SMT基礎(chǔ)培訓(xùn)資料課件

SMT基礎(chǔ)培訓(xùn)資料

SMT(SurfaceMountTechnology)的英文縮寫，中文意思是表面貼裝技術(shù)

。是新一代電子組裝技術(shù)，它將傳統(tǒng)的電子元器件壓縮成為體積只有幾十分之一的器件。SMT的含義

SMT的特點SurfacemountThrough-hole高密度高可靠小型化低成本生產(chǎn)的自動化

印刷貼片光學(xué)檢測回流焊

錫膏的主要成分：成分焊料合金粉末助焊劑主要材料作用

Sn/PbSn/Ag/CU

活化劑增粘劑溶劑搖溶性附加劑零件與焊盤的連接松香，甘油硬脂酸脂鹽酸，聯(lián)氨，三乙醇酸

金屬表面的凈化松香，松香脂，聚丁烯凈化金屬表面，與零件保持粘性丙三醇，乙二醇對焊膏特性的適應(yīng)性Castor石臘（臘乳化液）軟膏基劑防離散，塌邊等焊接不良

1.錫膏保存在1--10℃冰箱中期限6個月。

2.錫膏依流水編號先進先出。3.錫膏回溫4H以上才可以使用。4.使用前攪拌5分鐘,打開錫膏12H內(nèi)使用完畢。5.24H未使用完須放回冰箱，并做好標識，再次剩余的應(yīng)做報廢處理。錫膏的管控

StencilPCBStencil的梯形開口PCBStencilStencil的刀鋒形開口激光切割鋼網(wǎng)和電鑄成行鋼網(wǎng)化學(xué)蝕刻鋼網(wǎng)Stencil(又叫鋼網(wǎng)）：

鋼網(wǎng)(Stencil)制造技術(shù)模板制造技術(shù)

化學(xué)蝕刻模板電鑄成行模板激光切割模板簡介優(yōu)點缺點在金屬箔上涂抗蝕保護劑用銷釘定位感光工具將圖形曝光在金屬箔兩面，然后使用雙面工藝同時從兩面腐蝕金屬箔通過在一個要形成開孔的基板上顯影刻膠，然后逐個原子，逐層地在光刻膠周圍電鍍出模板直接從客戶的原始Gerber數(shù)據(jù)產(chǎn)生，在作必要修改后傳送到激光機，由激光光束進行切割成本最低周轉(zhuǎn)最快形成刀鋒或沙漏形狀下錫效果不好提供完美的工藝定位沒有幾何形狀的限制改進錫膏的釋放要涉及一個感光工具電鍍工藝不均勻失去密封效果密封塊可能會去掉

錯誤減少消除位置不正機會激光光束產(chǎn)生金屬熔渣造成孔壁粗糙

鋼網(wǎng)(Stencil)材料性能的比較:性能抗拉強度耐化學(xué)性吸水率網(wǎng)目范圍尺寸穩(wěn)定性耐磨性能彈性及延伸率連續(xù)印次數(shù)破壞點延伸率油量控制纖維粗細價格不銹鋼尼龍聚脂材質(zhì)極高極好不吸水30-500極佳差(0.1%)2萬40-60%差細高中等好24%16-400差中等極佳（4%）4萬20-24%好較粗低高好0.4%60-390中等中等佳（2%）4萬10-14%好粗中極佳

表面貼裝對零件的要求：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(yīng)于流水或非流水作業(yè)有一定的機械強度可承受有機溶液的洗滌可執(zhí)行零散包裝又適應(yīng)編帶包裝具有電性能以及機械性能的互換性耐焊接熱應(yīng)符合相應(yīng)的規(guī)定

表面貼裝元件的種類

有源元件（陶瓷封裝）無源元件單片陶瓷電容鉭電容厚膜電阻器薄膜電阻器軸式電阻器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QFP(quadflatpackage)四面引線扁平封裝BGA(ballgridarray)球柵陣列SMC泛指無源表面安裝元件總稱SMD泛指有源表面安裝元件

阻容元件識別方法公英制換算1英寸=2.54mmChip阻容元件IC集成電路英制名稱公制mm英制名稱公制mm120608050603040202013.2×1.650302520121.270.80.650.50.32.0×1.251.6×0.81.0×0.50.6×0.3

IC第一腳的的辨認方法OB36HC081132412廠標型號OB36HC081132412廠標型號OB36HC081132412廠標型號T93151—1HC02A1132412廠標型號①IC有缺口標志②以圓點作標識③以橫杠作標識④以文字作標識（正看IC下排引腳的左邊第一個腳為“1”）

來料檢測貼片機的介紹拱架型元件送料器、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(jīng)過對元件位置與方向的調(diào)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。優(yōu)勢：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可實現(xiàn)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(chǎn)，也可多臺機組合用于大批量生產(chǎn)。

缺點：貼片頭來回移動的距離長，所以速度受到限制。回流焊的方式：紅外線焊接紅外+熱風(fēng)（組合）氣相焊（VPS）熱風(fēng)焊接（常用）熱型芯板（很少采用）

基本回流工藝TemperatureTime(BGABottom)1-3℃/Sec200℃Peak225℃±5℃60-90Sec140-170℃

60-120Sec

PreheatDryoutReflowcooling熱風(fēng)回流焊過程中，焊膏需經(jīng)過以下幾個階段，溶劑揮發(fā)；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。

工藝分區(qū)（一）預(yù)熱區(qū)目的：使PCB和元器件預(yù)熱，達到平衡，同時除去焊膏中的水份、溶劑，以防焊膏發(fā)生塌落和焊料飛濺。要保證升溫比較緩慢，溶劑揮發(fā)。較溫和，對元器件的熱沖擊盡可能小，升溫過快會造成對元器件的傷害，如會引起多層陶瓷電容器開裂。同時還會造成焊料飛濺，使在整個PCB的非焊接區(qū)域形成焊料球以及焊料不足的焊點。

工藝分區(qū)目的：焊膏中的焊料使金粉開始熔化，再次呈流動狀態(tài)，替代液態(tài)焊劑潤濕焊盤和元器件，這種潤濕作用導(dǎo)致焊料進一步擴展，對大多數(shù)焊料潤濕時間為60~90秒。再流焊的溫度要高于焊膏的熔點溫度，一般要超過熔點溫度20度才能保證再流焊的質(zhì)量。（四）冷卻區(qū)

焊料隨溫度的降低而凝固，使元器件與焊膏形成良好的電接觸，冷卻速度要求小于5度/秒。（三）回流區(qū)

常見焊接缺陷及解決措施錫球/錫珠

回流焊接中出的錫球，常常藏于矩形片式元件兩端之間的側(cè)面或細距引腳之間。在元件貼裝過程中，焊膏被置于片式元件的引腳與焊盤之間，隨著印制板過回焊爐，焊膏熔化變成液體，如果與焊盤和器件引腳等潤濕不良，液態(tài)焊錫會因收縮而使焊縫填充不充分，所有焊料顆粒不能聚合成一個焊點。部分液態(tài)焊錫會從焊縫流出，形成錫球。因此，焊錫與焊盤和器件引腳潤濕性差是導(dǎo)致錫球形成的根本原因。

原因分析與控制方法a)回流溫度曲線設(shè)置不當(dāng)。焊膏的回流是溫度與時間的函數(shù)，如果未到達足夠的溫度或時間，焊膏就不會回流。預(yù)熱區(qū)溫度上升速度過快，達到平頂溫度的時間過短，使焊膏內(nèi)部的水分、溶劑未完全揮發(fā)出來，到達回流焊溫區(qū)時，引起水分、溶劑沸騰，濺出焊錫球。實踐證明，將預(yù)熱區(qū)溫度的上升速度控制在1～4°C/s是較理想的。

b)如果總在同一位置上出現(xiàn)焊球，就有必要檢查金屬板設(shè)計結(jié)構(gòu)。模板開口尺寸腐蝕精度達不到要求，對于焊盤大小偏大，以及表面材質(zhì)較軟（如銅模板），造成漏印焊膏的外形輪廓不清晰，互相橋連，這種情況多出現(xiàn)在對細間距器件的焊盤漏印時，回流焊后必然造成引腳間大量錫珠的產(chǎn)生。因此，應(yīng)針對焊盤圖形的不同形狀和中心距，選擇適宜的模板材料及模板制作工藝來保證焊膏印刷質(zhì)量。

常見焊接缺陷及解決措施立碑（曼哈頓現(xiàn)象）矩形片式元件的一端焊接在焊盤上，而另一端則翹立，這種現(xiàn)象就稱為曼哈頓現(xiàn)象。引起該種現(xiàn)象主要原因是元件兩端受熱不均勻，焊膏熔化有先后所致。

立碑原理示意圖

如何造成元件兩端熱不均勻：a)有缺陷的元件排列方向設(shè)計。片式矩形元件的一個端頭先通過再流焊限線，焊膏先熔化，完全浸潤元件的金屬表面，具有液態(tài)表面張力;而另一端未達到183°C，焊膏未熔化，只有焊劑的粘接力，該力遠小于再流焊焊膏的表面張力，因而，使未熔化端的元件端頭向上直立。因此，保持元件兩端同時進入再流焊限線，使兩端焊盤上的焊膏同時熔化，形成均衡的液態(tài)表面張力，保持元件位置不變。b)

焊盤設(shè)計質(zhì)量的影響。

若片式元件的一對焊盤大小不同或不對稱，也會引起漏印的焊膏量不一致，小焊盤對溫度響應(yīng)快，其上的焊膏易熔化，大焊盤則相反，所以，當(dāng)小焊盤上的焊膏熔化后，在焊膏表面張力作用下，將元件拉直豎起。焊盤的寬度或間隙過大，也都可能出現(xiàn)立片現(xiàn)象。嚴格按標準規(guī)范進行焊盤設(shè)計是解決該缺陷的先決條件。

常見焊接缺陷及解決措施細間距引腳短路導(dǎo)致細間距元器件引腳短路缺陷的主要因素有：

a)漏印的焊膏成型不佳；

b)印制板上有缺陷的細間距引線制作；

c)不恰當(dāng)?shù)幕亓骱笢囟惹€設(shè)置等。

因而，應(yīng)從模板的制作、絲印工藝、回流焊工藝等關(guān)鍵工序的質(zhì)量控制入手，盡可能避免短路隱患。

自動光學(xué)檢查(AOI,AutomatedOpticalInspection)運用高速高精度視覺處理技術(shù)自動檢測PCB板上各種不同帖裝錯誤及焊接缺陷.PCB板的范圍可從細間距高密度板到低密度大尺寸板,并可提供在線檢測方案,以提高生產(chǎn)效率,及焊接質(zhì)量.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(xiàn)良好的過程控制.早期發(fā)現(xiàn)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.

主要特點1）高速檢測系統(tǒng)與PCB板帖裝密度無關(guān)2）快速便捷的編程系統(tǒng)圖形界面下進行運用帖裝數(shù)據(jù)自動進行數(shù)據(jù)檢測運用元件數(shù)據(jù)庫進行檢測數(shù)據(jù)的快速編輯4）根據(jù)被檢測元件位置的瞬間變化進行檢測窗口的自動化校正，達到高精度檢測5）通過用墨水直接標記于PCB板上或在操作顯示器上用圖形錯誤表示來進行檢測電的核對3）運用豐富的專用多功能檢測算法和二元或灰度水平光學(xué)成像處理技術(shù)進行檢測

AOI檢

查

與

人

工

檢

查

的

比

較

什么是波峰焊

波峰焊是將熔融的液態(tài)焊料﹐借助泵的作用﹐在焊料槽液面形成特定形狀的焊料波﹐插裝了元器件的PCB置與傳送鏈上﹐經(jīng)過某一特定的角度以及一定的浸入深度穿過焊料波峰而實現(xiàn)焊點焊接的過程。泵

移動方向

焊料

波峰焊的預(yù)熱方法1﹐空氣對流加熱(常用）2﹐紅外加熱器加熱3﹐熱空氣和輻射相結(jié)合的方法加熱

波峰焊的工作流程裝板涂布焊劑

預(yù)熱

焊接

熱風(fēng)刀

冷卻

卸板

焊點成型沿深板焊料AB1B2vvPCB離開焊料波時﹐分離點位與B1和B2之間的某個地方﹐分離后形成焊點當(dāng)PCB進入波峰面前端（A）時﹐基板與引腳被加熱﹐并在未離開波峰面（B）之前﹐整個PCB浸在焊料中﹐即被焊料所橋聯(lián)﹐但在離開波峰尾端的瞬間﹐少量的焊料由于潤濕力的作用﹐粘附在焊盤上﹐并由于表面張力的原因﹐會出現(xiàn)以引線為中心收縮至最小狀態(tài)﹐此時焊料與焊盤之間的潤濕力大于兩焊盤之間的焊料的內(nèi)聚力。因此會形成飽滿﹐圓整的焊點﹐離開波峰尾部的多余焊料﹐由于重力的原因﹐回落到錫鍋中

波峰焊工藝曲線解析預(yù)熱開始與焊料接觸達到潤濕與焊料脫離焊料開始凝固凝固結(jié)束預(yù)熱時間潤濕時間停留/焊接時間冷卻時間工藝時間

波峰焊工藝曲線解析

1﹐潤濕時間指焊點與焊料相接觸后潤濕開始的時間2﹐停留時間

PCB上某一個焊點從接觸波峰面到離開波峰面的時間停留/焊接時間的計算方式是﹕

停留/焊接時間=波峰寬/速度3﹐預(yù)熱溫度預(yù)熱溫度是指PCB與波峰面接觸前達到的溫度(見右表）4﹐焊接溫度焊接溫度是非常重要的焊接參數(shù)﹐通常高于焊料熔點（183°C）50°C~60°C大多數(shù)情況是指焊錫爐的溫度實際運行時﹐所焊接的PCB

焊點溫度要低于爐溫﹐這是因為PCB吸熱的結(jié)果

波峰焊工藝參數(shù)調(diào)節(jié)

1﹐波峰高度波峰高度是指波峰焊接中的PCB吃錫高度。其數(shù)值通?？刂圃赑CB板厚度的1/2~2/3,過大會導(dǎo)致熔融的焊料流到PCB的表面﹐形成“橋連”2﹐傳送傾角波峰焊機在安裝時除了使機器水平外﹐還應(yīng)調(diào)節(jié)傳送裝置的傾角﹐通過傾角的調(diào)節(jié)﹐可以調(diào)控PCB與波峰面的焊接時間﹐適當(dāng)?shù)膬A角﹐會有助于焊料液與PCB更快的剝離﹐使之返回錫鍋內(nèi)3﹐熱風(fēng)刀所謂熱風(fēng)刀﹐是PCB剛離開焊接波峰后﹐在PCB的下方放置一個窄長的帶開口的“腔體”﹐窄長的腔體能吹出熱氣流﹐尤如刀狀﹐故稱“熱風(fēng)刀”4﹐焊料純度的影響波峰焊接過程中﹐焊料的雜質(zhì)主要是來源于PCB上焊盤的銅浸析﹐過量的銅會導(dǎo)致焊接缺陷增多5﹐助焊劑6﹐工藝參數(shù)的協(xié)調(diào)波峰焊機的工藝參數(shù)帶速﹐預(yù)熱時間﹐焊接時間和傾角之間需要互相協(xié)調(diào)﹐

反復(fù)調(diào)整。

波峰焊接缺陷分析

1.沾錫不良這種情況是不可接受的缺點,在焊點上只有部分沾錫.分析其原因及改善方式如下:

1-1.外界的污染物如油,脂,臘等,此類污染物通?？捎萌軇┣逑?此類油污有時是在印刷防焊劑時沾上的.

1-2.硅油通常用于脫模及潤滑之用,通常會在基板及零件腳上發(fā)現(xiàn),而硅油不易清理,因之使用它要非常小心尤其是當(dāng)它做抗氧化油常會發(fā)生問題,因它會蒸發(fā)沾在基板上而造成沾錫不良.

1-3.常因貯存狀況不良或基板制程上的問題發(fā)生氧化,而助焊劑無法去除時會造成沾錫不良,過二次錫或可解決此問題.

1-4.沾助焊劑方式不正確,造成原因為發(fā)泡氣壓不穩(wěn)定或不足,致使泡沫高度不穩(wěn)或不均勻而使基板部分沒有沾到助焊劑.

1-5.吃錫時間不足或錫溫不足會造成沾錫不良,因為熔錫需要足夠的溫度及時間,通常焊錫溫度應(yīng)高于熔點溫度50℃至80℃之間,沾錫總時間約3秒.調(diào)整錫膏粘度。問題原因?qū)Σ?/p>

波峰焊接缺陷分析

2.局部沾錫不良

此一情形與沾錫不良相似,不同的是局部沾錫不良不會露出銅箔面,只有薄薄的一層錫無法形成飽滿的焊點.

問題原因?qū)Σ?/p>

3.冷焊或焊點不亮焊點看似碎裂,不平,大部分原因是零件在焊錫正要冷卻形成焊點時振動而造成,注意錫爐輸送是否有異常振動.

4.焊點破裂此一情形通常是焊錫,基板,導(dǎo)通孔,及零件腳之間膨脹系數(shù),未配合而造成,應(yīng)在基板材質(zhì),零件材料及設(shè)計上去改善.

波峰焊接缺陷分析

5.焊點錫量太大

通常在評定一個焊點,希望能又大又圓又胖的焊點,但事實上過大的焊點對導(dǎo)電性及抗拉強度未必有所幫助.

5-1.錫爐輸送角度不正確會造成焊點過大,傾斜角度由1到7度依基板設(shè)計方式調(diào)整,一般角度約3.5度角,角度越大沾錫越薄角度越小沾錫越厚.

5-2.提高錫槽溫度,加長焊錫時間,使多余的錫再回流到錫槽.

5-3.提高預(yù)熱溫度,可減少基板沾錫所需熱量,曾加助焊效果.

5-4.改變助焊劑比重,略為降低助焊劑比重,通常比重越高吃錫越厚也越易短路,比重越低吃錫越薄但越易造成錫橋,錫尖.

問題原因?qū)Σ?/p>

波峰焊接缺陷分析

6.錫尖(冰柱)此一問題通常發(fā)生在DIP或WIVE的焊接制程上,在零件腳頂端或焊點上發(fā)現(xiàn)有冰尖般的錫.

6-1.基板的可焊性差,此一問題通常伴隨著沾錫不良,此問題應(yīng)由基板可焊性去探討,可試由提升助焊劑比重來改善.

6-2.基板上金道(PAD)面積過大,可用綠(防焊)漆線將金道分隔來改善,原則上用綠(防焊)漆線在大金道面分隔成5mm乘10mm區(qū)塊.

6-3.錫槽溫度不足沾錫時間太短,可用提高錫槽溫度加長焊錫時間,使多余的錫再回流到錫槽來改善.

6-4.出波峰后之冷卻風(fēng)流角度不對,不可朝錫槽方向吹,會造成錫點急速,多余焊錫無法受重力與內(nèi)聚力拉回錫槽.

6-5.手焊時產(chǎn)生錫尖,通常為烙鐵溫度太低,致焊錫溫度不足無法立即因內(nèi)聚力回縮形成焊點,改用較大瓦特數(shù)烙鐵,加長烙鐵在被焊對象的預(yù)熱時間.