1、2023年1月18日星期三表面贴装技术介绍表面贴装技术介绍Surface mountThrough-hole通常先作B面再作A面印刷锡高贴装元件再流焊翻转贴装元件印刷锡高再流焊翻转清洗双面再流焊工艺双面再流焊工艺A面布有大型IC器件B面以片式元件为主充分利用 PCB空间，实现安装面积最小化，工艺控制复杂，要求严格常用于密集型或超小型电子产品，如 手机波峰焊插通孔元件清洗混合安装工艺混合安装工艺多用于消费类电子产品的组装印刷锡高贴装元件再流焊翻转点贴片胶贴装元件加热固化翻转先作A面：再作B面：插通孔元件后再过波峰焊：印刷锡高贴装元件再流焊清洗锡膏锡膏再流焊工艺再流焊工艺简单，快捷涂敷粘接剂红外加
2、热表面安装元件固化翻转插通孔元件波峰焊清洗贴片贴片波峰焊工艺波峰焊工艺价格低廉，但要求设备多，难以实现高密度组装焊膏是保证焊膏是保证SMTSMT质量的关键工序。目质量的关键工序。目前一般都采用模板印刷。前一般都采用模板印刷。据资料统计，在据资料统计，在PCBPCB设计正确、元器件和设计正确、元器件和印制板质量有保证的前提下，表面组装质量印制板质量有保证的前提下，表面组装质量问题中有问题中有70%70%的质量问题出在印刷工艺。的质量问题出在印刷工艺。焊膏和贴片胶都是触变流体，具有粘性。当刮刀以焊膏和贴片胶都是触变流体，具有粘性。当刮刀以一定速度和角度向前移动时，对焊膏产生一定的压一定速度和角度向
3、前移动时，对焊膏产生一定的压力，推动焊膏在刮板前滚动，产生将焊膏注入网孔力，推动焊膏在刮板前滚动，产生将焊膏注入网孔或漏孔所需的压力，焊膏的粘性摩擦力使焊膏在刮或漏孔所需的压力，焊膏的粘性摩擦力使焊膏在刮板与网板交接处产生切变，切变力使焊膏的粘性下板与网板交接处产生切变，切变力使焊膏的粘性下降，使焊膏顺利地注入网孔或漏孔。降，使焊膏顺利地注入网孔或漏孔。刮板刮板 焊膏焊膏模板模板PCB PCB a a焊膏在刮板前滚动前进焊膏在刮板前滚动前进 b b产生将焊膏注入漏孔的压力产生将焊膏注入漏孔的压力 c c切变力使焊膏注切变力使焊膏注入漏孔入漏孔 X X Y F Y F 刮刀的推动力刮刀的推动力F
4、可分解为可分解为 推动焊膏推动焊膏前进分力前进分力X和和 将焊膏注入漏孔的将焊膏注入漏孔的压力压力Y d焊膏释放（脱模）焊膏释放（脱模）图图1-3 焊膏印刷原理示意图焊膏印刷原理示意图 刮板刮板 脱模脱模(a)(a)模板开口尺寸：开口面积模板开口尺寸：开口面积B B与开口壁面积与开口壁面积A A比比0.660.66时时焊膏释放（脱模）顺利焊膏释放（脱模）顺利。(b)(b)焊膏黏度：焊膏与焊膏黏度：焊膏与PCBPCB焊盘之间的粘合力焊盘之间的粘合力FsFs焊膏与开焊膏与开口壁之间的摩擦力口壁之间的摩擦力FtFt时时焊膏释放顺利。焊膏释放顺利。(c)(c)开口壁的形状和光滑度：开口壁光滑、喇叭口向
5、下或开口壁的形状和光滑度：开口壁光滑、喇叭口向下或垂直时垂直时焊膏释放顺利。焊膏释放顺利。图图1-4 放大后的放大后的焊膏印刷脱模示意图焊膏印刷脱模示意图Ft焊膏与焊膏与PCB焊盘之间的焊盘之间的与开口面积、焊膏黏度有关与开口面积、焊膏黏度有关Fs焊膏与开口壁之间的焊膏与开口壁之间的与开口壁面积、与开口壁面积、光滑度有关光滑度有关A焊膏与模板焊膏与模板之间的接触之间的接触；B B焊膏与焊膏与PCB焊盘之间的接触面积焊盘之间的接触面积()PCB开开口口壁壁面面积积A开口面积开口面积B (a)(a)垂直开口垂直开口 (b)(b)喇叭口向下喇叭口向下 (c)(c)喇叭口向上喇叭口向上 易脱模易脱模
6、易脱模易脱模 脱模差脱模差 图图1-5 模板模板开口形状示意图开口形状示意图（刮刀只能作一个方向印刷）（刮刀只能作一个方向印刷）单向印刷时有一块刮刀是印刷用的，另一块刮刀是单向印刷时有一块刮刀是印刷用的，另一块刮刀是作为回料用的；作为回料用的；双向印刷时两块刮板进行交替往返印刷。双向印刷时两块刮板进行交替往返印刷。都是开放式印刷，焊膏暴露在都是开放式印刷，焊膏暴露在空气中，在刮刀的推动下在模板表面来回滚动。有单向空气中，在刮刀的推动下在模板表面来回滚动。有单向印刷和双向印刷两种印刷方式。印刷和双向印刷两种印刷方式。随着随着SMTSMT向高密度、窄间距、无向高密度、窄间距、无铅焊接的发展，对印刷
7、精度、速度以及印刷质量有了进铅焊接的发展，对印刷精度、速度以及印刷质量有了进一步的要求。印刷设备和技术也在不断地改进和发展。一步的要求。印刷设备和技术也在不断地改进和发展。出现了各种密封式的印刷技术。最初有英国出现了各种密封式的印刷技术。最初有英国DEKDEK公司和美公司和美国国MPMMPM公司推出的刮刀旋转公司推出的刮刀旋转4545以及密封式以及密封式ProFlowProFlow（捷（捷流）导流包印刷技术。最近日本流）导流包印刷技术。最近日本MinamiMinami公司和公司和HitachiHitachi公公司相继推出了单向旋转和双向密闭型印刷技术，见图司相继推出了单向旋转和双向密闭型印刷技
8、术，见图2-8。这些新技术适合免清洗、这些新技术适合免清洗、无铅焊接、高密度、高速度印无铅焊接、高密度、高速度印刷的要求。刷的要求。(a)(a)传统开放式传统开放式 (b)(b)单向旋转式单向旋转式 (c)(c)固定压入式固定压入式 (d)(d)双向密闭型双向密闭型 图图2-8 各种不同各种不同形式的印刷技术示意图形式的印刷技术示意图 模板印刷是接触印刷，因此模板模板印刷是接触印刷，因此模板厚度与开口尺寸确定了焊膏的印刷量。焊膏量过多会产生厚度与开口尺寸确定了焊膏的印刷量。焊膏量过多会产生桥接，焊膏量过少会产生焊锡不足或虚焊。模板开口形状桥接，焊膏量过少会产生焊锡不足或虚焊。模板开口形状以及开
9、口是否光滑也会影响脱模质量。以及开口是否光滑也会影响脱模质量。焊膏的黏度、印刷性（滚动性、焊膏的黏度、印刷性（滚动性、转移性）、触变性、常温下的使用寿命等都会影响印刷质转移性）、触变性、常温下的使用寿命等都会影响印刷质量。量。刮刀速度、刮刀压力、刮刀与网刮刀速度、刮刀压力、刮刀与网板的角度以及焊膏的黏度之间都存在一定的制约关系，因板的角度以及焊膏的黏度之间都存在一定的制约关系，因此只有正确控制这些参数，才能保证焊膏的印刷质量。此只有正确控制这些参数，才能保证焊膏的印刷质量。在印刷高密度窄间距产品时，印在印刷高密度窄间距产品时，印刷机的印刷精度和重复印刷精度也会起一定的作用。刷机的印刷精度和重复
10、印刷精度也会起一定的作用。环境温度过高环境温度过高会降低焊膏黏度，湿度过大时焊膏会吸收空气中的水分，会降低焊膏黏度，湿度过大时焊膏会吸收空气中的水分，湿度过小时会加速焊膏中溶剂的挥发，环境中灰尘混入焊湿度过小时会加速焊膏中溶剂的挥发，环境中灰尘混入焊膏中会使焊点产生针孔。膏中会使焊点产生针孔。从以上分析中可以看出，影响印刷质量的因素从以上分析中可以看出，影响印刷质量的因素非常多，而且印刷焊膏是一种非常多，而且印刷焊膏是一种。焊膏的量随时间而变化，如果不能及时添加焊焊膏的量随时间而变化，如果不能及时添加焊膏的量，会造成焊膏漏印量少，图形不饱满。膏的量，会造成焊膏漏印量少，图形不饱满。焊膏的黏度和
11、质量随时间、环境温度、湿度、焊膏的黏度和质量随时间、环境温度、湿度、环境卫生而变化；环境卫生而变化；模板底面的清洁程度及开口内壁的状态不断变模板底面的清洁程度及开口内壁的状态不断变化；化；1.1.a a 元件正确元件正确 b b 位置准确位置准确 c c 压力（贴片高度）合适。压力（贴片高度）合适。a a 元件正确元件正确要求各装配位号元器件的类型、要求各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图和明细表要求，不能贴错位置；装配图和明细表要求，不能贴错位置；b b 位置准确位置准确元器件的端头或引脚均和焊盘图形要尽量元器件的端头
12、或引脚均和焊盘图形要尽量对齐、居中，对齐、居中，还要确保元件焊端接触焊膏图形。还要确保元件焊端接触焊膏图形。两个端头的两个端头的ChipChip元件自定位效应的作用比较大，贴装元件自定位效应的作用比较大，贴装时元件宽度方向有时元件宽度方向有3/43/4以上搭接在焊盘上以上搭接在焊盘上,长度方向两个端长度方向两个端头只要搭接到相应的焊盘上并头只要搭接到相应的焊盘上并接触焊膏图形接触焊膏图形，再流焊时就，再流焊时就能够自定位，但如果其中一个端头没有搭接到焊盘上或没能够自定位，但如果其中一个端头没有搭接到焊盘上或没有有接触焊膏图形接触焊膏图形，再流焊时就会产生移位或吊桥；，再流焊时就会产生移位或吊桥
13、；正确正确 不正确不正确 C.C.贴片压力（吸嘴高度）贴片压力（吸嘴高度）2.贴片原理 1.MARK点定位 2.以原点为（0，0）坐标，其它元器件以CAD为坐标 3.贴片机根据相关坐标进行贴片，目前我们使用的贴片机精度为0.05mm 再流焊再流焊Reflow soldringReflow soldring，通过重新熔化预先分，通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料，实现表面组装配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。接的软钎焊。印刷印刷注射注射滴涂滴涂高速机高速机多功能高精机多功能
14、高精机异形专用机异形专用机手工贴片手工贴片.红外红外热风热风热风加红外热风加红外气相再流焊气相再流焊 37Pb/63Sn铅锡焊膏再流焊温度曲线铅锡焊膏再流焊温度曲线 从温度曲线分析再流焊的原理：当从温度曲线分析再流焊的原理：当PCBPCB进入升温区进入升温区（干燥区）时，焊膏中的溶剂、气体蒸发掉，焊膏软（干燥区）时，焊膏中的溶剂、气体蒸发掉，焊膏软化、塌落、覆盖了焊盘，将焊盘、元件焊端与氧气隔化、塌落、覆盖了焊盘，将焊盘、元件焊端与氧气隔离；离；PCBPCB进入保温区时，使进入保温区时，使PCBPCB和元器件得到充分的预和元器件得到充分的预热，以防热，以防PCBPCB突然进入焊接高温区而损坏突
15、然进入焊接高温区而损坏PCBPCB和元器件和元器件；在助焊剂活化区，焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元件；在助焊剂活化区，焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元件焊端，并清洗氧化层；当焊端，并清洗氧化层；当PCBPCB进入焊接区时，温度迅速进入焊接区时，温度迅速上升使焊膏达到熔化状态，液态焊锡润湿上升使焊膏达到熔化状态，液态焊锡润湿PCBPCB的焊盘、的焊盘、元件焊端，同时发生扩散、溶解、冶金结合，漫流或元件焊端，同时发生扩散、溶解、冶金结合，漫流或回流混合形成焊锡接点；回流混合形成焊锡接点；PCBPCB进入冷却区，使焊点凝固进入冷却区，使焊点凝固。此时完成了再流焊。此时完成了再流焊。自定位效应（自定位效应（se
16、lf alignmentself alignment）当元器件贴放位当元器件贴放位置有一定偏离时，由于熔融焊料表面张力作用，当置有一定偏离时，由于熔融焊料表面张力作用，当其全部焊端或引脚与相应焊盘同时被润湿时，在表其全部焊端或引脚与相应焊盘同时被润湿时，在表面张力作用下，自动被拉回到近似目标位置的现象面张力作用下，自动被拉回到近似目标位置的现象；再流焊前再流焊前再流焊后再流焊后再流焊中再流焊中1)设置合理的温度曲线并定期做温度曲线的实时测试。设置合理的温度曲线并定期做温度曲线的实时测试。2)要按照要按照PCBPCB设计时的焊接方向进行焊接。设计时的焊接方向进行焊接。3)焊接过程中严防传送带震动
17、。焊接过程中严防传送带震动。4)必须对首块印制板的焊接效果进行检查。必须对首块印制板的焊接效果进行检查。检查焊接是否充分、焊点表面是否光滑、焊点形检查焊接是否充分、焊点表面是否光滑、焊点形状是否呈半月状、锡球和残留物的情况、连焊和虚焊状是否呈半月状、锡球和残留物的情况、连焊和虚焊的情况。还要检查的情况。还要检查PCBPCB表面颜色变化等情况。并根据表面颜色变化等情况。并根据检查结果调整温度曲线。检查结果调整温度曲线。在整批生产过程中要定时检查焊接质量。在整批生产过程中要定时检查焊接质量。过去我们通常认为，补焊和返修，使焊点更过去我们通常认为，补焊和返修，使焊点更加牢固，看起来更加完美，可以提高
18、电子组件的整加牢固，看起来更加完美，可以提高电子组件的整体质量。但这一传统观念并不正确。体质量。但这一传统观念并不正确。温度曲线是保证焊接质量的关键，实时温度曲线和焊膏温度温度曲线是保证焊接质量的关键，实时温度曲线和焊膏温度曲线的升温斜率和峰值温度应基本一致。曲线的升温斜率和峰值温度应基本一致。160160前的升温速率前的升温速率控制在控制在1 1 2/s2/s。如果升温斜率速度太快，一方面使元器件及。如果升温斜率速度太快，一方面使元器件及PCBPCB受热太快，易损坏元器件，易造成受热太快，易损坏元器件，易造成PCBPCB变形。另一方面，变形。另一方面，焊膏中的熔剂挥发速度太快，容易溅出金属成
19、份，产生焊锡焊膏中的熔剂挥发速度太快，容易溅出金属成份，产生焊锡球；峰值温度一般设定在比合金熔点高球；峰值温度一般设定在比合金熔点高30304040左右（例左右（例63Sn/37Pb63Sn/37Pb焊膏的熔点为焊膏的熔点为183183，峰值温度应设置在，峰值温度应设置在215215左右左右），再流时间为），再流时间为606090s。峰值温度低或再流时间短，会使焊接。峰值温度低或再流时间短，会使焊接不充分，不能生成一定厚度的金属间合金层。严重时会造成不充分，不能生成一定厚度的金属间合金层。严重时会造成焊膏不熔。峰值温度过高或再流时间长，使金属间合金层过焊膏不熔。峰值温度过高或再流时间长，使金属间合金层过厚，也会影响焊点强度，甚至会损坏元器件和印制板。厚，也会影响焊点强度，甚至会损坏元器件和印制板。
