33/33SMT培訓教材 SMT簡介1，什么是SMT？Through-holeSurfacemountThrough-holeSurfacemountSMT是英文surfacemountingtechnology的縮寫，中文意思是：表面粘貼技術。它是相對于傳統的THT（Through-holetechnology）技術而發展起來的一種新的組裝技術。SMT的特點：A，高密度難B，高可靠C，低成本D，小型化E，生產的自動化類型THTthroughholetechnoligySMTSurfacemounttechnology元器件雙列直插或DIP，針陣列PGA有引線電阻，電容SOIC，SOT，SSOIC，LCCC，PLCC，QFP，PQFP，片式電阻電容基板印制電路板，2。54MM網格，0．8MM-0。9MM通孔印制電路板，1。27MM網格或更細，導電孔僅在層與層互連調用0．3-0．5MM，布線密度高2倍以上，厚膜電路，薄膜電路，0。5MM網格或更細。焊接方法波峰焊再流焊面積大小，縮小比約1：3-1：10組裝方法穿孔插入表面安裝-貼裝自動化程度自動插件機自動貼片機，效率高4，SMT的組成部分：設計設計結構尺寸,端子形式,耐焊接熱等表面組裝元件表面組裝元件各種元器件的制造技術各種元器件的制造技術包裝包裝編帶式,棒式,散裝式組裝材料組裝材料粘接劑,焊料,焊劑,清潔劑等組裝工藝5，工藝流程：A，只有表面貼裝的單面裝配工序：備料 絲印錫膏 裝貼元件 回流焊接B，只有表面貼裝的雙面裝配工序：備料 絲印錫膏 裝貼元件 回流焊接反面絲印錫膏 裝貼元件 回流焊接C，采用表面貼裝元件和穿孔元件混合的單面或雙面裝配工序：備料 絲印錫膏（頂面） 裝貼元件 回流焊接 反面 滴（印）膠（底面） 裝貼元件 烘干膠反面 插元件 波峰焊接D，頂面采用穿孔元件，底面采用表面貼裝元件工序：滴（印）膠 裝貼元件 烘干膠 反面 通常先做B面再作A通常先做B面再作A面印刷錫膏貼裝元件再流焊翻轉貼裝元件印刷錫膏再流焊翻轉清洗雙面再流焊工藝A面布有大型IC器件B面以片式元件為主充分利用PCB空間，實現安裝面積最小化，工藝控制復雜，要求嚴格常用于密集型或超小型電子產品，如手機 波峰焊波峰焊插通孔元件清洗混合安裝工藝多用于消費類電子產品的組裝印刷錫高貼裝元件再流焊翻轉點貼片膠貼裝元件加熱固化翻轉先作A面：再作B面：插通孔元件后再過波峰焊： 印刷錫膏印刷錫膏貼裝元件再流焊清洗錫膏——再流焊工藝簡單，快捷涂敷粘接劑涂敷粘接劑紅外加熱表面安裝元件固化翻轉插通孔元件波峰焊清洗貼片——波峰焊工藝價格低廉，但要求設備多，難以實現高密度組裝各工序介紹：印刷（screenprinter）內部工作圖）SolderpasteSolderpasteSqueegeeStencil1，錫膏成份：錫膏主要由金屬合金顆粒；助焊劑；活化劑；粘度控制劑等四部份組成。其中金屬顆粒約占錫膏總體積的90。5%。我們常用的錫膏型號有：63Sn/37Pb;62Sn/36Pb/2Ag這些我們都稱為有鉛錫膏；96.5Sn/3.0Ag/0.5Cu這就是現在大家都在談到的無鉛錫膏了！2，錫膏的儲存和使用：錫膏是一種化學特性很活躍的物質，因此它對環境的要求是很嚴格的。一般在溫度為2℃A，保存的溫度；B，使用前應先回溫；C，使用前應先攪拌3-4分鐘；D，盡量縮短進入回流焊的等待時間；D，在開瓶24小時內必須使用完，否則做報廢處理。3，錫膏印刷參數的設定調整：1．刮刀壓力，一般使用較硬的刮刀或金屬刮刀。刮刀在理想的刮刀速度下及壓力下正好把模板刮干凈；印刷厚度，主要是由模板的厚度決定的，而模板的厚度與IC腳距密切相關；刀速度，引腳間距〈0.5MM，一般在20-30MM/S；4．刮刀角度，應保持在45-75度之間。4，金屬模板的制作方法：A，激光切割模板。特點：孔的尺寸精密，再做模板的重復性好，焊膏會較少的留在孔壁上。還可以將開口做成梯形，使模孔上小下大，這樣焊膏很容易脫離模板。激光切割所造成的加工誤差也小。 B，蝕刻模板特點：這種模板的孔壁形狀是中間小，兩頭大，制作時還要留下蝕刻余量。這樣很容易使錫膏殘留在模板孔壁上，印刷時造成錫膏側面不齊，加工的誤差也大。C，電鍍模板 D，電鍍拋光法 E，臺階式模板二，裝貼元件（MountPart） 1,貼片機簡介：貼片機就是用來將表面組裝元器件準確安裝到PCB的固定位置上的設備，貼片機貼裝精度及穩定性將直接影響到所加工電路板的品質及性能。目前SESC車間內貼片機主要分為兩種：A.拱架型(Gantry)：元件送料器、基板(PCB)是固定的，貼片頭(安裝多個真空吸料嘴)在送料器與基板之間來回移動，將元件從送料器取出，經過對元件位置與方向的調整，然后貼放于基板上。由于貼片頭是安裝于拱架型的X/Y坐標移動橫梁上，所以得名。這類機型的優勢在于：系統結構簡單，可實現高精度，適于各種大小、形狀的元件，甚至異型元件，送料器有帶狀、管狀、托盤形式。適于中小批量生產，也可多臺機組合用于大批量生產。這類機型的缺點在于：貼片頭來回移動的距離長，所以速度受到限制。SESC生產線所用之泛用機如Panasonic的MPAVXL、MPAV2B，Phlips的ACMMicro等都屬于拱架型，主要貼裝大型、異型零件以及細間距引腳零件；B.轉塔型(Turret)：元件送料器放于一個單坐標移動的料車上，基板(PCB)放于一個X/Y坐標系統移動的工作臺上，貼片頭安裝在一個轉塔上，工作時，料車將元件送料器移動到取料位置，貼片頭上的真空吸料嘴在取料位置取元件，經轉塔轉動到貼片位置(與取料位置成180度)，在轉動過程中經過對元件位置與方向的調整，將元件貼放于基板上。這類機型的優勢在于：一般，轉塔上安裝有十幾到二十幾個貼片頭，每個貼片頭上安裝2-4個真空吸嘴(較早機型)至5-6個真空吸嘴(現在機型)。由于轉塔的特點，將動作細微化，選換吸嘴、送料器移動到位、取元件、元件識別、角度調整、工作臺移動(包含位置調整)、貼放元件等動作都可以在同一時間周期內完成，所以實現真正意義上的高速度。目前最快的時間周期達到0.08-0.10秒鐘一片元件。這類機型的缺點在于：貼裝元件類型的限制，并且價格昂貴。SESC生產線所用之高速機、中速機如Fuji的CP-643E、CP-643ME、CP-743E，Panasonic的MVⅡC、MVⅡF等都屬于轉塔型，主要貼裝小型Chip零件、規則外形零件及腳間距較寬（0.8mm以上）的IC零件。 2，表面貼裝對PCB的要求第一：外觀的要求,光滑平整,不可有翹曲或高低不平.否者基板會出現裂紋，傷痕，銹斑等不良.第二：熱膨脹系數的關系.元件小于3.2*1.6mm時只遭受部分應力，元件大于3.2*1.6mm時，必須注意。第三：導熱系數的關系.第四：耐熱性的關系.耐焊接熱要達到260度10秒的實驗要求，其耐熱性應符合：150度60分鐘后，基板表面無氣泡和損壞不良。第五：銅鉑的粘合強度一般要達到第六：彎曲強度要達到25kg/mm以上第七：電性能要求第八：對清潔劑的反應，在液體中浸漬5分鐘，表面不產生任何不良，并有良好的沖載性3表面貼裝元件具備的條件，元件的形狀適合于自動化表面貼裝尺寸，形狀在標準化后具有互換性有良好的尺寸精度適應于流水或非流水作業有一定的機械強度可承受有機溶液的洗滌可執行零散包裝又適應編帶包裝具有電性能以及機械性能的互換性耐焊接熱應符合相應的規定4，表面貼裝元件介紹： 無源元件（SMC）：泛指無源表面安裝元件總稱.它有以下幾種類型: A單片陶瓷電容鉭電容厚膜電阻器薄膜電阻器軸式電阻器有源元件（陶瓷封裝）(SMD):泛指有源表面安裝元件.它有以下幾種類型:CLCC（ceramicleadedchipcarrier）陶瓷密封帶引線芯片載體DIP（dual-in-linepackage）雙列直插封裝SOP（smalloutlinepackage）小尺寸封裝D,QFP(quadflatpackage)四面引線扁平封裝BGA(ballgridarray)球柵陣列5，表面貼裝元件識別：1．元件尺寸公英制換算（0.12英寸=120mil、0.08英寸=80mil）ChipChip阻容元件公制公制mm英制名稱ICIC集成電路公制公制mm英制名稱120612063.23.2×1.650501.271.27080508052.02.0×1.2530300.80.8060306031.61.6×0.825250.650.65040204021.61.6×0.81.01.0×0.525250.50.5020102010.60.6×0.30.30.312122．片式電阻、電容識別標記電 容電 阻標印值容量標印值電阻值0R50.5PF2R22.2R0101PF5R65.6R11011PF1021K471470PF6826.8K3323300PF33333K22322000PF104100K51351000PF564560K3.IC第一腳的的辨認方法①IC有缺口標志②以圓點作標識OB36HC081OB36HC081132412廠標型號OB36HC081132412廠標型號 ③以橫杠作標識 ④以文字作標識OB36HC081132412廠標型號OB36HC081132412廠標型號T93151—1T93151—1HC02A1132412廠標型號三,焊接制程1.回流焊的種類紅外線焊接紅外線焊接紅外+熱風（組合）氣相焊（VPS）熱風焊接熱型芯板（很少采用）回流焊是SMT流程中非常關鍵的一環，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，如不能較好地對其進行控制，將對所生產產品的可靠性及使用壽命產生災難性影響。回流焊的方式有很多，較早前比較流行的方式有紅外式及氣相式，現在較多廠商采用的是熱風式回流焊，還有部分先進的或特定場合使用的再流方式，如：熱型芯板、白光聚焦、垂直烘爐等。以下將對現在比較流行的熱風式回流焊作簡單的介紹。2.熱風式回流焊現在所使用的大多數新式的回流焊接爐，叫做強制對流式熱風回流焊爐。它通過內部的風扇，將熱空氣吹到裝配板上或周圍。這種爐的一個優點是可以對裝配板逐漸地和一致地提供熱量，不管零件的顏色和質地。雖然，由于不同的厚度和元件密度，熱量的吸收可能不同，但強制對流式爐逐漸地供熱，同一PCB上的溫差沒有太大的差別。另外，這種爐可以嚴格地控制給定溫度曲線的最高溫度和溫度速率，其提供了更好的區到區的穩定性，和一個更受控的回流過程。3.溫區分布及各溫區功能熱風回流焊過程中，焊膏需經過以下幾個階段，溶劑揮發；助焊劑清除焊件表面的氧化物；焊膏的熔融、再流動以及焊膏的冷卻、凝固。一個典型的溫度曲線（Profile：指通過回焊爐時，PCB上某一焊點的溫度隨時間變化的曲線）分為預熱區、保溫區、回流區及冷卻區。(見附圖)①預熱區：預熱區的目的是使PCB和元器件預熱，達到平衡，同時除去焊膏中的水份、溶劑，以防焊膏發生塌落和焊料飛濺。升溫速率要控制在適當范圍內（過快會產生熱沖擊，如：引起多層陶瓷電容器開裂、造成焊料飛濺，使在整個PCB的非焊接區域形成焊料球以及焊料不足的焊點；過慢則助焊劑Flux活性作用），一般規定最大升溫速率為4℃/sec，上升速率設定為1-3℃/sec，ECS的標準為低于3②保溫區：指從120℃升溫至160℃的區域。主要目的是使PCB上各元件的溫度趨于均勻，盡量減少溫差，保證在達到再流溫度之前焊料能完全干燥，到保溫區結束時，焊盤、錫膏球及元件引腳上的氧化物應被除去，整個電路板的溫度達到均衡。過程時間約60-120秒，根據焊料的性質有所差異。ECS的標準為：140-170℃，MAX120sec；③回流區：這一區域里的加熱器的溫度設置得最高，焊接峰值溫度視所用錫膏的不同而不同，一般推薦為錫膏的熔點溫度加20-40℃。此時焊膏中的焊料開始熔化,再次呈流動狀態，替代液態焊劑潤濕焊盤和元器件。有時也將該區域分為兩個區，即熔融區和再流區。理想的溫度曲線是超過焊錫熔點的“尖端區”覆蓋的面積最小且左右對稱，一般情況下超過200℃的時間范圍為30-40sec。ECS的標準為PeakTemp.:210-220℃，超過200℃的時間范圍：40±3sec；④冷卻區：用盡可能快的速度進行冷卻，將有助于得到明亮的焊點并飽滿的外形和低的接觸角度。緩慢冷卻會導致PAD的更多分解物進入錫中，產生灰暗毛糙的焊點，甚至引起沾錫不良和弱焊點結合力。降溫速率一般為-4℃/sec以內，冷卻至75℃左右即可，一般情況下都要用離子風扇進行強制冷卻。3,影響焊接性能的各種因素工藝因素 焊接前處理方式，處理的類型，方法，厚度，層數。處理后到焊接的時間內是否加熱，剪切或經過其他的加工方式。焊接工藝的設計焊區：指尺寸，間隙，焊點間隙導帶（布線）：形狀，導熱性，熱容量被焊接物：指焊接方向，位置，壓力，粘合狀態等 焊接條件指焊接溫度與時間，預熱條件，加熱，冷卻速度焊接加熱的方式，熱源的載體的形式（波長，導熱速度等）焊接材料 焊劑：成分，濃度，活性度，熔點，沸點等焊料：成分，組織，不純物含量，熔點等母材：母材的組成，組織，導熱性能等焊膏的粘度，比重，觸變性能基板的材料，種類，包層金屬等4,回流焊接缺陷分析問題及原因對策1.吹孔（BLOWHOLES）焊中（SOLDERJOINT）所出現的孔洞，大者稱為吹孔，小者叫做針孔，皆由膏體中的溶劑或水分快速氧化所致。調整預熱溫度，以趕走過多的溶劑。調整錫膏粘度。提高錫膏中金屬含量百分比2.空洞（VOIDS）是指焊點中的氧體在硬化前未及時逸出所致，將使得焊點的強度不足，將衍生而致破裂。3.零件移位及偏斜MOVEMENTANDMISALIGNNENT造成零件焊后移位的原因可能有：錫膏印不準、厚度不均、調整預熱使盡量趕走錫膏中的氧體。增加錫膏的粘度。增加錫膏中金屬含量百分比改進零件的精準度。改進零件放置的精準度。調整預熱及熔焊的參數。零件放置不當、熱傳不均、焊墊或接腳之焊錫性不良，助焊劑活性不足，焊墊比接腳大的太多等，情況較嚴重時甚至會形成碑立。（TOMBSTONING或MAMBATHANEFFECT，或DRAWBRIGING），尤以質輕的小零件為甚。改進零件或板子的焊錫性。增強錫膏中助焊劑的活性。改進零件及與焊墊之間的尺寸比例。不可使焊墊太大。4.縮錫（DEWETTING）零件腳或焊墊的焊錫性不佳改進電路板及零件之焊錫性。增強錫膏中助焊劑之活性。5.焊點灰暗（DULLJINT）可能有金屬雜質污染或給錫成份不在共熔點，或冷卻太慢，使得表面不亮。防止焊后裝配板在冷卻中發生震動。焊后加速板子的冷卻率。6.不沾錫（NON-WETTING）接腳或焊墊之焊錫性太差，或助焊劑活性不足，或熱量不足所致。提高熔焊溫度。改進零件及板子的焊錫性。增加助焊劑的活性。7.焊后斷開（OPEN）常發生于J型接腳與焊墊之間，其主要原因是各腳的共面性不好，以及接腳與焊墊之間的熱容量相差太多所致（焊墊比接腳不容易加熱及蓄熱）。改進零件腳之共面性增加印膏厚度，以克服共面性之少許誤差。調整預熱，以改善接腳與焊墊之間的熱差。增加錫膏中助焊劑之活性。減少焊熱面積，接近與接腳在受熱上的差距。調整熔焊方法。改變合金成份（比如將63/37改成10/90，令其熔融延后，使焊墊也能及時達到所需的熱量）。四，SMT測試方法簡介電子組裝測試包括兩種基本類型:裸板測試和加載測試。裸板測試是在完成線路板生產后進行，主要檢查短路、開路、網表的導通性。加載測試在組裝工藝完成后進行，它比裸板測試復雜。組裝階段的測試包括：生產缺陷分析(MDA)、在線測試(ICT)和功能測試(使產品在應用環境下工作)及其三者的組合。最近幾年，組裝測試還增加了自動光學檢測(AOI)和自動X射線檢測。SESC目前SMT生產線采用的測試有四種類型:1.AOI(AutomaticOpticalInspection自動光學檢查)由于電路板尺寸大小的改變，對傳統的檢測方法提出更大的挑戰，因為它使人工檢查更加困難。為了對這些發展作出反應，越來越多的原設備制造商采用AOI。通過使用AOI作為減少缺陷的工具，在裝配工藝過程的早期查找和消除錯誤，以實現良好的過程控制。早期發現缺陷將避免將壞板送到隨后的裝配階段，AOI將減少修理成本，將避免報廢不可修理的電路板。AOI采用了高級的視覺系統、新型的給光方式、高的放大倍數和復雜的處理法，從而能夠以高測試速度獲得高缺陷捕捉率。AOI系統能夠檢驗大部分的零件，包括有：矩形chip元件（0805或更大）、圓柱形chip元件、鉭電解電容、線圈、晶體管、排組、QFP,SOIC（0.4mm間距或更大）、連接器、異型元件等，能夠檢測以下不良：元器件漏貼、鉭電容的極性錯誤、焊腳定位錯誤或者偏斜、引腳彎曲或者折起、焊料過量或者不足、焊點橋接或者虛焊等。但AOI 系統不能檢測電路錯誤，同時對不可見焊點的檢測也無能為力。2.ICT（In-CircuitTester在線測試儀）ICT測試的原理是使用專門的針床與已焊接好的線路板上的元器件焊點接觸，并用數百毫伏電壓和10毫安以內電流進行分立隔離測試，從而精確地測了所裝電阻、電感、電容、二極管、可控硅、場效應管、集成塊等通用和特殊元器件的漏裝、錯裝、參數值偏差、焊點連焊、線路板開短路等故障，并將故障是哪個元件或開路位于哪個點準確告訴用戶。這種測試方式的優點是：測試速度快，適合單一品種民用型家電線路板及大規模生產的測試，而且主機價格便宜。但隨著線路板組裝密度的提高，特別是細間距SMT組裝以及新產品開發生產周期越來越短，線路板品種越來越多，針床式在線測試儀存在一些難以克服的問題：測試用針床夾具的制作、調試周期長、價格貴；對于一些高密度SMT線路板由于測試精度問題無法進行測試。3.FCT（Fu