1、 . PAGE27 / NUMPAGES27SMT的表面貼裝工藝概述概述SMT就是表面組裝技術（SurfaceMountedTechnology的縮寫），是目前電子組裝行業里最流行的一種技術和工藝。1.SMT有何特點：組裝密度高、電子產品體積小、重量輕，貼片元件的體積和重量只有傳統插裝元件的1/10左右，一般采用SMT之后，電子產品體積縮小40%60%，重量減輕60%80%。可靠性高、抗振能力強。焊點缺陷率低。高頻特性好。減少了電磁和射頻干擾。易于實現自動化，提高生產效率。降低成本達30%50%。節省材料、能源、設備、人力、時間等。2.為什么要用SMT：電子產品追求小型化，以前使用的穿孔插件元

2、件已無法縮小電子產品功能更完整，所采用的集成電路(IC)已無穿孔元件，特別是大規模、高集成IC，不得不采用表面貼片元件。產品批量化，生產自動化，廠方要以低成本高產量，出產優質產品以迎合顧客需求與加強市場競爭力電子元件的發展，集成電路(IC)的開發，半導體材料的多元應用電子科技革命勢在必行，追逐國際潮流3.SMT有關技術組成：電子元件、集成電路的設計制造技術電子產品的電路設計技術電路板的制造技術自動貼裝設備的設計制造技術電路裝配制造工藝技術裝配制造中使用的輔助材料的開發生產技術4.SMT的基本知識：一般來說,SMT車間規定的溫度為253;錫膏印刷時,所需準備的材料與工具錫膏、鋼板刮刀擦拭紙、無塵

3、紙清洗劑攪拌刀; 一般常用的錫膏合金成份為Sn/Pb合金,且合金比例為63/37; 錫膏中主要成份分為兩大部分錫粉和助焊劑。助焊劑在焊接中的主要作用是去除氧化物破壞融錫表面力防止再度氧化。錫膏中錫粉顆粒與Flux(助焊劑)的體積之比約為1:1,重量之比約為9:1;錫膏的取用原則是先進先出;錫膏在使用時,須經過兩個重要的過程回溫攪拌;鋼板常見的制作方法為：蝕刻激光電鑄;零件干燥箱的管制相對溫濕度為 貼裝-（固化）-回流焊接-清洗-檢測-返修絲?。浩渥饔檬菍⒑父嗷蛸N片膠漏印到PCB的焊盤上，為元器件的焊接做準備。所用設備為絲印機（絲網印刷機），位于SMT生產線的最前端。點膠：它是將膠水滴到PCB的

4、的固定位置上，其主要作用是將元器件固定到PCB板上。所用設備為點膠機，位于SMT生產線的最前端或檢測設備的后面。貼裝：其作用是將表面組裝元器件準確安裝到PCB的固定位置上。所用設備為貼片機，位于SMT生產線中絲印機的后面。固化：其作用是將貼片膠融化，從而使表面組裝元器件與PCB板牢固粘接在一起。所用設備為固化爐，位于SMT生產線中貼片機的后面。回流焊接：其作用是將焊膏融化，使表面組裝元器件與PCB板牢固粘接在一起。所用設備為回流焊爐，位于SMT生產線中貼片機的后面。清洗：其作用是將組裝好的PCB板上面的對人體有害的焊接殘留物如助焊劑等除去。所用設備為清洗機，位置可以不固定，可以在線，也可不在線

5、。檢測：其作用是對組裝好的PCB板進行焊接質量和裝配質量的檢測。所用設備有放大鏡、顯微鏡、在線測試儀（ICT）、飛針測試儀、自動光學檢測（AOI）、X-RAY檢測系統、功能測試儀等。位置根據檢測的需要，可以配置在生產線合適的地方。返修：其作用是對檢測出現故障的PCB板進行返工。所用工具為烙鐵、返修工作站等。配置在生產線中任意位置。 SMT生產工藝流程SMT生產工藝流程：1. 表面貼裝工藝 單面組裝：（全部表面貼裝元器件在PCB的一面） 來料檢測 - 絲印焊膏 - 貼片 - 回流焊接 -（清洗）- 檢驗 - 返修 雙面組裝； （表面貼裝元器件分別在PCB的A、B兩面） 來料檢測 - PCB的A面

6、絲印焊膏 - 貼片 - A面回流焊接 - 翻板 - PCB的B面絲印 膏- 貼片 - B面回流焊接 -（清洗）- 檢驗 - 返修 2. 混裝工藝 單面混裝工藝： （插件和表面貼裝元器件都在PCB的A面）來料檢測 - PCB的A面絲印焊膏 - 貼片 - A面回流焊接 - PCB的A面插件 - 波峰焊或浸焊 （少量插件可采用手工焊接）- （清洗） - 檢驗 - 返修 （先貼后插） 雙面混裝工藝：（表面貼裝元器件在PCB的A面，插件在PCB的B面）A. 來料檢測 - PCB的A面絲印焊膏 - 貼片 - 回流焊接 - PCB的B面插件 - 波峰焊（少量插件可采用手工焊接） -（清洗）- 檢驗 - 返修

7、B. 來料檢測 - PCB的A面絲印焊膏 - 貼片 - 手工對PCB的A面的插件的焊盤點錫膏 - PCB的B面插件 - 回流焊接 -（清洗） - 檢驗 - 返修（表面貼裝元器件在PCB的A、B面，插件在PCB的任意一面或兩面）先按雙面組裝的方法進行雙面PCB的A、B兩面的表面貼裝元器件的回流焊接，然后進行兩面的插件的手工焊接即可 SMT工藝設備SMT工藝設備介紹：模板：首先根據所設計的PCB確定是否加工模板。如果PCB上的貼片元件只是電阻、電容且封裝為1206以上的則可不用制作模板，用針筒或自動點膠設備進行錫膏涂敷；當在PCB中含有SOT、SOP、PQFP、PLCC和BGA封裝的芯片以與電阻、

8、電容的封裝為0805以下的必須制作模板。一般模板分為化學蝕刻銅模板（價格低，適用于小批量、試驗且芯片引腳間距0.635mm）；激光蝕刻不銹鋼模板（精度高、價格高，適用于大批量、自動生產線且芯片引腳間距0.5mm,我公司推薦使用蝕刻不銹鋼模板;對于批量生產或間距0.5mm采用激光切割的不銹鋼模板。外型尺寸為370470（單位：mm），有效面積為300400（單位：mm）。絲?。浩渥饔檬怯霉蔚秾㈠a膏或貼片膠漏印到PCB的焊盤上，為元器件的貼裝做準備。所用設備為手動絲印臺（絲網印刷機）、模板和刮刀（金屬或橡膠），位于SMT生產線的最前端。我公司推薦使用中號絲印臺（型號為EW-3188），精密半自動絲

9、印機（型號為EW-3288）方法將模板固定在絲印臺上，通過手動絲印臺上的上下和左右旋鈕在絲印平臺上確定PCB的位置，并將此位置固定；然后將所需涂敷的PCB放置在絲印平臺和模板之間，在絲網板上放置錫膏（在室溫下），保持模板和PCB的平行，用刮刀將錫膏均勻的涂敷在PCB上。在使用過程中注意對模板的與時用酒精清洗，防止錫膏堵塞模板的漏孔。3. 貼裝：其作用是將表面貼裝元器件準確安裝到PCB的固定位置上。所用設備為貼片機（自動、半自動或手工），真空吸筆或鑷子，位于SMT生產線中絲印臺的后面。對于試驗室或小批量我公司一般推薦使用雙筆頭防靜電真空吸筆（型號為EW-2004B）。為解決高精度芯片（芯片管腳間

10、距0.5mm）的貼裝與對位問題，我公司推薦使用半自動高精密貼片機（型號為EW-300I）可提高效率和貼裝精度。真空吸筆可直接從元器件料架上拾取電阻、電容和芯片，由于錫膏具有一定的粘性對于電阻、電容可直接將放置在所需位置上；對于芯片可在真空吸筆頭上添加吸盤，吸力的大小可通過旋鈕調整。切記無論放置何種元器件注意對準位置，如果位置錯位，則必須用酒精清洗PCB，重新絲印，重新放置元器件。4. 回流焊接：其作用是將焊膏熔化，使表面貼裝元器件與PCB牢固釬焊在一起以達到設計所要求的電氣性能并完全按照國際標準曲線精密控制，可有效防止PCB和元器件的熱損壞和變形。所用設備為回流焊爐（全自動紅外/熱風回流焊爐，

11、型號為EW-F540D），位于SMT生產線中貼片機的后面。5. 清洗：其作用是將貼裝好的PCB上面的影響電性能的物質或焊接殘留物如助焊劑等除去，若使用免清洗焊料一般可以不用清洗。對于要求微功耗產品或高頻特性好的產品應進行清洗，一般產品可以免清洗。所用設備為超聲波清洗機或用酒精直接手工清洗，位置可以不固定。6. 檢驗：其作用是對貼裝好的PCB進行焊接質量和裝配質量的檢驗。所用設備有放大鏡、顯微鏡，位置根據檢驗的需要，可以配置在生產線合適的地方。7. 返修：其作用是對檢測出現故障的PCB進行返工，例如錫球、錫橋、開路等缺陷。所用工具為智能烙鐵、返修工作站等。配置在生產線中任意位置。第五節 SMT輔

12、助工藝 SMT輔助工藝：主要用于解決波峰焊接和回流焊接混合工藝點膠：作用是將紅膠滴到PCB的的固定位置上，主要作用是將元器件固定到PCB上，一般用于PCB兩面均有表面貼裝元件且有一面進行波峰焊接。所用設備為點膠機（型號為TDS9821），針筒，位于SMT生產線的最前端或檢驗設備的后面。固化：其作用是將貼片膠受熱固化，從而使表面貼裝元器件與PCB牢固粘接在一起。所用設備為固化爐（我公司的回流焊爐也可用于膠的固化以與元器件和PCB的熱老化試驗），位于SMT生產線中貼片機的后面。第二章SMT設備 第一節 印刷機印刷機：將錫膏放在鋼板上，用刮刀將錫膏漏印到PCB的焊盤上，為貼片做準備. 印刷機的型號：

13、DEK、MPM。 （以下主介紹DEK） DEK的外觀介紹：觸屏顯示器：可用手指觸摸屏幕上的相關處以執行相應的功能。JOG BUTTON：用以手動驅動執行相應的動作，當用此兩鍵執行動作時，請注意屏幕上的提示。鼠標觸屏：用手在屏幕上移動來移動鼠標。系統鍵：在機器開機或機器的急停鍵被解除后（此時屏幕上會顯示SYSTEM POWER DOWN），按下此鍵執行機器初始化。急停開關：當機器發生嚴重故障或遇到緊急情況時，按下此鍵以保護機器免受破壞。靜電接口主電源開關機器前蓋錫膏滾動燈開關燈塔：用三種顏色標示機器當前的工作狀態。.DEK的常用參數表參數說明規格1：Product Name設定所生產機種的名稱最

14、多可由8個字母符號或數字組成。例如：850T-0042：BoardWidth設定所印的PCB板的寬度min=40mm，max=510，板寬如重新設定則下列參數會自動改變：印刷圍鋼板清潔圍Board stop在Y軸的位置與自動頂pin Y軸圍（選配）3：Board Length設定所印的PCB板的長度min=50mm，max=510 mm，板長如重新設定則下列參數會自動改變： Board stop在X軸的位置與自動頂pin X軸圍（選配）自動添加錫膏圍（選配）。4:Board Thickness設定板厚min=0.2mm，max=6 mm。板厚如被重新設定，則自動調整Vision Height

15、與Print Height 。5:Print Front Limit前刮刀沖程起點之調整機器自定為0mm，可調整其起始點位置。min=0，max視PCB大小而定。6：Print Rear Limit后刮刀沖程起點之調整機器自定為0mm，可調整其起始點位置。min=0，max視PCB大小而定。7：Print Front Speed設定前刮刀速度Min=2mm/sec,max=150mm/sec8：Print Rear Speed設定后刮刀速度Min=2mm/sec,max=150mm/sec9:Front Pressure設定前刮刀壓力min=0kg，max=20kg10:Rear Pressu

16、re設定后刮刀壓力min=0kg，max=20kg11:Print Gap設定印刷間隙設定PCB板與鋼板在印刷時的間隙min=0mm，max=6 mm12:Seperation Speed設定脫模時的分離速度設定PCB板與鋼板在分離距離時的運動速度Min=0.1mm/s, Max=20mm/s,13:Seperation Distance設定脫模分離距離設定PCB板與鋼板的分離距離min=0mm，max=3mm14:Print Mode設定印刷模式可設定印刷方式，例如：Print/ Print，Flood / Print 等等。15:Print Deposits設定印刷行程的次數min=0，m

17、ax=316:Screen Clean Mode1設定鋼版擦拭模式為1可選擇干擦濕擦與真空擦等組合模式，最多至六次17:Screen Clean Rate1設定鋼版擦拭模式1的頻率min=0表示不擦，max=20018:Screen Clean Mode2設定鋼版擦拭模式為2可選擇干擦濕擦真空擦等組合，最多至六次19:Screen Clean Rate2設定鋼版擦拭模式2的頻率min=0表示不擦，max=20020:Dry clean speed設定干擦速度Min=10mm/s, Max=120mm/s21:Wet clean speed設定濕擦速度Min=10mm/s, Max=100mm/

18、s22:Vac clean speed設定真空擦速度Min=10mm/s, Max=100mm/s23:Front start offset設定前方擦拭起始點Min=0mm, Max視PCB板大小而定。24:Rear start offset設定后方擦拭起始點Min=0mm, Max視PCB板大小而定。25:Board1 fiducial type設定PCB板上第一個Mark點的形狀可選擇的類型有；圓形方形三角形十字菱形與影像模組等26:Board2 fiducial type設定PCB板上第二個Mark點的形狀可選擇的類型有；圓形方形三角形十字菱形與影像模組等27:Board3 fiduci

19、al type設定PCB板上第三個Mark點的形狀可選擇的類型有；圓形方形三角形十字菱形與影像模組等28:Screen1 fiducial type設定鋼版上第一個Mark點的形狀可選擇的類型有；圓形方形三角形十字菱形與影像模組等29:Screen2 fiducial type設定鋼版上第二個Mark點的形狀可選擇的類型有；圓形方形三角形十字菱形與影像模組等30:Screen3 fiducial type設定鋼版上第三個Mark點的形狀可選擇的類型有；圓形方形三角形十字菱形與影像模組等31:Fiducial 1 X Coordinate設定第一個Mark點的X軸坐標Min=0mm, Max=5

20、08mm32:Fiducial 1 Y Coordinate設定第一個Mark點的Y軸坐標Min=0mm, Max=508mm33:Fiducial 2 X Coordinate設定第二個Mark點的X軸坐標Min=0mm, Max=508mm34:Fiducial 2 Y Coordinate設定第二個Mark點的Y軸坐標Min=0mm, Max=508mm35:Fiducial 3 X Coordinate設定第三個Mark點的X軸坐標Min=0mm, Max=508mm36:Fiducial 3 Y Coordinate設定第三個Mark點的Y軸坐標Min=0mm, Max=508mm3

21、7:Forward X offset補償前行程的X方向視覺差刮刀由后向前運動時,調整在X方向的印刷偏位(Max=1mm)38:Forward Y offset補償前行程的Y方向視覺差刮刀由后向前運動時,調整在Y方向的印刷偏位(Max=1mm)39:Forward offset補償前行程的角度視覺差刮刀由后向前運動時,調整在角度的印刷偏位40:Reverse X offset補償后行程的X方向視覺差刮刀由前向后運動時,調整在X方向的印刷偏位(Max=1mm)41: Reverse Y offset補償后行程的Y方向視覺差刮刀由前向后前運動時,調整在Y方向的印刷偏位(Max=1mm) 42: Re

22、verse offset補償前行程的角度視覺差刮刀由前向后運動時,調整在角度的印刷偏位43:Screen X forward調整鋼板X軸前方的Actuator此參數為編寫程式Learn Fiducial后,電腦自動計算出的值,在編寫程式前請先歸零44: Screen X rear調整鋼板X軸后方的Actuator此參數為編寫程式Learn Fiducial后,電腦自動計算出的值,在編寫程式前請先歸零45:Screen Y axis調整鋼版Y軸 Actuator此參數為編寫程式Learn Fiducial后,電腦自動計算出的值,在編寫程式前請先歸零46:Alignment mode選擇對位模式可

23、設定由2個或3個Mark點對位47:Tooling type設定PCB板的支撐方式可選擇:Autoflex自動頂板Vacuum真空支撐Magnetic磁鐵式支撐方式48:Right feed delay右側進板遲滯時間在右側進板時必須設定,一般為0.20.3sec第二節 貼片機 貼片機： 貼片部分為SMT重要一環，置件頭快速把元件從料槍取出高速準確放置在印錫的PCB上。 1.貼片機的型號：本公司為：FUJI（左圖） 、SANYO(右圖) FUJI 與SANYO 的參數對比 1）.置件頭（Head ） Fuji Sanyo2).吸嘴（ Nozzles / Station）: Fuji 6 noz

24、zles 16 stations= 96 nozzlesSanyo 5 nozzles 12 stations=60 nozzles 3）. Main SpecificationsFujiSanyoHighest Tact (sec)0.0680.075XY Movement Within14.2 mmZ Movement Withinunder 1 mmApplicable Component0603 to 190603 to 26Parts Collation Functionfrom the worker who carry power code leaderSIF (IPC)Place

25、ment Accuracy0.066 mm / 30.060 mm / 3PCB Size457 x 356330 x 250PCB Max. Height0.34.0No. Component Input (8mm)70 + 7030 + 30Body Size4700 x 1800 x 17142400 x 1963x 16953.貼片機類型目前貼片機大致可分為四種類型：動臂式、復合式、轉盤式和大型平行系統。不同種類的貼片機各有優劣，通常取決于應用或工藝對系統的要求，在其速度和精度之間也存在一定的平衡。動臂式機器具有較好的靈活性和精度，適用于大部分元件，高精度機器一般都是這種類型，但其速度

26、無法與復合式、轉盤式和大型平行系統相比。不過元件排列越來越集中在有源部件上，比如有引線的QFP和BGA陣列元件，安裝精度對高產量有至關重要的作用。復合式、轉盤式和大型平行系統一般不適用于這種類型的元件安裝。動臂式機器分為單臂式和多臂式，單臂式是最早先發展起來的現在仍然使用的多功能貼片機。在單臂式基礎上發展起來的多臂式貼片機可將工作效率成倍提高，如YAMAHA公司的YV112就含有兩個帶有12個吸嘴的動臂安裝頭，可同時對兩塊電路板進行安裝。復合式機器是從動臂式機器發展而來，它集合了轉盤式和動臂式的特點，在動臂上安裝有轉盤，像Simens的Siplace80S系列貼片機，有兩個帶有12個吸嘴的轉盤

27、。由于復合式機器可通過增加動臂數量來提高速度，具有較大靈活性，因此它的發展前景被看好，如Simens最新推出的HS50機器就安裝有4個這樣的旋轉頭，貼裝速度可達每小時5萬片。轉盤式機器由于拾取元件和貼片動作同時進行，使得貼片速度大幅度提高，這種結構的高速貼片機在我國的應用最為普遍，不但速度較高，而且性能非常的穩定，如松下公司的MSH3機器貼裝速度可達到0.075秒片。但是這種機器由于機械結構所限，其貼裝速度已達到一個極限值，不可能再大幅度提高。大型平行系統由一系列的小型獨立組裝機組成。各自有絲杠定位系統機械手，機械手帶有攝像機和安裝頭。各安裝頭都從幾個帶式送料器拾取元件，并能為多塊電路板的多塊

28、分區進行安裝，這些板通過機器定時轉換角度對準位置。如PHILIPS公司的FCM機器有16個安裝頭，實現了0.0375秒片的貼裝速度，但就每個安裝頭而言，貼裝速度在0.6秒片左右，仍有大幅度提高的可能。 4.視覺系統 成像通過使用視像系統完成。視像系統一般分為俯視、仰視、頭部或激光對齊，視位置或攝像機的類型而定。（1）俯視攝像機在電路板上搜尋目標（稱作基準），以便在組裝前將電路板置于正確位置；（2）仰視攝像機用于在固定位置檢測元件，一般采用CCD技術，在安裝之前，元件必須移過攝像機上方，以便做視像處理。粗看起來，好象有些耗時。但是，由于安裝頭必須移至送料器收集元件，如果攝像機安裝在拾取位置（從送

29、料處）和安裝位置（板上）之間，視像的獲取和處理便可在安裝頭移動的過程中同時進行，從而縮短貼裝時間；（3）頭部攝像機直接安裝在貼片頭上，一般采用Line-senso r技術，在拾取元件移到指定位置的過程中完成對元件的檢測，這種技術又稱為飛行對術，它可以大幅度提高貼裝效率；（4）激光對齊是指從光源產生一適中的光束，照射在元件上，來測量元件投射的影響。這種方法可以測量元件的尺寸、形狀以與吸嘴中心軸的偏差。但對于有引腳的元件，如：SOIC、QFP和BGA則需要第三維的攝像機進行檢測。這樣每個元件的對中又需要增加數秒的時間。很顯然，這對整個貼片機系統的速度將產生很大影響。在三種元件對中方式（CCD、Li

30、ne-sensor、激光）中，以CCD技術為最佳，目前的CCD硬件性能都具備相當的水平。在CCD硬件開發方面前些時候開發了背光（Back-Lighting）與反射光（Front-Lighting）技術，以與可編程的照明控制，以更好應付各種不同元件貼裝需要 5.送料系統過頂拱架型機器可支持不同的送料器類型，包括散裝(bulk)、帶料(tape-and-real)、管料(tube)、異型(odd-form)和其它客戶設計。相反，高速轉塔和大規模平行系統完全由散裝料盒或帶料包裝來供料。當元件包裝形式不是散裝或帶狀料，那么過頂拱架型機器可能是唯一的選擇：高速機被排除在考慮之外，因為其不能自動地供這些料

31、。從一個邏輯的角度看，制造商應該尋找那些可以擴大其現有貼裝選擇的元件貼裝設備。例如，有些制造商的設備可能要求為特定機器專門設計的送料器，限制了送料器的使用。這個送料器限制要求使用資源來跟蹤和記錄哪些送料器可以處理哪些元件。因為有特定機器的送料器，更換或閑置的送料器的儲存可占據很大的地面空間。在一個以度量來測定運作的時代，如每單位地面空間的產量，用于容納元件貼裝或其它基板關鍵功能的周圍設備的潛在制造空間可以看作是浪費。這就是為什么模塊系統正得到流行。當象送料器這樣的東西可以在類似的機器上使用時，元件貼裝和生產制造的一個更有效的方法得到提高,盡管如此，全面檢查和理解可能用于一個給定PCB設計的元件

32、數量與類型也是有益的。在電子產品制造商轉向模塊裝配線的時候，重要的是記住傳統的配置 - 高速貼片機跟隨密間距貼片機 - 還是一些高片狀數量應用的一個選擇，如蜂窩和計算機主板附Freedert圖 FujiSanyo 第三節 回焊爐回焊爐：將焊膏熔化，使表面貼裝元器件與PCB牢固釬焊在一起1.流焊的設備結構 1.1 總體結構 熱風回流焊爐總體結構主要分為加熱區，冷卻區，爐氣體循環裝置，廢氣排放裝置以與PCB傳送等五大主體部分。見圖3： 爐體分為上下兩個密封箱體，中間為傳送帶。部分爐體的長短主要根據加熱區和冷卻區的多少而不同，目前的回流爐的加熱區有410個區不等，冷卻區有12個區不等，也有的爐不帶冷

33、卻區，讓PCB板出爐后在空氣中自然冷卻。每個溫區的溫度可編程設定，一般可設溫度圍從室溫到275度左右（視廠家設定），回流焊爐另一個重要的區別在于它是否具備進行充氮氣焊接的能力，或是只能在空氣環境下焊接。用戶一般可根據自己的用途來選擇爐體的長短和爐子的氣體環境要求。 1.2 加熱區結構1.2.1 加熱區結構 爐體每一個加熱區的結構都是一樣的。在上下加熱區各有一個馬達驅動葉輪高速旋轉，產生空氣或氮氣的吹力。氣體經加熱絲或其它材料加熱后，從多孔板里吹出，打到PCB板上。有的回流爐的馬達轉速是可編程調節的，如VITRONICS，可從10003000RPM，而有的爐是廠家出廠時已固定的，如BTU爐廠家出

34、廠時已定為最高轉速約3000RPM。馬達轉速越快，風力越大，熱交換能力越強。通過測量氣體吹出的風壓，可以監控馬達的運轉是否正常。由于回流過程中錫膏中助焊劑的揮發，可能凝結在葉輪上，降低風的效率，導致溫度回流曲線的減低。因此有必要定期檢查和清潔葉輪。 1.2.2 溫度控制 回流爐的每一個加熱區的溫度控制都是獨立的閉環控制系統。溫度控制器通過PID控制把溫度保持在設定值。溫度傳感器采用的熱偶線裝在多孔板的下面，感應氣流的溫度。見圖5。 如果加熱區的溫度出現異常，例如不加溫，或加溫緩慢，一般需要檢查固態繼電器是否正常，加熱區的加熱器是否老化需要更換（一般使用多年的回流爐容易出現這個問題）。若出現溫度

35、顯示錯誤，一般是熱偶線已損壞。1.3 冷卻區結構 PCB板經過回流焊接后，必須立即進行冷卻，才能得到很好的焊接效果。因此在回流焊爐的最后都是有一個冷卻區。冷卻區的結構是一個水循環的熱交換器。冷卻風扇把熱氣吹到循環水換熱器后，經降溫的氣體再打到PCB板上。熱交換器的熱量經循環水帶走，循環水經降溫后再流回換熱器。見圖6。 由于在冷卻系統中，助焊劑（Flux）容易凝結，因此必須定期檢查和清潔助焊劑過濾器上的助焊劑，否則熱循環效率的下降會減低冷卻系統的效率，使冷卻變差，導致產品的焊接質量下降。過熱焊接的PCB板的長期穩定性會下降。 雖然不同廠家的回流爐的冷卻區的結構不盡一樣,但基本的原理是一樣的。冷卻

36、區一般有雙面冷卻和單面冷卻兩種結構。單面冷卻是指只在傳送帶的上面裝有冷卻系統，而雙面冷卻在傳送帶上下兩面都有冷卻系統。圖7.1和7.2 是BTU爐的結構。由圖中可以看出冷卻區由熱交換器和冷卻風扇組成。一般來講，用單面的冷卻就可以滿足普通電子產品的冷卻需要。圖7.1 冷卻區的雙面冷卻結構圖7.2 冷卻區的單面冷卻結構 1.4 氣體控制 氣體控制包括兩個方面，一個是回流焊接需要氣體的加入和爐廢氣的排放。氣體注入分為兩種一種是氮氣（N2），另一種是壓縮空氣。氮氣爐一般密封極嚴，以防止爐外的氧氣進入爐體。氧氣含量是氮氣爐的關鍵，它的大小影響到元件焊接質量。通過爐體采樣氣口連接氧氣含量測試儀可以精確測量

37、爐區氧氣含量。一般好的爐的氧含量能低于50PPM6。當不需要使用氮氣時，爐應注入壓縮空氣保持爐的氣體需要。爐廢氣（包括助焊劑的揮發物，回流焊接產生的廢煙）應不斷地排出爐外以維護爐的正常氣體環境和保護操作工的健康。爐體的排氣管應與整個工廠的排氣裝置相連。1.5 傳送帶結構 回流爐的產品傳送裝置一般有兩類，一種是網式傳送帶，一種是軌道式傳送帶。根據產品需要用戶可自己選擇。一般的回流爐同時帶有這兩種傳送帶，為方便用戶使用。傳送帶的轉速是可編程確定的。由于帶速直接影響回流焊接的溫度曲線。因此帶速的穩定性是至關重要的。回流焊接爐的帶速控制也是閉環控制系統。見圖8。通過控制傳送帶的驅動馬達的轉速來控制帶速

38、。 除了帶速的穩定性外，傳送帶的機械運動的平穩性也很重要。因為在回流焊正在融化過程時，傳送帶的振動都會帶來焊接缺陷，如元件偏位，焊接虛焊，掉件等問題。保證機械平穩的關鍵在于傳送機構的維護保養的好壞。如鏈條和齒輪的清潔、潤滑，直流電機的電刷的保養等都非常重要。傳送帶一般還配有不間斷電源（UPS），它可以在整個爐子電源意外中斷時，維持傳送帶運行510分鐘，直到把爐的所有的PCB板送出，避免發生燒板事故。 2.熱風回流焊接的原理 2.1 回流焊接的過程 回流焊的基本原理比較簡單，它首先對PCB板的表面貼裝元件（SMD）焊盤印刷錫膏，然后通過自動貼片機把SMD貼放到預先印制好錫膏的焊盤上。最后，通過回

39、流焊接爐，在回流焊爐中逐漸加熱，把錫膏融化，稱為回流（Reflow），接著，把 PCB板冷卻，焊錫凝固，把元件和焊盤牢固地焊接到一起（見圖9）。在回流焊中，焊盤和元件管腳都不融化。這是回流焊（Reflow Soldering）與金屬融焊（Welding）的不同。 深入的了解回流焊就必須從焊錫膏的作用原理和焊接過程中發生的物理化學變化入手。錫膏的成分主要錫鉛合金的粉末和助焊劑混合而成。在受熱的條件下，融化的焊錫材料中的錫原子和焊盤或焊接元件（主要成分是銅原子）的接觸界面原子相互擴散，形成金屬間化合物（IMC），首先形成的Cu6Sn5，稱n-phase，它是形成焊接力的關鍵連接層， 只有形成了 n

40、-phase，才表示有真正的可靠焊接。隨著時間的推移，在n-phase和銅層之間中會繼續生成Cu3Sn，稱為-phase，它將減弱焊接力量和減低長期可靠性。金屬間化合物是焊點強度的關鍵因素，因此許多人員專門研究金屬間化合物的變化對焊點的長期可靠性帶來的影響 410。為了保護焊盤或元件管腳的可焊性，一般它們表面都鍍有錫鉛合金層或有機保護層。對非銅的金屬材料的管腳一般在管腳鍍層和金屬之間加有鍍鎳層作為阻斷層防止金屬擴散。這個鎳鍍層還用來阻擋與焊錫不可焊或不相容的金屬與焊錫層的接觸5。另一個有關鍍層的問題是關于鍍金層的問題，有文章5指出如果焊點中金的成分達到34%以上，焊點有潛在的脆性增大的危險。

41、2.2 回流焊溫度曲線要得到好的回流焊接效果必須有一個好的回流溫度曲線（Profile）。那么什么是一個好的回流曲線呢？一個好的回流曲線應該是對所要焊接的PCB板上的各種表面貼裝元件都能夠達到良好的焊接，且焊點不僅具有良好的外觀品質而且有良好的在品質的溫度曲線。 2.2.1 回流爐的參數設定 要得到一個爐溫曲線首先應給回流爐一個參數設定。回流爐的參數設定一般稱為Recipe。Recipe一般包括爐子每區的溫度設定，傳送帶帶速設定，以與是使用空氣還是氮氣。下表是BTU爐的一個Recipe的設定。 溫度設定：（單位：）1T2T3T4T5T6T7T1901701501501752352551B2B3

42、B4B5B6B7B190170150150175235255帶速設定：（單位：cm/分） 傳送帶帶速75氣體設定：氮氣Off空氣On表中1T7T，1B7B分別表示回流爐上下溫區的溫度設定，傳送帶帶速為75 cm/分，焊接環境使用空氣，不使用氮氣。 設定一個回流曲線要考慮的因素有很多，一般包括： 所使用的錫膏特性，PCB板的特性，回流爐的特點等。下面分別討論。 2.2.2 錫膏特性與回流曲線的重要關系 錫膏特性決定回流曲線的基本特性。不同的錫膏由于助焊劑（Flux）有不同的化學組分，因此它的化學變化有不同的溫度要求，對回流溫度曲線也有不同的要求。一般錫膏供應商都能提供一個參考回流曲線，用戶可在此

43、基礎上根據自己的產品特性優化。 圖11是一個典型的Sn63/Pb37錫膏的溫度回流曲線6（P3-7）。 以此圖為例，來分析回流焊曲線。它可分為4個主要階段： 1）把PCB板加熱到150左右，上升斜率為1-3 /秒。 稱預熱（Preheat）階段； 2）把整個板子慢慢加熱到183 。稱均熱（Soak或Equilibrium）階段。時間一般為60-90秒。 3）把板子加熱到融化區（183 以上），使錫膏融化。稱回流（Reflow Spike）階段。在回流階段板子達到最高溫度，一般是215 +/-10 ?；亓鲿r間以45-60秒為宜，最大不超過90秒。 4）曲線由最高溫度點下降的過程。稱冷卻（Cool

44、ing）階段。一般要求冷卻的斜率為2 -4/秒。預熱階段的目的是把錫膏中較低熔點的溶劑揮發走。錫膏中助焊劑的主要成分包括松香，活性劑，黏度改善劑，和溶劑。溶劑的作用主要作為松香的載體和保證錫膏的儲藏時間。預熱階段需把過多的溶劑揮發掉，但是一定要控制升溫斜率，太高的升溫速度會造成元件的熱應力沖擊，損傷元件或減低元件性能和壽命，后者帶來的危害更大，因為產品已流到了客戶手里。另一個原因是太高的升溫速度會造成錫膏的塌陷，引起短路的危險，尤其對助焊劑含量較高（達10%）的錫膏5。均熱階段的設定主要應參考焊錫膏供應商的建議和PCB板熱容的大小。因為均熱 階段有兩個作用，一個是使整個PCB板都能達到均勻的溫

45、度（175左右），均熱的目的是為了減少進入回流區的熱應力沖擊，以與其它焊接缺陷如元件翹起，某些大體積元件冷焊等。均熱階段另一個重要作用就是焊錫膏中的助焊劑開始發生活性反應，增大焊件表面潤濕性能（與表面能），使得融化的焊錫能夠很好地潤濕焊件表面。由于均熱段的重要性，因此均熱時間和溫度必須很好地控制，既要保證助焊劑能很好地清潔焊面，又要保證助焊劑到達回流之前沒有完全消耗掉。助焊劑要保留到回流焊階段是必需的，它能促進焊錫潤濕過程和防止焊接表面的再氧化。尤其是目前使用低殘留，免清洗（no-clean）的焊錫膏技術越來越多的情況下，焊膏的活性不是很強，且回流焊接的也多為空氣回流焊，更應注意不能在均熱階段

46、把助焊劑消耗光。 回流階段，溫度繼續升高越過回流線（183），錫膏融化并發生潤濕反應，開始生成金屬間化合物層。到達最高溫度（215 左右），然后開始降溫，落到回流線以下，焊錫凝固?；亓鲄^同樣應考慮溫度的上升和下降斜率不能使元件受到熱沖擊。回流區的最高溫度是由PCB板上的溫度敏感元件的耐溫能力決定的。在回流區的時間應該在保證元件完成良好焊接的前提下越短越好，一般為30-60秒最好，過長的回流時間和較高溫度，如回流時間大于90秒，最高溫度大于230度，會造成金屬間化合物層增厚，影響焊點的長期可靠性4。冷卻階段的重要性往往被忽視。好的冷卻過程對焊接的最后結果也起著關鍵作用。好的焊點應該是光亮的，平滑

47、的。而如果冷卻效果不好，會產生很多問題諸如元件翹起，焊點發暗，焊點表面不光滑，以與會造成金屬間化合物層增厚等問題。因此回流焊接必須提供良好的冷卻曲線，既不能過慢造成冷卻不良，又不能太快，造成元件的熱沖擊。 2.2.3 PCB板的特性與回流曲線的關系 回流曲線的設定，與要焊接的PCB板的特性也有重要關系。板子的厚薄，元件的大小，元件周圍有無大的吸熱部件，如金屬屏蔽材料，大面積的地線焊盤等，都對板子的溫度變化有影響。因此籠統地說一個回流曲線的好壞是無意義的。一個回流曲線必須是針對某一個或某一類產品而測量得到的。因此如何準確測量回流曲線，來反映真實的回流焊接過程是非常重要的。常用的測量回流焊曲線的方

48、法有三種： 1）用回流爐本身配備的長熱偶線（一般常用的工業標準是K型熱偶線），熱偶線的一端焊接到PCB板上，另一端插到設備的預設熱偶插口上。把板放進爐，當板子從爐另一端出來時，用熱偶線把板子從出口端拉回來。在測量的同時溫度曲線就可顯示到設備的顯示器上。一般回流爐 都帶有多個K型熱偶插口，因此可連接多根熱偶線，同時測量PCB板幾個點的溫度曲線。 2）用一個小的溫度跟蹤記錄器。它能夠跟隨待測PCB板進入回流爐。記錄器上也有多個熱偶插口，可因此可連接多根熱偶線。記錄器里存放的溫度數據，只有在出爐后，才可輸到電腦里分析或從打印機中輸出。 3）帶無線數據傳輸的溫度跟蹤記錄器。與第2種方法一樣，只是多了一

49、個無線傳輸功能。當它在爐測溫時，在存儲溫度數據的同時把數據用無線方式傳到外面的接受器上，接受器與電腦相連。 三種方法本質都是一樣的，用戶可根據習慣來選擇采用那種方法。熱偶線的安裝有一般兩種，一是高溫焊錫絲，溫度在300以上（高于回流最高溫度）。 另一種方法是用膠或是高溫膠帶把它粘住。這樣熱偶線就不會在回流區脫落。焊點的位置一般為選取元件的焊腳和焊盤接觸的地方。焊點不能太大，以焊牢為準。焊點大，溫度反應遲后，不能準確反映溫度變化，尤其是對QFP等細間距焊腳。對特殊的器件如BGA還需要在PCB板下鉆孔，把熱偶線穿到BGA下面。圖12說明了QFP和BGA元件的熱偶線焊接方法。熱偶線的安裝位置一般根據

50、PCB板的工藝特點來選取，如雙面板應在板上下都安裝熱偶線，大的IC芯片腳要安裝，BGA元件要安裝，某些易造成冷焊的元件（如金屬屏蔽罩周圍，散熱器周圍元件）一定要放置。還有就是你認為要研究的焊接出了問題的元件。 2.2.4 回流爐設備的特點與回流曲線的關系 因為回流曲線的實現是在回流爐中完成的，因此它與回流爐的具體特點有關。不同的爐因加熱區的數目和長短不同，氣流的大小不同，爐溫的容量不同，對回流曲線都會造成影響。設備對回流曲線的影響可歸納為下面幾點： 1）加熱區數目的因素。 對加熱區多的回流爐（8個加熱區），由于每一個爐區都能單獨設定爐溫，因此調整回流溫度曲線比較容易。對要求較復雜的回流曲線同樣

51、可以做到。但短爐子（4個加熱區），因為它只有四個可調溫區，要想得到復雜的曲線比較難，但對于沒有特別要求的SMT焊接，短爐子也能滿足要求，而且價錢便宜。另一個方面，長爐子的優點是傳送帶的帶速可以比短爐子提高至少1倍以上，這樣長爐的產量至少能達到短爐的1倍以上。當大批量生產線追求產能時，這一點是至關重要的。 2）熱風氣流的因素。 由于目前大多數回流爐以風扇強制驅動熱風循環為主，因此風扇的轉速決定了風量的大小。在一樣的帶速和一樣的溫度設定下，風扇的轉速越高，回流曲線的溫度越高。當風扇馬達出現故障時，如停轉，即使爐溫顯示正常，爐溫的曲線測量也會比正常曲線低很多，若故障馬達在回流區，則PCB板極易產生冷

52、焊，若故障馬達在冷卻區，則PCB板的冷卻效果就下降。因此對馬達轉速是可編程調節的回流焊接爐，如VITRONICS，風扇的轉速也是需要經常檢查的參數之一。3）爐溫的容量的因素。 回流焊接有時會出現這樣的現象，當焊接一塊小尺寸的PCB板時，焊接結果非常好，而焊接一塊大尺寸的PCB板時，某些溫區爐溫會出現稍微下降的現象。這就是由于大板子吸熱較多，爐子的熱容量不足引起的。一般可以通過加大風扇轉速來調節。但是爐溫的容量主要是由爐體結構，加熱器功率等設計因素決定的，因此是爐子廠家設計時已經固定了的。用戶在選擇回流爐時必須考慮這個因素。熱容量越大越好，當然爐子消耗的功率也越多。 2.3 氮氣回流焊與空氣回流

53、焊 氮氣回流焊的使用主要是為了增強焊接質量，使焊接發生在氧含量極少（100PPM）以下的環境下，可避免元件的氧化問題。因此氮氣回流焊的主要問題是保證氧氣含量越低越好。氧含量的控制對用戶來講主要是保證氮氣氣源的純度，一般工業用氮氣純度可達5PPM，爐氧含量主要跟爐子的密封設計的好壞有關。爐體由于兩邊的進出板口會漏空氣進入，因此兩邊的氧含量會比爐體中間區高。許多文章都專門討論過對氧含量對焊接的影響。 但隨著焊錫膏技術和元件焊腳鍍層技術的不斷更新，空氣中回流的焊接已經占據了主流。因為空氣焊接有許多優點例如取消氮氣，降低成本；氣體控制無需再考慮氧含量的控制；爐子的造價下降。因此目前多數的回流焊接都在使

54、用空氣回流焊，只有個別的特別怕氧化的元件才考慮用氮氣焊接?；亓骱负蟮馁|量檢驗方法 回流焊的焊接質量的方法目前常用的有目檢法，自動光學檢查法（AOI），電測試法（ICT），X-光檢查法，以與超聲波檢測法。 1.目檢法 簡單，低成本。但效率低，漏檢率高，還與人員的經驗和認真程度有關。 2.自動光學檢查法（AOI） 自動化。避免人為因素的干擾。無須模具?？蓹z查大多數的缺陷，但對BGA，DCA等焊點不能看到的元件無法檢查。 3.電測試法（ICT） 自動化?？梢詸z查各種電氣元件的正確連接。但需要復雜的針床模具，價格高，維護復雜。對焊接的工藝性能，例如焊點光亮程度，焊點質量等無法檢驗。另外，隨著電子產品裝

55、連越來越向微型化，高密度以與BGA，CSP方向發展，ICT的測針方法受到越來越多的局限。 4.X-光檢查法 自動化?？梢詸z查幾乎全部的工藝缺陷。通過X-Ray的透視特點，檢查焊點的形狀，和電腦庫里標準的形狀比較，來判斷焊點的質量。尤其對BGA，DCA元件的焊點檢查，作用不可替代。無須測試模具。但對錯件的情況不能判別。缺點價格目前相當昂貴。 5.超聲波檢測法 自動化。通過超聲波的反射信號可以探測元件尤其時QFP，BGA等IC芯片封裝部發生的空洞，分層等缺陷。它的缺點是要把PCB板放到一種液體介質才能運用超聲波檢驗法。較適合于實驗室運用。 對于各種檢查方法，既各有特色，又相互覆蓋，它們的相互關系可

56、用圖13 來說明。 由圖中可以看出，BGA，元件外觀，與元件值的檢驗分別為X光，自動光學，與ICT檢測法特有的檢查手段，其余的功能都相互有交叉。例如，用光學檢查方法解決表面可見的焊盤焊點和元件對錯識別，用X-Ray檢查不可見的元件焊點如BGA，DCA，插件過孔的焊錫情況，但如果不用ICT，元件值錯無法檢查；又例如，用ICT檢查開路，短路等電性能，用X-Ray檢查所有元件的焊點質量，但如果不用光學檢查儀對外觀破損的元件亦無法檢驗。 因此，只有綜合使用或根據產品具體情況來安排檢查方法才能得到滿意的檢查結果。 第四節 輔助設備輔助設備主要包含： 吸板機送板機收板機第三章靜電防護技術ESD介紹：靜電放電(ESD)是在電子裝配中電路板與元件損害的一個熟悉而低估的根源。它影響每一個制造商，無任其大小。雖然許多人認為他們是在ESD安全的環境中生產產品，但事實上，ESD有關的損害繼續給世界的電子制造工業帶來每年數十億美元的代價。靜電放電(ESD)定義為，給或者從原先已經有靜電(固定的)的電荷(電子不足或過剩)放電(電子流)。電荷在兩種條件下是穩定的：當它“陷入”導電性的但是電氣絕緣的物