SMT相关知识培训.ppt

1、生产力促进组,Created By:luckfang,1,SMT Training Material,生产力促进组,Created By:luckfang,2,内容简介,WHATS SMT? 常用术语 电子元件知识 工艺流程介绍 焊锡膏基础知识 助焊剂介质(Flux medium) 金属颗粒 印刷 回流温度曲线 故障分析 使用注意事项,生产力促进组,Created By:luckfang,3,WHATS ?,Whats .? Surface Mounting Technology,生产力促进组,Created By:luckfang,4,电子元件知识,片式电阻-Chip Resistor 片式

2、电容-Chip Capacitor SOT.: Small Outline Transistor SOD.: Small outline Diode 钽电容-Solid tantalum capacitors chips 圆柱体二级管-MELF 排阻-Chip Array Resistor 铝电容-Aluminium electrolytic SMD capacitors 电感- chips Inductors 电源TR-Power Transistor,生产力促进组,Created By:luckfang,5,电子元件知识,微调器 SOP.: Small Outline package QF

3、P.: Quad Flat Package TQFP.:Thin Small Outline Package PLCC.: Plastic leaded Chip Carrier TSOP. : Thin Small Outline Package CSP. :Chip Scale Package BGA. : Ball Grid Array CONNECTOR,生产力促进组,Created By:luckfang,6,Chip outline description-元件尺寸,Size L*W (inch) Size L*W(mm) 0201 0.02*0.01 0503 0.5*0.25

4、0402 0.04*0.02 1005 1.0*0.5 0603 0.06*0.03 1608 1.5*0.76 0805 0.08*0.05 2012 2.0*1.25 1206 0.12*0. 06 3216 3.2*1.6 1210 0.12*0.1 3225 3.2*2.5,生产力促进组,Created By:luckfang,7,SMD Components Shape-元件外形,Chip 0603 Solid tantalum capacitors chips Aluminium electrolytic SMD capacitors SOT23 SOT143 SOT223 SO

5、ICs SOJ ICs PLCC ICs QFP ICs BGA ICs,生产力促进组,Created By:luckfang,8,Humidity control level-湿度控制等级(LEVEL defined by IPC/JEDEC J-STD-020),Level Temp./Humidity Exposure time 1 =30 degree/85% Unlimited 2 =30 degree/60% 1Year 2a =30 degree/60% 4Weeks 3 =30 degree/60% 1Week 4 =30 degree/60% 72Hrs.(3d.) 5 =3

6、0 degree/60% 48Hrs. 5a=30 degree/60% 24Hrs. 6 Devices required baking before use,once baked,must be reflowed within 6 Hrs.,生产力促进组,Created By:luckfang,9,SMT process flowchart-工艺流程,生产力促进组,Created By:luckfang,10,SMT 常用术语,PCB-Print Circuit Board 印刷电路板 ESD-Electrostatic Sensitive Devices静电放电 PPM-Defects

7、per Million 每百万的坏点 SPC-Statistic Process Control-过程统计分析 Iron-电烙铁 Hot Air Reflowing Noozle-热风嘴 Tin Extractor-吸锡器 Soldering Wick-吸锡带 Post-Soldering Inspection-焊后检验 Visual Inspection-目视检验,生产力促进组,Created By:luckfang,11,SMT 常用术语,AOI-Automated Optical Inspection自动光学检查 AXI,Automated X-ray Inspection-自动X射线检

8、查 Soldering Joint Quality-焊点质量 Soldering Joint Defect-焊点缺陷 Solder Wrong-错焊 Solder Skips-漏焊 Pseudo Soldering-虚焊 Cold Soldering-冷焊 Solder Bridge-桥焊 Open soldering-脱焊,生产力促进组,Created By:luckfang,12,SMT 常用术语,Solder-Off-焊点剥离 Solder Nonwetting-不湿润焊点 Soldering Balls-锡珠 Icicle/Solder Projection-拉尖 Void-孔洞 So

9、lder Wicking-焊料爬越 Overheated Solder Connection-过热焊点,生产力促进组,Created By:luckfang,13,SMT 常用术语,Insufficient Solder Connection-不饱和焊点 Excess Solder Connection-过量焊点 Flux Residue-助焊剂剩余 Solder Crazeing(Tearing)-焊料裂纹 Fillet-Lifting,Lift-Off-焊角翘离 Loader-上板机 Unloader-下板机 Dispenser-滴涂器,点胶机,生产力促进组,Created By:luck

10、fang,14,SMT 常用术语,Vacuum Pick & Place Tool-真空吸笔 Place Machine,Pick & Place Machine,Chip Mounter,Chip Shooter-贴片机 Wave Soldering Systems-波峰焊机 Reflow Soldering Systems,Reflow Oven-再流焊炉 Self-Alignment-自定位 Skewing-位移,生产力促进组,Created By:luckfang,15,SMT 常用术语,Tomb Stone-立碑 Flying-掉片 ICT,In Circuit Testing-在线

11、测试 FT,Functional Testing-功能测试 Rework Station-返工工作台 Cleaning Systems-清洗机,生产力促进组,Created By:luckfang,16,焊锡基本知识,助焊剂介质(Flux medium) 金属颗粒,生产力促进组,Created By:luckfang,17,合金: 合金是两种或两种以上的金属形成的化合物,焊锡膏技术中所含的金属成份通常为: 锡(Sn),铅(Pb),银(Ag),铜(Cu),生产力促进组,Created By:luckfang,18,软焊接 无金属熔融结合 金属键化合物(intermetallic layer) C

12、u3Sn,生产力促进组,Created By:luckfang,19,普通的焊盘材料,铜及其合金 电镀铜,黄铜,青铜 有机镀膜焊盘(OSP) 镍及其合金 铁镍钴合金 银和金,生产力促进组,Created By:luckfang,20,CU 焊盘,Gold over nickle pads,阻焊膜,典型多层FR4 PCB,Sn or Ag pads,生产力促进组,Created By:luckfang,21,PCB raw material-PCB原材料,生产力促进组,Created By:luckfang,22,基材 金属键化合物 Cu Cu6Sn5 Ag Ag3Sn Au AuSn4 Ni

13、Ni3Sn4,焊接:,生产力促进组,Created By:luckfang,23,焊点的截面图(Sn63/Pb37 锡膏与铜),生产力促进组,Created By:luckfang,24,锡膏是将锡粉颗粒与介质(Flux medium)充分混合所形成的一种膏状物质,这种膏状物质具有可印刷或点滴的能力.,什么是锡膏?,生产力促进组,Created By:luckfang,25,锡膏主要成分 锡粉颗粒金属(合金) 助焊剂介质(Flux Medium) 活性剂 松香,树脂 粘度调整剂 溶剂,生产力促进组,Created By:luckfang,26,合金选择指南,PCBA常用锡膏合金,合金 代号 熔

14、点 备注 Sn/PbSn63183* 通 用 型 Sn/Pb/AgSn62179* 通 用 型 含 银 锡 膏 Sn/Pb/Ag63S4179-183防 立 碑 特 色 锡 膏 Sn/AgSn96221* 无 铅, Lead Free Sn/Ag/Cu99C227* 无 铅, Lead Free Sn/Ag/Cu96Sc217* 无 铅, Lead Free * 最 低 共 熔 点 (eutectic),生产力促进组,Created By:luckfang,27,液相图,共熔点,生产力促进组,Created By:luckfang,28,助焊剂,生产力促进组,Created By:luckfa

15、ng,29,介质选择指南,介质系列 特性描述 CR系列:标准通用型,残留物透明,高活性,印刷速度100mm/sec RP系列:高速印刷,高活性,印刷速度150-200mm/sec MP系列:高速印刷,可飞针测试,可用于封闭式印刷,免清洗 RM系列:标准通用型,已被逐步替代 RMA系列:中度天然树脂,活性极高,残留较严重,生产力促进组,Created By:luckfang,30,介质选择指南,生产力促进组,Created By:luckfang,31,助焊剂介质的功能,锡粉颗粒的载体. 提供合适的流变性和湿强度. 有利于热量传递到焊接区. 降低焊料的表面张力. 防止焊接时焊料和焊接表面的再氧化

16、. 去处焊接表面及锡粉颗粒的氧化层. 在焊接点表面形成保护层和安全的残留物层.,生产力促进组,Created By:luckfang,32,助焊剂决定的焊锡膏特性 活性 流变性 印刷和湿强度的特性 残留的特性,生产力促进组,Created By:luckfang,33,助焊剂介质的组成,天然树脂(Rosin) /合成松香(Resin) 溶剂(Solvents) 活性剂(Activators) 增稠剂(Rheology modifiers),生产力促进组,Created By:luckfang,34,助焊剂（Flux medium）,通常松香含量 - 50-70% 活性剂（通常是卤素） 1-5%

17、 溶剂 2030% 增稠剂 3-6%,生产力促进组,Created By:luckfang,35,锡粉颗粒,生产力促进组,Created By:luckfang,36,锡粉颗粒直径代码: 代码 直径 BAS75-53um AAS53-38um ABS53-25um AGS (AGD)45-20um (Type 3) DAS 38-25um DAD38-20um (Type 4) ACS45-10um -20-10um (Type 5),生产力促进组,Created By:luckfang,37,锡粉的生产（旧技术）,溶融的合金,N2,N2,过大的尺寸,过小的尺寸,有用的锡粉,喷雾头,筛网 （涡

18、轮丝网）,生产力促进组,Created By:luckfang,38,锡粉的生产（新技术）,溶解的合金,N2,N2,过大的尺寸,过小的尺寸,有用的锡粉,筛网 （超声波型）,超声波喷雾器,生产力促进组,Created By:luckfang,39,锡粉尺寸分布(AGS),45-20 microns = AGS,生产力促进组,Created By:luckfang,40,球形锡粉颗粒,Width,Length,球形长/宽比 1.5 Multicore规格:球形颗粒=95% minimum,生产力促进组,Created By:luckfang,41,非球形锡粉颗粒,Distorted Spheres

19、,“Dog bones” or irregular,生产力促进组,Created By:luckfang,42,生产力促进组,Created By:luckfang,43,小颗粒锡粉,优点 提高细间距焊盘的印刷性能 提高耐坍塌性能 提高湿强度 增加润湿/活化面积 局限 锡粉颗粒被氧化的几率增加 锡珠缺陷的发生几率增加,生产力促进组,Created By:luckfang,44,颗粒的大小与印刷间距,生产力促进组,Created By:luckfang,45,颗粒的大小与印刷间距,Metal mask,Solder Powder,7553m / 0.625mm,3853m / 0.40.5mm,

20、2045m / 0.3mm,1038m / 0.3mm,生产力促进组,Created By:luckfang,46,金属含量选指南,金属含量增高 锡珠溅出可能性降低 粘度增加,印刷性能降低,方式 金属含量 刮板印刷88%-90% 针筒式点膏83%-86% 移针印83%-85%,生产力促进组,Created By:luckfang,47,锡膏测试,每个批号的锡膏和其组成部分，在供给客户前都经过20至30次的测试 可以确保任何一种锡膏的每个批号的所有组成部分都可追述性 锡膏，锡粉和助焊剂媒体的留样期为两年,生产力促进组,Created By:luckfang,48,焊锡膏印刷工艺,生产力促进组,C

21、reated By:luckfang,49,DEK260 半自动印刷机,生产力促进组,Created By:luckfang,50,Pressure,Speed,Print-gap (on contact),印刷,生产力促进组,Created By:luckfang,51,Speed,Roll,印刷,生产力促进组,Created By:luckfang,52,Separation Speed,Drop-off,印刷,生产力促进组,Created By:luckfang,53,印刷时锡膏形成滚动,印刷,生产力促进组,Created By:luckfang,54,刮刀,聚氨脂,橡胶,不锈钢,二者有

22、什么不同?,生产力促进组,Created By:luckfang,55,刮刀,生产力促进组,Created By:luckfang,56,不同的刮刀效果不同,生产力促进组,Created By:luckfang,57,材料 黄铜 不锈钢 镍 塑料材料,网孔 化学蚀刻 激光切割 电镀 缩小10%,网板,生产力促进组,Created By:luckfang,58,网板开孔,化学腐蚀法,激光切割,激光切割并电镀,生产力促进组,Created By:luckfang,59,激光切割并电镀,化学蚀刻,激光切割,不同网板的效果不同,生产力促进组,Created By:luckfang,60,使用环境 温度

23、：22C28C 湿度：4060 Why? 温度过高,过早失去活性 温度过低,粘度过大,不利于印刷 湿度过高,吸潮,溅锡 湿度过低,溶剂挥发,环境,生产力促进组,Created By:luckfang,61,添加锡膏的方法,生产力促进组,Created By:luckfang,62,添加锡膏的方法,锡浆开盖手工搅拌30秒,每秒2圈,方向一致 每次添加量以半小时生产用量为准,生产力促进组,Created By:luckfang,63,印刷参数控制,速度（Speed） 压力（Pressure） 印刷间隙（Print gap） 分离速度（Separation speed） 网板底部的清洁频率 温度和湿

24、度,生产力促进组,Created By:luckfang,64,平行度(Parallel) PCB与网板接触(contact) 将网板刮干净的最小压力即可，取决于 刮刀速度 焊锡膏流变性和新鲜度 刮刀类型,角度和锋利程度 刮刀速度优化设置,参数设置,生产力促进组,Created By:luckfang,65,使用注意事项,冷藏储存于5-10 Why? 保持助焊剂活性-低温 避免锡膏结晶-不可冷冻,生产力促进组,Created By:luckfang,66,使用注意事项,锡膏从冰箱取出后回温5-8小时至室温才可使用 Why? 低温时粘度过高,印刷性能差 锡膏内部吸潮,生产力促进组,Created

25、 By:luckfang,67,使用注意事项,用塑料器具,手工搅拌30秒,每秒2圈,方向一致 Why? 防止助焊剂分层 避免刮伤塑料储存罐 避免划伤锡粉颗粒 降低粘度,生产力促进组,Created By:luckfang,68,使用注意事项,及时清除残留锡膏,不可将新旧锡膏放在同一储存罐中 why? 锡膏中溶剂会挥发,导致粘度过高 印刷质量下降 表面氧化可能性增加,生产力促进组,Created By:luckfang,69,回流焊工艺,生产力促进组,Created By:luckfang,70,SEHO 6440 3.6 热风对流式回流炉,Machine located in MSM Ipoh

26、 Tech. Centre,生产力促进组,Created By:luckfang,71,贴片,生产力促进组,Created By:luckfang,72,回流焊,生产力促进组,Created By:luckfang,73,回流焊,生产力促进组,Created By:luckfang,74,回流焊,生产力促进组,Created By:luckfang,75,回流焊,生产力促进组,Created By:luckfang,76,锡膏的回流焊,是实际的焊接过程 通常使用炉子来完成 回流炉一般是红外型或者对流型 回流炉环境有空气和氮气环境 此外，温度可编程的方法也可以使用,生产力促进组,Created

27、By:luckfang,77,理想化的回流曲线,生产力促进组,Created By:luckfang,78,什么是理想的曲线？,在大多数情况下回流曲线受限于PCB板和器件以及回流炉的能力 现在的锡膏都能在不同的曲线下工作 无论如何，确定一个理想的曲线可以便于分析锡膏的应用,生产力促进组,Created By:luckfang,79,为什么要使用回流曲线?,焊接是一个化学反应过程 为了得到一致的结果，过程必须被监督 不同的PCB类型有不同的导热需求 不同的回流炉的表现各不相同，并且可能时时刻刻都有所变化,生产力促进组,Created By:luckfang,80,为什么要使用回流曲线?,分析过程

28、实现过程控制 确保一致 发现变化趋势适当的调整 可用的最大和最小曲线,生产力促进组,Created By:luckfang,81,操作窗口（举例）,生产力促进组,Created By:luckfang,82,如何做回流曲线？,生产力促进组,Created By:luckfang,83,如何做回流曲线？,使用专用的设备类似SoldaPro，Slimline SoldaPro Oracle，ECD-SuperMOLE，DATApaq，KIC 使用热点偶测试不同器件和不同区域的温度 高密度或大器件 低密度或小器件 温度敏感器件 被测板和测试设备一起通过回流炉后，下载数据至计算机或者打印机上,生产力促

29、进组,Created By:luckfang,84,SoldaPro,小器件区域,大器件区域,温度敏感型器件,用高温焊锡丝固定器件和热电偶,生产力促进组,Created By:luckfang,85,经过回流炉,生产力促进组,Created By:luckfang,86,下载数据至计算机,生产力促进组,Created By:luckfang,87,典型的回流曲线,生产力促进组,Created By:luckfang,88,回流曲线手册,生产力促进组,Created By:luckfang,89,第一升温区,生产力促进组,Created By:luckfang,90,第一升温区,目的是加热温度至

30、预热区 受限于PCB和器件 （热冲击） 在区域的末端会有爆发性的气体在锡膏内产生（激光焊接） 上升斜率一般为13oC/s,生产力促进组,Created By:luckfang,91,预热区,生产力促进组,Created By:luckfang,92,预热区,预热区的作用是使得板上所有的区域和器件在回流前都达到相似的温度。 先进的炉子可以做到降低或减少回流曲线的“平台”。 焊锡膏没有特别的活化温度，然而 一旦活化剂在溶化的树脂中融化或溶解，则其开始发生作用,生产力促进组,Created By:luckfang,93,预热区,松香在70- 120C 之间开始变软直到流体 化学的一个简单的规律：温度

31、升高使得反应速度加快 在预热区（有氧回流），氧化将发生在暴露的金属表面,生产力促进组,Created By:luckfang,94,回流区,生产力促进组,Created By:luckfang,95,回流区,焊点形成过程. 焊接区温度超过合金的熔点. 较高的温度会降低焊点表面的张力. 同时，较高的温度也会增加表面氧化，使助焊剂变色。PCB和器件也可能因此而损坏 理想的回流最高点应在液相线上加30-40C （无铅锡膏的液相线在210-220C） 并超过熔点30-60秒,生产力促进组,Created By:luckfang,96,冷却区（焊料凝固）,生产力促进组,Created By:luckfa

32、ng,97,冷却区,快速的冷却能得到光亮的焊点 慢速冷却，焊点表面会粗糙无光。极端情况则可能导致强度降低 在健康和安全的前提下，PCB的冷却应尽可能的快。这样可以确保熔化的同时没有焊点被搅乱。,生产力促进组,Created By:luckfang,98,焊膏回流时的状态,室温 刷胶点稳定-助焊剂连接着焊锡颗粒。 90oC 树脂变柔软 溶剂作用于树脂 胶装结构开始分解,生产力促进组,Created By:luckfang,99,常见故障分析,生产力促进组,Created By:luckfang,100,印刷缺陷,生产力促进组,Created By:luckfang,101,助焊剂外溢,生产力促进

33、组,Created By:luckfang,102,压力,过大的压力可能会导致 助焊剂外溢 成型不良 锡珠 增加网板清洗频率 过低的压力将导致 网板印刷不干净 成型不良 少锡 漏印,生产力促进组,Created By:luckfang,103,压力过大,Flux bleed,“Scooping”,生产力促进组,Created By:luckfang,104,压力过小,网板印刷 不干净,“Dog ears”,生产力促进组,Created By:luckfang,105,底部支撑不足,底部支撑不足不能通过加大压力来改善 这样做的结果将是印刷质量不合格和网板的损坏 增加底部的支撑点以确保PCB和网板

34、的紧密的接触,生产力促进组,Created By:luckfang,106,底部支撑不足,网板,留在网上的锡膏,生产力促进组,Created By:luckfang,107,刮刀损坏造成的问题,生产力促进组,Created By:luckfang,108,印刷间隙问题,印刷通常是0间隙 降低印刷污染和助焊剂的外溢 厚阻焊层或者丝印层会阻碍无缝隙印刷 如果丝网设备没有正确校准，印刷间隙可能大于0，这会导致印刷不好和网板的损害,生产力促进组,Created By:luckfang,109,阻焊膜层过厚,Print gap 0,印刷间隙,生产力促进组,Created By:luckfang,110,

35、常见印刷故障,印刷压力过高 锡膏成形有缺口, 助焊剂外溢 印刷压力过低 网板刮不干净,脱模效果差, 印刷精度差 印刷速度过快 锡膏不滚动, 网孔填充不量, 锡膏漏印或缺损,生产力促进组,Created By:luckfang,111,常见印刷故障,印刷速度过低 锡膏外溢,网板底部清洁频率提高 PCB/网板对位不良 锡珠,短路,立碑 网板松弛 - 张力过低 PCB与网板间密封不良,搭桥, 锡膏成形不良,锡膏移位污染,生产力促进组,Created By:luckfang,112,常见印刷故障,网板损坏变形 密封不良,搭桥 网板底部清洁不利 锡珠,短路 脱模速度设置不佳 锡膏在焊盘上拖尾, 脱模不良

36、,锡膏成形不良,生产力促进组,Created By:luckfang,113,常见印刷故障,PCB与网板有间隙 密封不良,锡膏成形不良 环境条件 温度过低：影响滚动特性 温度过高：锡膏坍塌/外溢 吸潮 印刷间隔时间过长 网孔堵塞,印刷不完全,生产力促进组,Created By:luckfang,114,温度&湿度,温度会改变锡膏的流变性 印刷温度建议为 20-25C 高湿度能导致吸潮并产生锡珠 当心锡膏中含有气穴,生产力促进组,Created By:luckfang,115,回流缺陷,生产力促进组,Created By:luckfang,116,常见的回流问题,溅锡锡珠 器件中间的锡珠 立碑

37、QFP细小引脚上的桥接（短路） 开路 多发于细小引脚的QFP 黯淡或粗糙的焊接表面,生产力促进组,Created By:luckfang,117,溅锡锡珠,生产力促进组,Created By:luckfang,118,解决方案 调节印刷设备 调节回流曲线 （增加传送带速度或降低预热区设置） 使用新鲜的焊锡膏,原因 印刷错位 过分的预热 锡膏被氧化,溅锡锡珠,生产力促进组,Created By:luckfang,119,器件中间锡珠,生产力促进组,Created By:luckfang,120,元器件中部锡珠,生产力促进组,Created By:luckfang,121,解决器件间锡珠的方案,设计 改变焊盘的尺寸并/或形