一般合金焊粉重量百分含量在75-90.5％。免清洗焊膏以及模板印刷用焊膏的合金含量高—些，在90％左右。焊剂组份知识：焊剂是净化金属表面、提高润湿性、防止焊料氧化和保证焊膏质量以及优良工艺的关键材料。不同的焊剂成分可配制成免清洗、有机溶剂清洗和水清洗不同用途的焊膏。焊剂的组成对焊膏的润湿性、塌落度、黏度、可清洗性、焊料球飞溅及储存寿命等均有较大的影响。常用的合金粉末颗粒尺寸分为四个类型，对窄间距元器件，一般选用25-45µm，下表6-2给出四种粒度等级的焊膏的详细参数。表6-2四种粒度等级的焊膏对照表：类型80％以上的颗料尺寸um大颗粒要求微粉颗粒要求1型75-150＞150um的颗粒应小于1％＜20um微粉颗粒应小于10％2型45-75＞75um的颗粒应小于1％3型20-45＞45um的颗粒应小于1％4型20-38＞38um的颗粒应小于1％表6-3给出常用焊膏的金属组分、熔化温度与用途：金属组份熔化温度℃用途液相线固相线Sn63/Pb37183共晶适用用普通表面组装板，不适用于含AG、AG/PA材料电极的元器件Sn60/Pb40183188用途同上Sn62/Pb36/Ag2179共晶适用于含Ag、Ag\Pa材料电极的元器件。（不适用于水金板）Sn10/Pb88/Ag2268290适用于耐高温元器件及需要两次再流焊表面组装板的首次再流焊（不适用于水金板）Sn96.5/Ag3.5221共晶适用于要求焊点强度较高的表面组装板的焊接（不适用于水金板）Sn42/Bi58138共晶适用于热敏元器件及需要两次同时流焊表面组装板的第二次回流焊。对焊膏的技术要求：焊膏的合金组分尽量达到共晶或近共晶，要求焊点强度较高，并且与PCB镀层、元器件端头或引脚可焊性要好。在储存期内，焊膏的性能应保持不变。焊膏中的金属粉末与焊剂不分层。室温下连续印刷时，要求焊膏不易于燥，印刷性(滚动性)好。焊膏粘度要满足工艺要求，既要保证印刷时具有优良的脱模性，又要保证良好的触变性(保形性)，印刷后焊膏不塌落。合金粉末颗粒度要满足工艺要求，合金粉末中的微粉少，焊接时起球少。回流焊时润湿性好，焊料飞溅少，形成最少量的焊料球（锡珠）。焊膏的选择依据及管理使用：根据产品本身价值和用途，高可靠性的产品需要高质量的焊膏根据产品的组装工艺、印制板和元器件选择焊膏的合金组分。常用的焊膏合金组份：Sn63Pb37和Sn62Pb36Ag2。钯金或钯银厚膜端头和引脚可焊性较差的元器件应选样含银焊膏。沉金板不要选择含银的焊膏。根据产品(印制板)对清洁度的要求以及焊后不同的清洗工艺来选择焊膏。采用免清洗工艺时，要选用不含卤素和强腐蚀性化合物的免清洗焊膏。采用溶剂清洗工艺时，要选用溶剂清洗型焊膏。采用水清洗工艺时，要选用水溶性焊膏。一般都需要选用高质量的免清洗型含银的焊膏。根据PCB和元器件存放时间和表面氧化程度来选择焊膏的活性。一般采KJRMA级。高可靠性产品、航天和军工产品可选择R级。PCB、元器件存放时间长，表面严重氧化，应采用RA级，焊后清洗。根据PCB的组装密度(有无窄间距)来选择合金粉末颗粒度，常用焊膏的合金粉未颗粒尺寸分为四种粒度等级，窄间距时—般选择20—45pm。根据施加焊膏的工艺以及组装密度选择焊膏的粘度，高密度印刷要求高粘度，滴涂要求低粘度。焊膏的管理和使用：必须储存在5一10℃要求使用前一天从冰箱取出焊膏(至少提前2小时)，待焊膏到室温后才能打开容器盖，防止水汽凝结。（采用焊膏搅拌机时，15分钟即可回到室温）。使用前用不锈钢搅拌棒将焊膏搅拌均匀。添加完焊膏后，应盖好容器盖。免清洗焊膏不得回收使用，如果印刷间隔超过l小时，须将焊膏从模板上拭去，同时将焊膏存放到当天使用的容器中。印刷后尽量在4小时内完成再流焊。免清洗焊膏修板后不能用酒精擦洗。需要清洗的产品，再流焊后应在当大完成清洗。印刷焊膏和贴片胶时，要求拿PCB的边缘或带指套，以防污染PCB。焊膏的发展动态：目前普通焊膏还在少量继续沿用中。随着环保要求提出，免清洗焊膏的应用越来越普及。对清洁度要求高必须清洗的产品，—般应采用溶剂清洗型或水清洗型焊膏，必须与清洗工艺相匹配。另外，为了防止铅对环境和人体的危害，无铅焊料也迅速地被各大电子产品企业广泛使用。无铅焊料简介：无铅焊料的发展动态铅及其化合物会给人类生活环境和安合带来较大危害；电子工业中在大量使用Sn/Pb合金焊料是造成污染的产要来源之一。日本首先研制出无铅焊料并应用到实际生产中，并提出2003年禁止使用。美国和欧洲提出2006年禁止使用。另外，特别强调电子产品的废品回收问题。我国一些独资、合资企业的出口产品也有了不同程度应用。无铅焊料已进入实用性阶段。我国目前还没有具体政策，目前普通焊膏还继续少量沿用，但发展是非常快的，为加速跟上世界步伐，我们应该做好准备，例如收集资料、理论学习等。对无铅焊料的要求熔点低，合金共晶温度近似于Sn63／Pb37的共晶温度183℃，大致在180℃无毒或毒性很低，所选材料现在和将来都不会污染环境。热传导率和导电率要与Sn63／Pb37的共晶焊料相当，具有良好的润湿性。机械性能良好，焊点要行足够的机械强度和抗热老化性能。要与现有的焊接设备和工艺兼容，可在不更换设备不改变现行工艺的条件下进行焊接。焊接后对各焊点检修容易。成本要低，所选的材料能保证充分供应生产需求。目前最有可能替代Sn／Pb焊料的合金材料最有可能替代Sn／Pb焊料的无毒合金是Sn基合金，以Sn为主，添加Ag、Zn、Cu、Sb、Bi、In等金属性能，提高可焊性。目前常用的无铅焊料主要是以Sn-Ag、Sn-Zn、Sb、Bj为基体，添加适量的其它金属元素组成三元合金和多元合金。Sn-Ag系焊料：Sn-Ag系焊料具有优良的机械性能、拉仲强度、蠕变特性及耐热老化比Sn-Pb共晶焊料稍差，但不存在延展性随时间加长而劣化的问题；Sn-Ag系焊料的主要缺点是熔点偏高，比Sn-Pb共晶焊料高30-40℃Sn-Zn系焊料：Sn-zn系焊料机械性能好，拉伸强度比Sp－pb共晶焊料要好，可拉制成丝材使用；具有良好的蠕变特性，变形速度慢，至断裂时间长；缺点是ZN极易氧化，润湿性和稳定性差，具有腐蚀的特性。Sn-Bi系焊料：Sn-Bi系焊料是以Sn－Ag(Cu)系合金为基体，添加适量的BI组成的合金焊料；优点是降低了熔点，使其与Sn－Pb共晶焊料相近；蠕变特性好，并增大了合金的拉伸强度；缺点是延展性变坏，变得硬而脆，加工性差，不能加工成线材使用。目前应用最广泛的无铅焊料:推荐锡/银/铜系统中最佳合金成分是95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu，它具有良好的强度、抗疲劳和塑性。可是应该注意的是，锡/银/铜系统能够达到的最低熔化温度是216~217°C.元器件：要求元件体耐高温，而且无铅化。即元件的焊接端头和引出线也要采用无铅镀层。PCB：要求PCB基材耐更高温度，焊后不变形，焊盘表面镀层无铅化，与组装焊接用的无铅焊料兼容，要低成本。助焊剂：要开发新型的润湿性更好的助焊剂，要与预热温度和焊接温度相匹配，而且要满足环保要求。焊接设备：要适应较高的焊接温度要求，再流焊炉的预热区要加长或更换新的加热元件；波峰焊机的焊料槽、焊料波喷嘴、导轨传输爪的材料要耐高温腐蚀。必要时（例如高密度窄间距时）采用新的抑制焊料氧化技术和采用惰性气体N2保护焊接技术。工艺：无铅焊料的印刷、贴片、焊接、清洗以及检测都是新的课题，都要适应无铅焊料的要求。废料回收：无铅焊料中回收Bi、Cu、Ag也是一个新课题。第七章表面组装工艺材料介绍―红胶概况：SMT贴片红胶是一种单一组分，受热迅速固化的环氧树脂胶粘剂；主要用于SMT贴片的点胶和钢网印刷，具有单组分使用方便、易操作、热固化且固化时间短.适用于各种SMT贴片元件，粘胶强度大，不掉件，具有优良的粘度和触变指数,使用时不易坍塌和拉丝，电气绝缘性好和较高的耐热性，同时贴片胶使用的原材料不含危险和有毒化学物质，安全性好，本品特别针对SMT贴片粘接精心配制而成，性能优异。.性能参数（举例）：型号项目K-808EK-809VK-800N主要成分环氧树脂环氧树脂环氧树脂外观红色膏状红色膏状红色膏状比重（g/cm3）1.281.331.35粘度(25℃5rpm)cps25万31万38万触变指数(1rpm/10rpm)6.36.35.8粘接强度kgfA.4.4(2125C双点)B.4.5(3216C双点)C.9.0(SOPIC16P双点)A.4.5（2125C双点）B.4.4（3216C双点）C.9.1（SOPIC16P）A.4.6（2125C双点）B.4.7（3216C双点）C.9.3（SOPIC双点）电气性能1.体积电阻2.绝缘阻抗介电常数4.介电损耗角正切2.2×1016Ω.cm1.0×1015Ω3.15(1MHZ)0.021(1MHZ)3.5×1016Ω.cm9.8×104Ω3.45(1MHZ)0.014(1MHZ)4.2×1016Ω.cm9.4×1014Ω3.65（1MHZ）0.017（1MHZ）保存条件在2-10℃冰箱中冷藏，保质期为6个月.常温(25℃)保质期为一个月.用途特点点胶和印刷,低粘度点胶和印刷,中粘度印刷,高粘度固化条件：建议的固化条件是当基板的表面温度达到160℃后60秒。固化温度越高及固化时间越长,粘接强度也越强。由于胶的温度会随着基板零件的大小和贴装位置的不同而变化,因此胶实际受热温度会低于基板的表面温度,因而可能需要更长的固化时间。使用方法：为保持贴片胶的品质,请务必放置于冰箱内冷藏(2-10℃)储存。从冰箱中取出使用前,应放在室温下完全回温至室温才可使用(建议8小时以上)。在点胶管中加入后塞,可以获得更稳定的点胶量。对于点胶作业，胶管红胶要脱泡，对于一次性未用完的红胶应放回冰箱保存，旧胶与新胶不能混用。分装点胶管时，请使用专用胶水分装机进行分装，以防止在胶水中混入气泡。第八章SMT生产线概况及其主要设备SMT生产线概况： SMT生产线按照自动化程度可分为全自动生产线和半自动生产线；按照生产线的规模大小可分为大型、中型和小型生产线。全自动生产线是指整条生产线的设备都是全自动设备，通过自动上板机、缓冲连接和卸板机将所有生产设备连成一条自动线；半自动生产线是指主要生产设备没有连接起来或没有完全连接起来，印刷机是半自动的，需要人工印刷或人工装卸PCB板。大型生产线是指具有较大的生产能力，一条大型单面贴装生产线上的贴装机由一台多功能机和多台高速机组成；一条大型双面贴装生产线配合一台翻板机可将两条单面贴装生产线连接一起。中、小型SMT生产线主要适合研究所和中小型企业使用，满足多品种、中小批量或单一品种、中小批量的生产任务，可以是全自动线或半自动线。贴装机一般选用中、小型机，如果产量比较小，可采用一台速度较高的多功能机，如果有一定的生产量，可采用一台多功能机和一至两台高速机。图8-1为中、小型SMT自动流水生产线设备配置示意图图中：1――自动上板装置2――高精密全自动印刷机3――缓冲带（检查工位）4――高速贴装机5――高精度、多功能贴装机6――缓冲带（检查工位）7――热风或热风＋远红外再流焊炉8――自动卸板装置说明：如果采用半自动印刷机，生产线不能实现无缝连线。SMT生产线主要设备：SMT生产线主要生产设备包括印刷机、点胶机、贴装机、再流焊炉和波峰焊机。辅助设备有检测设备、返修设备、清洗设备、干燥设备和物料存储设备等。印刷机印刷机是用来印刷焊膏或贴片的胶的一种机械设备，其功能是将焊膏或贴片胶正确地漏印到印制板相应的位置上。用于SMT的印刷机大致分为三种档次类型：手动、自动和全自动印刷机。半自动和全自动印刷机可以根据具体情况配置各种功能，以提高印刷精度。例如：视觉识别系统、干、湿和真空吸擦板功能、调整离板速度功能、工作台或刮刀45°角旋转功能(用于窄间距QFP器件)，以及二维、三维测量系统等。印刷机的基本结构，无论是那一种印刷机，都由以下几部分组成：夹持基板(PCB)的工作台包括工作台面、真空或边夹持机构、工作台传输控制机构。印刷头系统包括刮刀、刮刀固定机构、印刷头的传输控制系统等。丝网或模板以及丝网或模板的固定机构。为保证印刷精度而选配的其它测量选件。包括视觉对中系统、擦板系统；二维、三维测量系统等。印刷机的工作原理：焊膏和贴片胶都是触变流体，具有粘性。当刮刀以一定速度和角度向前移动时，对焊膏产生一定的压力，推动焊膏在刮板前滚动，产生将焊膏注入网孔或漏孔所需的压力。焊膏的粘性摩擦力使焊膏在刮板与网板交接处产生切变，切变力使焊膏的粘性下降，有利于焊膏顺利地注入网孔或漏孔。刮刀速度、刮刀压力、刮刀与网板的角度以及焊膏的粘度之间都存在一定的制约关系，因此，只有正确地控制这些参数，才能保证焊膏的印刷质量。印刷机的主要技术指标：最大印刷面积：根据最大的PCB尺寸确定。印刷精度：根据印制板组装密度和器件的引脚间距或球距的最小尺寸确定，一般要求达到±0.025mm。印刷速度：根据产量要求确定。贴装机&贴片机：贴片机相当于机器人的机械手，把元器件按照事先编制好的程序从它的包装中取出，并贴放到PCB板上相应的位置上。贴片机的的基本结构：底座—用来安装和支撑贴装机的全部部件，目前趋向采用铸铁件。铸铁件具有质量大、振动小的特点，有利于保证贴装精度。供料器—供料器用来放置各种包装形式的元器件，有散装、编带、管装和托盘四种类型。贴装时将各种类型的供料器分别安装到相应的供料器架上。印制电路板传输装置--目前大多数贴装机直接采用轨道传输，也有一些贴装机采用工作台传输，即把PCB固定在工作台上，工作台在传输轨道上运行。贴装头—贴装头是贴装机上最复杂、最关键的部件，它相当于机械手，用来拾取和贴放元器件。贴装头的X、Y轴定位传输装置--有机械丝杆传输(一般采用直流伺服电机驱动)；磁尺和光栅传输。从理论上讲，磁尺和光栅传输的精度高于丝杠传输；但是在维护修理方面，丝杠传输比较容易。贴装工具(吸嘴)—不同形状、大小的元器件要采用不同的吸嘴进行拾放，一般元器件采用真空吸嘴，对于异形元件(例如没有吸取平面的连接器等)也有采用机械爪结构的。对中系统--有机械对中、激光对中、激光加视觉对中，以及全视觉对中系统。计算机控制系统—计算机控制系统是贴装机所有操作的指挥中心，目前大多数贴装机的计算机控制系统采用Windows界面。贴装机的主要技术指标：贴装精度：贴装精度包括三个内容：贴装精度、分辨率和重复精度。贴装精度—是指元器件贴装后相对于印制板标准贴装位置的偏移量。一般来讲，贴装L、R、C、Q类中元件要求达到±0.1mm，贴装高密度窄间距的SMD至少要求达到±0.06mm。分辨率—分辨率是贴装机运行时最小增量(例如丝杠的每个步进为0.01mm，那么该贴装机的分辨率为0.1mm)的一种度量，衡量机器本身精度时，分辨率是重要指标。但是，实际贴装精度包括所有误差的总和，因此，描述贴装机性能时很少使用分辨率，一般在比较贴装机性能时才使用分辨率。重复精度—重复精度是指贴装头重复返回标定点的能力。贴装精度、分辨率、重复精度之间有一定的相关关系。贴片速度：一般高速机贴装速度为0.2S／Chip元件以内，目前最高贴装速度为0.06S／Chip中元件；高精度、多功能机一般都是中速机，贴装速度为／Chip元件左右。对中方式：贴片的对中方式有机械对中、激光对中、全视觉对中、激光和视觉混合对中等。其中，全视觉对中精度最高。贴装面积：由贴装机传输轨道以及贴装头运动范围决定，一般最小PCB尺寸为50x50mm，最大PCB尺寸应大于250x300mm。贴装功能：一般高速贴装机主要可以贴装各种Chip元件和较小的SMD器件(最大25x30mm左右)；多功能机可以贴装从1.0x0.5mm(目前最小可贴装0.6x0.3mm)——54x54mill(最大60x60mm)SMD器件，还可以贴装连接器等异形元器件，最大连接器的长度可达150mm。可贴装元件种类数：可贴装元件种类数是由贴装机供料器料站位置的数量决定的(以能容纳8mm编带供料器的数量来衡量)。一般高速贴装机料站位置大于120个，多功能机制站位置在60—120之间。编程功能：是指在线和离线编程以及优化功能。回流焊炉：回流焊炉是焊接表面组装元器件的设备。再流焊炉主要有红外炉、热风炉、红外炉加热风炉、蒸汽焊炉等。目前最流行的是全热风炉，以及红外加热风炉。回流焊炉的基本结构：回流焊炉主要由炉体、上下加热源、PCB传输装置、空气循环装置、冷却装置、排风装置、温度控制装置，以及计算机控制系统组成。回流焊热传导方式主要有辐射和对流两种方式。回流焊炉的主要技术指标：温度控制精度(指传感器灵敏度)：应达到℃；传输带横向温差：要求土5℃温度曲线测试功能：如果设备无此配置，应外购温度曲线采集器；最高加热温度：一般为300-350℃，如果考虑无铅焊料或金属基板，应选择350加热区数量和长度：加热区数量越多、长度越长，越容易调整和控制温度曲线。一般中小批量生产选择6-8温区，加热区长度2.8m左右即能满足要求。传送带宽度：应根据最大和最宽PCB尺寸确定第九章波峰焊接工艺波峰焊接（波峰焊）主要用于传统通孔插装印制电路板电装工艺，以及表面组装与通孔插装元器件的混装工艺。适用于波峰焊工艺的表面组装元器件有矩形和圆柱形片式元件、SOT以及较小的SOP等器件。波峰焊原理：用于表面组装元器件的波峰焊设备一般都是双波峰或电磁泵波峰焊机。下面以双波峰焊机的工艺流程为例，来说明波峰焊原理（见图9-1）：图9-1双波峰焊接过程示意图当完成点(或印刷)胶、贴装、胶固化、插装通孔元器件的印制板从波峰焊机的入口端随传送带向前运行，通过焊剂发泡(或喷雾)槽时，印制板下表面的焊盘、所有元器件端头和引脚表面被均匀地涂覆上一层薄薄的焊剂。随着传送带运行，印制板进入预热区，焊剂中的溶剂被挥发掉，焊剂中松香和活性剂开始分解和活性化，印制板焊盘、元器件端头和引脚表面的氧化膜以及其它污染物被清除；同时，印制板和元器件得到充分预热。印制板继续向前运行，印制板的底面首先通过第一个熔融的焊料波。第一个焊料波是乱波(振动波或紊流波)，将焊料打到印制板的底面所有的焊盘、元器件焊端和引脚上；熔融的焊料在经过焊剂净化的金属表面上进行浸润和扩散。之后，印制板的底面通过第二个熔融的焊料波，第二个焊料波是平滑波，平滑波将引脚及焊端之间的连桥分开，并去除拉尖(冰柱)等焊接缺陷(图9-2、3是双波峰焊锡波)，当印制板继续向前运行离开第二个焊料波后，自然降温冷却形成焊点，即完成焊接。图9-2双波峰焊锡波图9-3双波峰焊理论温度曲线波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求：对表面组装元件要求：表面组装元器件的金属电极应选择三层端头结构，元器件体和焊端能经受两次以上260℃波峰焊的温度冲击，焊接后元器件体不损坏或变形，片式元件金属端头无剥落(脱帽)对插装元件要求：如采用短插一次焊工艺，插装元件必需预先成形，要求元件引脚露出印制板表面0.8-3mm。对印制电路板要求：基板应能经受260℃／50s的热冲击，铜箔抗剥强度好；阻焊膜在高温下仍有足够的粘附力，焊接后不起皱；一般采用RF4印制电路板翘曲度小于％。对PCB设计要求：对于贴装元器件采用波峰焊工艺的印制电路板必须按照贴装元器件的特点进行设计，元器件布局和排布方向应遵循较小的元件在前和尽量避免互相遮挡的原则。波峰焊工艺材料：焊料：目前一般采用Sn63／Pb37棒状共晶焊料，熔点183℃，使用过程中,Sn和Pb的含量分别保持在±l％以内；Sn的最小含量为Cu<0.08％；A1<0.005％；Fe<0.02％；Bi<0.1％；Zn<0.002％；Sb<0.02％；As<0.05％。根据设备的使用情况定期(三个月至半年)检测焊料的主要杂质以及Sn和Pb的含量，不符合要求时更换焊锡或采取其它措施，例如当Sn含量少于标准要求时，可掺加一些纯Sn。助焊剂的作用：助焊剂中的松香树脂和活性剂在一定温度下产生活性化反应，能去除焊接金属表面氧化膜，同时松香树旨又能保护金属表面在高温下不再氧化。助焊剂能降低熔融焊料的表面张力，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>85％。粘度和比重比熔融焊料小，容易被置换，不产生毒气。焊剂的比重可以用溶剂来稀释，一般控制在。免清洗型焊剂的比重<0.8，要求固体含量<2.0wt％，不含卤化物，焊后残留物少，不产生腐蚀作用，绝缘性能好，绝缘电阻>1x1011Ω。水清洗、半水清洗和溶剂清洗型焊剂要求焊后易清洗，常温下储存稳定。助焊剂的选择：按照清洗要求，焊剂分为免清洗、水清洗、半水清洗和溶剂清洗四种类型。按照松香的活性分类，可分为R(非活性)、RMA(中等活性)、RA(全活性)三种类型，要根据产品对清洁度和电性能的具体要求进行选择。一般情况下军用及生命保障类产品，如卫星、飞机仪表、潜艇通信、医疗装置和微弱信号测试仪器等电子产品必须采用清洗型的焊剂。其他如通信类、工业设备类、办公设备类及计算机等类型的电子产品可采用免清洗或清洗型的焊剂。一般家用电器类电子产品均可采用免清洗型焊剂或采用RMA(中等活性)松香型焊剂，可不清洗。稀释剂：当焊剂的比重超过要求值时，可使用稀释剂进行稀释；不同型号的焊剂应采用相应的稀释剂。防氧化剂：防氧化剂是为减少焊接时焊料在高温下氧化而加大的辅料，起节约焊料和提高焊接质量作用，目前主要采用油类与还原剂组成的防氧化剂。要求防氧化剂还原能力强、在焊接温度下不碳化。锡渣减除剂：锡渣减除剂能使熔融的焊锡与锡渣分离，从而起到节省焊料的作用。阻焊剂或耐高温阻焊胶带：用于防止波峰焊时后附元件的插孔被焊料堵塞等。典型波峰焊工艺流程：焊接前准备→开波峰焊机→设置焊接参数→首件焊接并检验→连续焊接生产→送修板检验。波峰焊的主要工艺参数及对工艺参数的调整：防氧化剂：要求在印制板底面有薄薄的一层焊剂，要均匀，不能太厚，对于免清洗工艺特别要注意不能过量。焊剂涂覆量要根据波峰焊机的焊剂涂覆系统，以及采用的焊剂类型进行设置。焊剂涂覆方法主要有涂刷与发泡和定量喷射两种方式。采用涂刷与发泡方式时，必须控制焊剂的比重。焊剂的比重一般控制在之间(液态松香焊剂原液的比重)。焊接过程中随着时间的延长，焊剂中的溶剂会逐渐挥发，使焊剂的比重增大；其粘度随之增大，流动性也随之变差，影响焊剂润湿金属表面，妨碍熔融的焊料在金属表面上的润湿，引起焊接缺陷。因此，采用传统涂刷及发泡方式时应定时测量焊剂的比重，如发现比重增大，应及时用稀释剂调整到正常范围内；但是，稀释剂不能加入过多，比重偏低会使焊剂的作用下降，对焊接质量也会造成不良影响。另外，还要注意不断补充焊剂槽中的焊剂量，不能低于最低极限位置。采用定量喷射方式时，焊剂是密闭在容器内的，不会挥发、不会吸收空气中水分、不会被污染，因此焊剂成分能保持不变。关键要求喷头能够控制喷雾量，应经常清理喷头，喷射孔不能堵塞。预热温度和时间：预热的作用：将焊剂中的溶剂挥发掉，这样可以减少焊接时产生气体。焊剂中松香和活性剂开始分解和活化，可以去除印制板焊盘、元器件端头和引脚表面的氧化膜及其它污染物，同时起到防止金属表面在高温下发生再氧化的作用。使印制板和元器件充分预热，避免焊接时急剧升温产生热应力损坏印制板和元器件。预热温度和时间：印制板预热温度和时间要根据印制板的大小、厚度、元器件的大小和多少，以及贴装元器件的多少来确定。预热温度在90—130℃(PCB表面温度)，多层板及有较多贴装元器件时预热温度取上限。预热时间由传送带速度来控制。如预热温度偏低或和预热时间过短，焊剂中的溶剂挥发不充分，焊接时产生气体引起气孔、锡珠等焊接缺陷；如预热温度偏高或预热时间过长，焊剂被提前分解，使焊剂失去活性，同样会引起毛刺、桥接等焊接缺陷。因此，要恰当控制顶热温度和时间，最佳的预热温度是在波峰焊前涂覆在PCB底面的焊剂带有粘性(见表9-4)PCB类型元器件预热温度(℃)中面板纯THC或THC与SMD混装90—100双面板纯THC90—110双面板THC与SMD100—110多层板纯THC110—125多层板THC与SMD混装110一130(表9-4)焊接温度和时间：焊接过程是焊接金属表面、熔融焊料和空气等之间相互作用的复杂过程，必须控制好焊接温度和时间。如焊接温度偏低，液体焊料的粘度大，不能很好地在金属表面润湿和扩散，容易产生拉尖和桥连、焊点表面粗糙等缺陷。如焊接温度过高，容易损坏元器件，还会由于焊剂被炭化失去活性、焊点氧化速度加快，产生焊点发乌、焊点不饱满等问题。波峰温度一般为250±5℃(必须测量喷上来的实际波峰温度)。由于热量是温度和时间的函数，在一定温度下焊点和元件受热的热量随时间的增加而增加。波峰焊的焊接时间通过调整传送带的速度来控制，传送带的速度要根据不同型号波峰焊机的长度、预热温度、焊接温度等因素统筹考虑进行调整。以每个焊点，接触波峰的时间来表示焊接时间，—般焊接时间为3-4印制板爬坡角度和波峰高度：印制板爬坡角度为3—7℃。是通过调整波峰焊机传适当的爬坡角度有利于排除残留在焊点和元件周围由焊剂产生的气体，当THC与SMD混装时，由于通孔比较少，应适当加大印制板爬坡角度。通过调节倾斜角度还可以调整PCB与波峰的接触时间，倾斜角度越大，每个焊点接触波峰的时间越短，焊接时间就短；倾斜角度越小，每个焊点接触波峰的时间越长，焊接时间就长。适当加大印制板爬坡角度还有利于焊点与焊料波的剥离。当焊点离开波峰时，如果焊点与焊料波的剥离速度太慢，容易造成桥接。适当的波峰高度使焊料波对焊点增加压力和流速有利于焊料润湿金属表面、流入小孔，波峰高度一般控制在印制板厚度的2/3处。工艺参数的综合调整：工艺参数的综合调整对提高波峰焊质量是非常重要的。焊接温度和时间是形成良好焊点的首要条件。焊接温度和时间与预热温度、焊料波的温度、倾斜角度、传输速度都有关系。综合调整工艺参数时首先要保证焊接温度和时间。双波峰焊的第一个波峰一般在235~240℃／1s左右，第二个波峰—般在240-260℃／焊接时间＝焊点与波峰的接触长度／传输速度焊点与波峰的接触长度可以用一块带有刻度的耐高温玻璃测试板走一次波峰进行测量。传输速度是影响产量的因素。在保证焊接质量的前提下，通过合理的综合调整各工艺参数，可以实现尽可能的提高产量的目的。波峰焊接质量要求：焊点外观：焊接点表面应完整、连续平滑、焊料量适中，无大气孔和砂眼：润湿性：焊点润湿性好，呈弯月形状，插装元件润湿角θ应小于90°，以15～45°为最好，见图3-4(a)。片式元件润湿角θ小于90°，焊料应在片式元件金属化端头处全面铺开，形成连续均匀的覆盖层，见图3-4(b)：图3-4(b)：漏焊、虚焊和桥接等缺陷应降至最少。元件本体外观：焊接后贴装元件无损坏、无丢失、端头电极无脱落：插装元件：要求插装元器件的元件面上锡良好(包括元件引脚插装孔和金属化孔)；PCB表面：焊接后印制板表面允许有微小变色（单指变黄），但不允许严重变色（严重发黄、发黑），不允许阻焊膜起皱、起泡和脱。第十章ESD防静电知识静电放电及防护基础知识：术语及定义：静电：物体表面过剩或不足的静止的电荷。静电场：静电在其周围形成的电场。静电放电：两个具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电场感应引起两物体间的静电电荷的转移。静电电场的能量达到一定程度后，击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电。静电敏感度：元器件所能承受的静电放电电压。静电敏感器件：对静电放电敏感的器件。接地：电气连接到能供给或接受大量电荷的物体，如大地，船等。中和：利用异性电荷使静电消失防静电工作区：配备各种防静电设备和器材，能限制静电电位，具有明确的区域界限和专门标记的适于从事静电防护操作的工作场地静电的产生：摩擦:在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电，而产生静电的最普通方法，就是摩擦生电。材料的绝缘性越好，越容易是使用摩擦生电。另外，任何两种不同物质的物体接触后再分离，也能产生静电。感应：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如将其置于一电场中，由于同性相斥，异性相吸，正负电子就会转移。传导：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如与带电物体接触，将发生电荷转移。静电对电子工业的影响：集成电路元器件的线路缩小，耐压降低，线路面积减小，使得器件耐静电冲击能力的减弱，静电电场（StaticElectricField）和静电电流（ESDcurrent）成为这些高密度元器件的致命杀手。同时大量的塑料制品等高绝缘材料的普遍应用，导致产生静电的机会大增。日常生活中如走动，空气流动，搬运等都能产生静电。人们一般认为只有CMOS类的晶片才对静电敏感，实际上，集成度高的元器件电路都很敏感。静电对电子元件的影响：静电吸附灰尘，改变线路间的阻抗，影响产品的功能与寿命。因电场或电流破坏元件的绝缘或导体，使元件不能工作（完全破坏）。因瞬间的电场或电流产生的热，元件受伤，仍能工作，寿命受损。静电损伤的特点：隐蔽性——人体不能直接感知静电，除非发生静电放电，但发生静电放电，人体也不一定能有的感觉。这是因为人体感知的静电放电电压为2-3KV。潜伏性——有些电子元器件受到静电损伤后性能没有明显的下降，但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患，而且增加了器件对静电的敏感性。已产生的问题并无任何方法可治愈。随机性——电子元件什么情况下会遭受到静电破坏呢？可以这么说，从一个元件生产后一直到它损坏以前所有的过程都受到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机性。由于静电的产生和放电都是瞬间发生的，及难预测和防护。复杂性—静电放电损伤分板工作，因电子产品的精细，微小的结构特点而费时、费事、费钱，要求较复杂的技术往往需要使用扫描电镜等精密仪器，即使如此有些静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区别，使人误把静电损伤失效当作其它失效，这是对静电放电损害未充分认识之前，常常归咎于早期失效或情况不明的失效，从而不自觉的掩盖了失效的真正原因。严重性—ESD问题表面上看来只影响了制成品的用户，但实际上亦影响了各层次的制造商，如：保用费、维修及公司的声誉等等。ESD形成的三种型式：人体型式即指当人体活动时身体和衣服之间的摩擦产生摩擦电荷。当人们手持ESD敏感的装置而不先拽放电荷到地，摩擦电荷将会移向ESD敏感的装置而造成损坏。微电子器件带电型式既指这些ESD敏感的装置，尤其对塑料件，当在自动化生产过程中，会产生摩擦电荷，而这些摩擦电荷通过低电阻的线路非常迅速地泻放到高度导电的牢固接地表面，因此造成损坏；或者通过感应使ESD敏感的装置的金属部分带电而造成损坏。场感类型式即有强电场围绕，这可能来之于塑性材料或人的衣服，会发生电子转化跨过氧化层。若电位差超过氧化层的介电常数，侧会产生电弧以破坏氧化层，其结果为短路。ESD静电防护方式：接地：接地就是直接将静电过一条线的连接泄放到大地，这是防静电措施中最直接最有效的，对于导体通常用接地的方法，如人工带防静电手腕带及工作台面接地等。接地通过以下方法实施：人体通过手腕带接地。人体通过防静电鞋（或鞋带）和防静电地板接地。工作台面接地。测试仪器，工具夹，烙铁接地。防静电地板，地垫接地。防静电转运车，箱，架尽可能接地。防静电椅接地。静电屏蔽：静电敏感元件在储存或运输过程中会暴露于有静电的区域中，用静电屏蔽的方法可削弱外界静电对电子元件的影响，最通常的方法是用静电屏蔽袋和防静电周转箱作为保护。另外防静电衣对人体的衣服具有一定的屏蔽作用。离子中和：绝缘体往往是易产生静电，对绝缘体静电的消除，用接地方法是无效的，通常采用的方法是离子中和（部分采用屏蔽），即在工作环境中用离子风机等，提供一等电位的工作区域。因此在防静电材料和防静电设施中，均是按这三种方式派生出来的产品，可分为防静电仪表，接地系统类防静电产品，屏蔽类防静电包装，运输及储存防静电材料，中和类静电消除设备，以及其它防静电用品。防静电设备工具：防静电仪表：手腕带/脚带/防静电鞋综合检测仪－用途：用于检测手腕带，脚带，防静电鞋是否符合要求，测试脚带及防静电鞋时，需增加一块金属板及仪表连接的导线。除静电离子风机检测仪－用途：定期对离子风机平衡度和衰减时间进行检测及校验以确保离子风机工