SMT工藝基本知識介紹.ppt

FoxconnTechnologyGroup,SMTTechnologyDevelopmentCommittee,SMTTechnologyCenterSMT技術(shù)中心,SMT工藝基本知識介紹,Company:富士康科技集團(深圳總部)Department:工程部Name:羅輝Education:本科/機械電子工程Experience:六年SMT經(jīng)驗Telephone83493E-mail：Danny.H.Luo,Summary,一.SMT概述二.表面貼裝技術(shù)(SMT)三.SMT設(shè)備四.小結(jié),PCB,Pad,引腳電極,一.SMT概述,表面貼裝技術(shù),最早源自二十世紀(jì)六十年代。就是在PCB上直接裝配SMD的零件，最大的優(yōu)點是其每一零件之單位面積上都有極高的佈線密度,並且縮短連接線路，從而提高電氣性能。,1.1.SMT:SurfaceMountingTechnology.,1.2.什么叫SMT,一.SMT概述,1.3.SMT工藝流程,一.SMT概述,SMT的制程種類,I類:,一.SMT概述,II類:,一.SMT概述,混合安裝工藝多用于消費類電子產(chǎn)品的組裝，如電腦主板,III類:,一.SMT概述,1.4.為什麼要用表面貼裝技術(shù)(SMT),1.電子產(chǎn)品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已無法縮小2.電子產(chǎn)品功能更完整，所採用的積體電路(IC)已無穿孔元件，特別是大規(guī)模、高集成IC，不得不採用表面貼片元件3.產(chǎn)品批量化，生產(chǎn)自動化，廠方要以低成本高產(chǎn)量，出產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品以迎合顧客需求及加強市場競爭力,一.SMT概述,1.5.SMT之優(yōu)點,1.能節(jié)省空間5070%.2.大量節(jié)省元件及裝配成本.3.可使用更高腳數(shù)之各種零件.4.具有更多且快速之自動化生產(chǎn)能力.5.減少零件貯存空間.6.節(jié)省製造廠房空間.7.總成本降低.,一.SMT概述,表面貼裝技朮是錫膏印刷元件貼裝回流焊接及其衍生的相關(guān)工藝的總和下面以此三大主要部分的工藝論述,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),2.1錫膏印刷,2.1.1.錫膏(Solderpaste),2.1.2.鋼板(Stencil),2.1.3.刮刀(Squeegee),2.1.1錫膏,a.成份:,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),錫膏的基本成分是由助焊劑和錫粉均勻混合而成,錫粉通常是由氮氣霧化或轉(zhuǎn)碟法製造,後經(jīng)絲網(wǎng)篩選而成.而助焊劑則是由粘結(jié)劑(樹脂),溶劑,活性劑,觸變劑及其它添加劑組成,它對錫膏從絲網(wǎng)印刷到焊接整個過程起著至關(guān)重要的作用,2.1.1錫膏,a.成份:,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),附表一列出了錫膏的基本成份配合合成比例。,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),金屬成分-有鉛錫膏Sn63Pb37,SnPb36Ag2,Sn60Pb40-無鉛錫膏SnAgCu(305,405),SnCu0.7,Sn42Bi58,SnZn9助焊劑的成分,325表示:325孔/平方英寸,說明網(wǎng)眼大小,(-400/+500),二.表面貼裝技術(shù)(SMT),錫粉顆粒大小:,說明顆粒等級,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),b.錫膏管理:,保存：需在010的冰箱里冷藏,否則會影響錫膏性能.儲存時間不超過6個月.回溫:在錫膏回溫到室溫前切勿拆開容器或攪拌錫膏,一般回溫時間約為412小時(以自然回溫方式）;如未回溫完全就使用錫膏,會冷凝空氣中的水氣.錫膏使用前一般需用攪拌機攪拌約13分鐘.使用:時間不超過8小時,回收的錫膏最好不要用,印刷錫膏過程在2125,35%65%RH環(huán)境作業(yè)最好,不可有冷風(fēng)或熱風(fēng)直接對著吹.,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),c.錫膏使用流程:,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),進(jìn)料,入庫,回溫,攪拌,開封,1錫膏依不同批號,自序號較小之瓶先取用,保證先進(jìn)先出,2回溫完成後,打開錫膏,登記“開封”時間及開封后使用“期限”,3已開封的錫膏在使用後不得再放入冰箱中冷藏,在鋼板上印刷超過8個小時以及錫膏開封後超過24小時,尚未用完的,必須報廢.,4錫膏領(lǐng)料員需拿已用完錫膏的空瓶去交換新的錫膏.領(lǐng)取錫膏時,需對錫膏的回溫時間,攪拌時間進(jìn)行檢查.,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),2.1.2鋼板(Stencil),二.表面貼裝技術(shù)(SMT),從制作方式和發(fā)展歷程分為三類化學(xué)蝕刻鐳射切割電鑄成型。,從黏結(jié)方式分為金屬鋼板和柔性鋼板,成型的金屬鋼片直接粘接在框架上,稱為金屬鋼板,若是通過金屬絲網(wǎng)與框架進(jìn)行粘接,則稱為柔性鋼板。我們通常用的是柔性鋼板。,2.1.2鋼板(Stencil),2.1.2.1.鋼板的功能,鋼板的主要功能是幫助錫膏沉積到PCB的Pad上目的是將準(zhǔn)確數(shù)量的錫膏轉(zhuǎn)移到PCB上準(zhǔn)確的位置,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),2.1.2鋼板(Stencil),2.1.2.2.鋼板的結(jié)構(gòu),A.鋼片鋼片材質(zhì)的好壞直接影響鋼板使用壽命和印刷效果選用鋼片材質(zhì)SUS304H使用壽命達(dá)到20萬次以上特點硬度高無磁性耐腐蝕。B.絲網(wǎng)絲網(wǎng)選用100目鋼絲網(wǎng)張力大、平整度好熱膨脹系數(shù)與不銹鋼片相匹配不易變形。,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),2.1.2.2.鋼板的結(jié)構(gòu),繃網(wǎng)采用紅膠+鋁膠帶方式，在鋁框與膠粘接處，須均勻刮上一層保護(hù)漆（S224）。同時，應(yīng)保證網(wǎng)板有足夠的張力(不小于35N/cm)和良好的平整度C.網(wǎng)框:框架尺寸根據(jù)印刷機的要求而定，以DEK265和MPMUP2000機型為例，框架尺寸為29*29inch,采用鋁合金,框架型材規(guī)格為1.5*1.5inch,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),2.1.2鋼板(Stencil),2.1.2.3.鋼板的發(fā)展歷程主要經(jīng)過三種制作方式,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),a.化學(xué)腐蝕,是在一塊一定厚度的金屬鋼板上通過圖形轉(zhuǎn)移和化學(xué)藥液腐蝕形成開孔;具體方法取薄銅板或不銹鋼板，在兩面涂蓋光敏耐酸物，正趨光性(黑色焊盤)模版分別疊放在兩面，用強力紫外光曝光曝光區(qū)域變硬，而軟的焊盤區(qū)域可以被沖洗掉。然后將板放入酸中洗浴，從兩面腐蝕掉所希望孔。如圖所示,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),2.1.2.3.鋼板技朮的發(fā)展歷程,b.鐳射切割,是在一塊一定厚度的不銹鋼片上用電腦控制的CO2或YAG激光從板的一面切割出開孔，激光切割形成V形開口；激光將熔化的金屬切割出開孔的同時也容易熔化模板表面，造成表面粗糙。因此需要用沙拋光或用化學(xué)方法(電拋光)來清洗表面。,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),2.1.2.3.鋼板技朮的發(fā)展歷程,C.電鑄模板,是利用電沉積方法在芯模上沉積要求厚度的鎳金屬后剝離芯模形成薄板的有孔的圖形具體方法用光敏絕緣乳膠埋蓋住芯板(基板)，通過負(fù)趨光性模版(焊盤區(qū)透明，非焊盤區(qū)不透明)用紫外光曝光使焊盤區(qū)域變硬，而其它軟的非焊盤區(qū)被清洗掉，然后將芯板浸浴在酸性電解溶液內(nèi)，作為陰極聯(lián)接在電源上，陽極為耗損性鎳。經(jīng)過幾個小時，鎳就沉淀在導(dǎo)電區(qū)域(非焊盤)，并可以象一張紙一樣撕下，形成網(wǎng)孔。,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),2.1.2.3.鋼板技朮的發(fā)展歷程,2.1.2鋼板(Stencil),2.1.2.4兩個附加工藝,拋光和鍍鎳是用來進(jìn)一步提高表面光潔度消除表面不規(guī)則這可以改善錫膏的釋放提高鋼板的性能。,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),2.1.2鋼板(Stencil),2.1.2.5.三種工藝流程的比較,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),2.1.2鋼板(Stencil),2.1.2.5.三種工藝流程的比較,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),2.1.2鋼板(Stencil),1.開口的寬厚比/面積比2.開口側(cè)壁的幾何形狀3.孔壁的光潔度后兩個因素由模板的制造技朮決定的，前一個我們設(shè)計時考慮的更多。,2.1.2.6.錫膏從內(nèi)孔壁釋放的能力主要決定于三個因素:,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),2.1.2鋼板(Stencil),若L5W,則考慮寬厚比(開口的寬度L除以鋼板的厚度T)；否則考慮面積比(開口的表面積除以鋼板開口側(cè)壁的面積),二.表面貼裝技術(shù)(SMT),2.1.3刮刀(Squeegee)的結(jié)構(gòu),A.刀片刀片材質(zhì)的好壞直接影響鋼板使用壽命和印刷效果選用鋼片,特點硬度高無磁性耐腐蝕,常用硬度為8085肖氏回跳硬度（Shore）;也有聚胺酯刮刀.,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),2.1.3刮刀(Squeegee)的結(jié)構(gòu),B.刀座是固定刮刀片,並起調(diào)整刮刀的角度,常用得角度為45o或60o,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),刮刀,菱形刮刀,拖裙形刮刀,聚乙烯材料或類似材料,金屬,二.表面貼裝技術(shù)(SMT),C.刮刀壓力刮刀壓力設(shè)定是剛好將鋼板表面的錫膏刮干淨(jìng)為準(zhǔn)刮刀壓力設(shè)定：,第一步：在每50mm的刮刀長度上施加1kg的壓力。第二步：減少壓力直到錫膏開始留在模板上刮不干凈。第三步：在錫膏刮不干凈開始到刮刀沉入開孔內(nèi)挖出錫膏之間，增加12kg的可接受范圍即可達(dá)到好的印制效果。,D.刮刀的硬度范圍用顏色代號來區(qū)分：很軟紅色軟綠色硬藍(lán)色很硬白色,三.表面貼裝設(shè)備,3.1印刷機是將焊料（錫膏或膠水等）通過鋼板和刮刀印刷到PCB板上的設(shè)備,印刷機類型按功能可分為三種類型：A手動印刷機,B半自動印刷機，C全自動印刷機,三.表面貼裝設(shè)備,A.手動印刷機適用于印刷精度要求不高的大型貼裝元件；,B.半自動印刷機適用于小批量離線式生產(chǎn)，及較高精度的貼裝元件；,C.全自動印刷機適用于大批量在線式生產(chǎn)，及高精度的貼裝元件；,貼片機類型按功能可分為兩種類型：A高速機,B泛用機,3.2貼片機:將電子元件貼裝到已經(jīng)印刷了錫膏或膠水的PCB上的設(shè)備。,三.表面貼裝設(shè)備,A.高速機適用于貼裝小型大量的元件；如電容，電阻等，也可貼裝一些IC元件，但精度受到限制。,B.泛用機適用于貼裝異型的或精密度高的元件；如QFP,BGASOT,SOP,PLCC等.,三.表面貼裝設(shè)備,3.3回焊爐,三.表面貼裝設(shè)備,通過高溫使焊料先熔化再冷卻固化，從而達(dá)到將PCB和SMT元件焊接在一起。,3.3.1.Reflow溫度曲線設(shè)定方式A:預(yù)熱階段(preheat)最初的升溫是當(dāng)產(chǎn)品進(jìn)入回焊爐時的一個快速的溫度上升階段,目的是要將錫膏帶到開始焊錫活化所希望的溫度.此階段升溫斜率不能太大,保持在1-3/Sec.目的在於保証PCB和SMT零件由常溫進(jìn)入回焊爐後不會因為溫度變化太大而造成損害.B:恆溫階段(soaking)最理想的恆溫溫度是剛好在錫膏材料熔點之下.目的主要有兩點:,三.表面貼裝設(shè)備,1.將PCB元件和材料帶到一個均勻的溫度,接近錫膏熔點.2.活化錫膏中的助焊劑,使其開始清除焊盤與引腳上附著的氧化物,留下可供焊錫的清潔表面.C:回焊階段(reflow)回焊階段是整個裝配過程的關(guān)鍵階段,溫度超過錫膏熔點,但峰值溫度為不能太高,保証元件不受損.D:冷卻階段(cooling)冷卻固化階段.冷卻速度是關(guān)鍵,太快可能損壞裝配,太慢會造成焊點脆弱.,三.表面貼裝設(shè)備,3.3.2.回焊溫度曲線（ReflowProfile）,三.表面貼裝設(shè)備,3.4自動光學(xué)檢查機（AOI）,三.表面貼裝設(shè)備,利用光學(xué)反射成像原理，偵測SMT貼裝的外觀焊接不良