1、SMT培训教材一， SMT简介1，什么是SMT？ Through-holeSurface mountSMT是英文surface mounting technology的缩写，中文意思是：表面粘贴技术。它是相对于传统的THT（Through-hole technology）技术而发展起来的一种新的组装技术。3， SMT的特点：A，高密度难 B，高可靠 C，低成本 D，小型化 E，生产的自动化类型THTthrough hole technoligySMTSurface mount technology元器件双列直插或DIP，针阵列PGA有引线电阻，电容SOIC，SOT，SSOIC，LCCC，PLC
2、C，QFP，PQFP，片式电阻电容基板印制电路板，2。54MM网格，08MM-0。9MM通孔印制电路板，1。27MM网格或更细，导电孔仅在层与层互连调用03-05MM，布线密度高2倍以上，厚膜电路，薄膜电路，0。5MM网格或更细。焊接方法波峰焊再流焊面积大小，缩小比约1：3-1：10组装方法穿孔插入表面安装-贴装自动化程度自动插件机自动贴片机，效率高4，SMT的组成部分：设计-结构尺寸,端子形式,耐焊接热等 表面组装元件各种元器件的制造技术包装-编带式,棒式,散装式组装材料-粘接剂,焊料,焊剂,清洁剂等组装工艺5，工艺流程：A，只有表面贴装的单面装配工序：备料丝印锡膏 装贴元件回流焊接B，只有
3、表面贴装的双面装配工序：备料丝印锡膏 装贴元件回流焊接 反面 丝印锡膏装贴元件回流焊接C，采用表面贴装元件和穿孔元件混合的单面或双面装配工序：备料丝印锡膏（顶面）装贴元件回流焊接 反面滴（印）胶（底面）装贴元件烘干胶反面插元件波峰焊接D，顶面采用穿孔元件，底面采用表面贴装元件 工序：滴（印）胶装贴元件烘干胶反面通常先做B面再作A面印刷锡膏贴装元件再流焊翻转贴装元件印刷锡膏再流焊翻转清洗双面再流焊工艺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 插元件波峰焊接波峰焊插通孔元件清洗混合安装工艺多用于消费
4、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：印刷锡膏贴装元件再流焊清洗锡膏再流焊工艺简单，快捷涂敷粘接剂红外加热表面安装元件固化翻转插通孔元件波峰焊清洗贴片波峰焊工艺价格低廉，但要求设备多，难以实现高密度组装各工序介绍：一， 印刷（screen printer）内部工作图）Solder pasteSqueegeeStencil1，锡膏成份：锡膏主要由金属合金颗粒；助焊剂；活化剂；粘度控制剂等四部份组成。其中金属颗粒约占锡膏总体积的90。5%。我们常用的锡膏型号有：63Sn/37Pb;62Sn/36Pb/2Ag 这些我们都称为
5、有铅锡膏；96.5Sn/3.0Ag/0.5Cu这就是现在大家都在谈到的无铅锡膏了！2，锡膏的储存和使用：锡膏是一种化学特性很活跃的物质，因此它对环境的要求是很严格的。一般在温度为2-10，湿度为20%-21%的条件下有效期为6个月。在使用时要注意几点：A，保存的温度； B，使用前应先回温； C，使用前应先搅拌3-4分钟；D，尽量缩短进入回流焊的等待时间； D，在开瓶24小时内必须使用完，否则做报废处理。3，锡膏印刷参数的设定调整：1刮刀压力，一般使用较硬的刮刀或金属刮刀。刮刀在理想的刮刀速度下及压力下正好把模板刮干净；2 印刷厚度，主要是由模板的厚度决定的，而模板的厚度与IC脚距密切相关；3
6、刀速度，引脚间距0.5MM，一般在20-30MM/S；4刮刀角度，应保持在45-75度之间。4，金属模板的制作方法：A，激光切割模板。特点：孔的尺寸精密，再做模板的重复性好，焊膏会较少的留在孔壁上。还可以将开口做成梯形，使模孔上小下大，这样焊膏很容易脱离模板。激光切割所造成的加工误差也小。B，蚀刻模板特点：这种模板的孔壁形状是中间小，两头大，制作时还要留下蚀刻余量。这样很容易使锡膏残留在模板孔壁上，印刷时造成锡膏侧面不齐，加工的误差也大。C，电镀模板D，电镀抛光法E，台阶式模板二，装贴元件（Mount Part）1,贴片机简介：贴片机就是用来将表面组装元器件准确安装到PCB的固定位置上的设备，
7、贴片机贴装精度及稳定性将直接影响到所加工电路板的品质及性能。目前SESC车间内贴片机主要分为两种：A.拱架型(Gantry)：元件送料器、基板(PCB)是固定的，贴片头(安装多个真空吸料嘴)在送料器与基板之间来回移动，将元件从送料器取出，经过对元件位置与方向的调整，然后贴放于基板上。由于贴片头是安装于拱架型的X/Y坐标移动横梁上，所以得名。这类机型的优势在于：系统结构简单，可实现高精度，适于各种大小、形状的元件，甚至异型元件，送料器有带状、管状、托盘形式。适于中小批量生产，也可多台机组合用于大批量生产。这类机型的缺点在于：贴片头来回移动的距离长，所以速度受到限制。SESC生产线所用之泛用机如P
8、anasonic的MPAVXL、MPAV2B，Phlips的ACM Micro等都属于拱架型，主要贴装大型、异型零件以及细间距引脚零件；B.转塔型(Turret)：元件送料器放于一个单坐标移动的料车上，基板(PCB)放于一个X/Y坐标系统移动的工作台上，贴片头安装在一个转塔上，工作时，料车将元件送料器移动到取料位置，贴片头上的真空吸料嘴在取料位置取元件，经转塔转动到贴片位置(与取料位置成180度)，在转动过程中经过对元件位置与方向的调整，将元件贴放于基板上。这类机型的优势在于：一般，转塔上安装有十几到二十几个贴片头，每个贴片头上安装2-4个真空吸嘴(较早机型)至5-6个真空吸嘴(现在机型)。由
9、于转塔的特点，将动作细微化，选换吸嘴、送料器移动到位、取元件、元件识别、角度调整、工作台移动(包含位置调整)、贴放元件等动作都可以在同一时间周期内完成，所以实现真正意义上的高速度。目前最快的时间周期达到0.08-0.10秒钟一片元件。这类机型的缺点在于：贴装元件类型的限制，并且价格昂贵。SESC生产线所用之高速机、中速机如Fuji的CP-643E、CP-643ME 、CP-743E，Panasonic的MVC、MVF等都属于转塔型，主要贴装小型Chip零件、规则外形零件及脚间距较宽（0.8mm以上）的IC零件。2，表面贴装对PCB的要求 中国最大的资料库下载第一：外观的要求,光滑平整,不可有翘
10、曲或高低不平.否者基板会出现裂纹，伤痕，锈斑等不良.第二：热膨胀系数的关系.元件小于3.2*1.6mm时只遭受部分应力，元件大于3.2*1.6mm时，必须注意。第三：导热系数的关系.第四：耐热性的关系.耐焊接热要达到260度10秒的实验要求，其耐热性应符合：150度60分钟后，基板表面无气泡和损坏不良。第五：铜铂的粘合强度一般要达到第六：弯曲强度要达到25kg/mm以上第七：电性能要求第八：对清洁剂的反应，在液体中浸渍5分钟，表面不产生任何不良，并有良好的冲载性3表面贴装元件具备的条件 ，元件的形状适合于自动化表面贴装尺寸，形状在标准化后具有互换性有良好的尺寸精度适应于流水或非流水作业有一定的
11、机械强度可承受有机溶液的洗涤可执行零散包装又适应编带包装具有电性能以及机械性能的互换性耐焊接热应符合相应的规定4，表面贴装元件介绍： 无源元件（SMC）：泛指无源表面安装元件总称.它有以下几种类型: A单片陶瓷电容B钽电容C厚膜电阻器D薄膜电阻器E轴式电阻器有源元件（陶瓷封装）(SMD): 泛指有源表面安装元件. 它有以下几种类型: A CLCC （ceramic leaded chip carrier）陶瓷密封带引线芯片载体B DIP（dual -in-line package）双列直插封装 C SOP（small outline package）小尺寸封装D,QFP(quad flat p
12、ackage)四面引线扁平封装E BGA( ball grid array)球栅阵列 5，表面贴装元件识别： 1元件尺寸公英制换算（0.12英寸=120mil、0.08英寸=80mil）Chip 阻容元件公制 mm英制名称IC 集成电路公制 mm英制名称12063.21.6501.2708052.01.25300.806031.60.8250.6504021.60.81.00.5250.502010.60.30.3122片式电阻、电容识别标记电容电阻标 印 值容量标 印 值电阻值0R50.5PF2R22.2R0101PF5R65.6R11011PF1021K471470PF6826.8K332
13、3300PF33333K22322000PF104100K51351000PF564560K3.IC第一脚的的辨认方法IC有缺口标志 以圆点作标识OB36HC081132412厂标型号OB36HC081132412厂标型号 以横杠作标识 以文字作标识OB36HC081132412厂标型号（正看IC下排引脚的左边第一个脚为“1”） T931511HC02A1132412厂标型号三,焊接制程1.回流焊的种类红外线焊接红外+热风（组合）气相焊（VPS）热风焊接热型芯板（很少采用）回流焊是SMT流程中非常关键的一环，其作用是将焊膏融化，使表面组装元器件与PCB板牢固粘接在一起，如不能较好地对其进行控制
14、，将对所生产产品的可靠性及使用寿命产生灾难性影响。回流焊的方式有很多，较早前比较流行的方式有红外式及气相式，现在较多厂商采用的是热风式回流焊，还有部分先进的或特定场合使用的再流方式，如：热型芯板、白光聚焦、垂直烘炉等。以下将对现在比较流行的热风式回流焊作简单的介绍。 2.热风式回流焊现在所使用的大多数新式的回流焊接炉，叫做强制对流式热风回流焊炉。它通过内部的风扇，将热空气吹到装配板上或周围。这种炉的一个优点是可以对装配板逐渐地和一致地提供热量，不管零件的颜色和质地。虽然，由于不同的厚度和元件密度，热量的吸收可能不同，但强制对流式炉逐渐地供热，同一PCB上的温差没有太大的差别。另外，这种炉可以严
15、格地控制给定温度曲线的最高温度和温度速率，其提供了更好的区到区的稳定性，和一个更受控的回流过程。3.温区分布及各温区功能 热风回流焊过程中，焊膏需经过以下几个阶段，溶剂挥发；助焊剂清除焊件表面的氧化物；焊膏的熔融、再流动以及焊膏的冷却、凝固。一个典型的温度曲线（Profile：指通过回焊炉时，PCB上某一焊点的温度随时间变化的曲线）分为预热区、保温区、回流区及冷却区。(见附图) 预热区：预热区的目的是使PCB和元器件预热，达到平衡，同时除去焊膏中的水份、溶剂，以防焊膏发生塌落和焊料飞溅。升温速率要控制在适当范围内（过快会产生热冲击，如：引起多层陶瓷电容器开裂、造成焊料飞溅，使在整个PCB的非焊
16、接区域形成焊料球以及焊料不足的焊点；过慢则助焊剂Flux活性作用），一般规定最大升温速率为4/sec，上升速率设定为1-3/sec，ECS的标准为低于3/sec。保温区：指从120升温至160的区域。主要目的是使PCB上各元件的温度趋于均匀，尽量减少温差，保证在达到再流温度之前焊料能完全干燥，到保温区结束时，焊盘、锡膏球及元件引脚上的氧化物应被除去，整个电路板的温度达到均衡。过程时间约60-120秒，根据焊料的性质有所差异。ECS的标准为：140-170，MAX120sec；回流区：这一区域里的加热器的温度设置得最高，焊接峰值温度视所用锡膏的不同而不同，一般推荐为锡膏的熔点温度加20-40。此
17、时焊膏中的焊料开始熔化,再次呈流动状态，替代液态焊剂润湿焊盘和元器件。有时也将该区域分为两个区，即熔融区和再流区。理想的温度曲线是超过焊锡熔点的“尖端区”覆盖的面积最小且左右对称，一般情况下超过200的时间范围为30-40sec。ECS的标准为Peak Temp.:210-220，超过200的时间范围：403sec；冷却区：用尽可能快的速度进行冷却，将有助于得到明亮的焊点并饱满的外形和低的接触角度。缓慢冷却会导致PAD的更多分解物进入锡中，产生灰暗毛糙的焊点，甚至引起沾锡不良和弱焊点结合力。降温速率一般为-4/sec以内，冷却至75左右即可，一般情况下都要用离子风扇进行强制冷却。3,影响焊接性
18、能的各种因素工艺因素 焊接前处理方式，处理的类型，方法，厚度，层数。处理后到焊接的时间内是否加热，剪切或经过其他的加工方式。焊接工艺的设计焊区：指尺寸，间隙，焊点间隙导带（布线）：形状，导热性，热容量被焊接物：指焊接方向，位置，压力，粘合状态等 焊接条件指焊接温度与时间，预热条件，加热，冷却速度焊接加热的方式，热源的载体的形式（波长，导热速度等）焊接材料焊剂：成分，浓度，活性度，熔点，沸点等焊料：成分，组织，不纯物含量，熔点等母材：母材的组成，组织，导热性能等焊膏的粘度，比重，触变性能基板的材料，种类，包层金属等4, 回流焊接缺陷分析问题及原因对 策1.吹孔（BLOWHOLES）焊中（SOLD
19、ER JOINT）所出现的孔洞，大者称为吹孔，小者叫做针孔，皆由膏体中的溶剂或水分快速氧化所致。l 调整预热温度，以赶走过多的溶剂。l 调整锡膏粘度。l 提高锡膏中金属含量百分比2.空洞（VOIDS）是指焊点中的氧体在硬化前未及时逸出所致，将使得焊点的强度不足，将衍生而致破裂。3.零件移位及偏斜 MOVEMENT AND MISALIGNNENT 造成零件焊后移位的原因可能有：锡膏印不准、厚度不均、l 调整预热使尽量赶走锡膏中的氧体。l 增加锡膏的粘度。l 增加锡膏中金属含量百分比l 改进零件的精准度。l 改进零件放置的精准度。l 调整预热及熔焊的参数。零件放置不当、热传不均、焊垫或接脚之焊锡
20、性不良，助焊剂活性不足，焊垫比接脚大的太多等，情况较严重时甚至会形成碑立。（TOMBSTONING 或 MAMBATHAN EFFECT，或 DRAWBRIGING），尤以质轻的小零件为甚。l 改进零件或板子的焊锡性。l 增强锡膏中助焊剂的活性。l 改进零件及与焊垫之间的尺寸比例。l 不可使焊垫太大。4.缩锡（DEWETTING）零件脚或焊垫的焊锡性不佳l 改进电路板及零件之焊锡性。l 增强锡膏中助焊剂之活性。 5.焊点灰暗（DULL JINT）可能有金属杂质污染或给锡成份不在共熔点，或冷却太慢，使得表面不亮。l 防止焊后装配板在冷却中发生震动。l 焊后加速板子的冷却率。6.不沾锡（NON-W
21、ETTING）接脚或焊垫之焊锡性太差，或助焊剂活性不足，或热量不足所致。l 提高熔焊温度。l 改进零件及板子的焊锡性。l 增加助焊剂的活性。7.焊后断开（OPEN）常发生于J 型接脚与焊垫之间，其主要原因是各脚的共面性不好，以及接脚与焊垫之间的热容量相差太多所致（焊垫比接脚不容易加热及蓄热）。l 改进零件脚之共面性l 增加印膏厚度，以克服共面性之少许误差。l 调整预热，以改善接脚与焊垫之间的热差。l 增加锡膏中助焊剂之活性。l 减少焊热面积，接近与接脚在受热上的差距。l 调整熔焊方法。l 改变合金成份（比如将63/37改成10/90，令其熔融延后，使焊垫也能及时达到所需的热量）。四，SMT测试
22、方法简介电子组装测试包括两种基本类型:裸板测试和加载测试。裸板测试是在完成线路板生产后进行，主要检查短路、开路、网表的导通性。加载测试在组装工艺完成后进行，它比裸板测试复杂。组装阶段的测试包括：生产缺陷分析(MDA)、在线测试(ICT)和功能测试(使产品在应用环境下工作)及其三者的组合。最近几年，组装测试还增加了自动光学检测(AOI)和自动X射线检测。SESC目前SMT生产线采用的测试有四种类型:1.AOI(Automatic Optical Inspection自动光学检查)由于电路板尺寸大小的改变，对传统的检测方法提出更大的挑战，因为它使人工检查更加困难。为了对这些发展作出反应，越来越多的
23、原设备制造商采用AOI。 通过使用AOI作为减少缺陷的工具，在装配工艺过程的早期查找和消除错误，以实现良好的过程控制。早期发现缺陷将避免将坏板送到随后的装配阶段，AOI将减少修理成本，将避免报废不可修理的电路板。AOI采用了高级的视觉系统、新型的给光方式、高的放大倍数和复杂的处理法，从而能够以高测试速度获得高缺陷捕捉率。AOI系统能够检验大部分的零件，包括有：矩形chip元件（0805或更大）、圆柱形chip元件、钽电解电容、线圈、晶体管、排组、QFP,SOIC（0.4mm 间距或更大）、连接器、异型元件等，能够检测以下不良：元器件漏贴、钽电容的极性错误、焊脚定位错误或者偏斜、引脚弯曲或者折起
24、、焊料过量或者不足、焊点桥接或者虚焊等。但AOI系统不能检测电路错误，同时对不可见焊点的检测也无能为力。2.ICT（In-Circuit Tester在线测试仪） ICT测试的原理是使用专门的针床与已焊接好的线路板上的元器件焊点接触，并用数百毫伏电压和10毫安以内电流进行分立隔离测试，从而精确地测了所装电阻、电感、电容、二极管、可控硅、场效应管、集成块等通用和特殊元器件的漏装、错装、参数值偏差、焊点连焊、线路板开短路等故障，并将故障是哪个元件或开路位于哪个点准确告诉用户。这种测试方式的优点是：测试速度快，适合单一品种民用型家电线路板及大规模生产的测试，而且主机价格便宜。但随着线路板组装密度的提
25、高，特别是细间距SMT组装以及新产品开发生产周期越来越短，线路板品种越来越多，针床式在线测试仪存在一些难以克服的问题：测试用针床夹具的制作、调试周期长、价格贵；对于一些高密度SMT线路板由于测试精度问题无法进行测试。3.FCT（Functional Tester功能测试）FCT的工作原理是将线路板上的被测试单元作为一个功能体，对其提供输入信号，按照功能体的设计要求检测输出信号。特点是方法简单，投资少，但不能自动诊断故障。4.X-Ray（Automatic X-Ray Inspection自动X射线检查）当待测基板进入机器内部后，位于线路板上方有一X-Ray发射管，其发射的X射线穿过线路板后被置
26、于下方的探测器（一般为摄像机）接收，由于焊点中含有可以大量吸收X射线的铅，因此与玻璃纤维、铜、硅等其它材料的X射线相比，照射在焊点上的X射线被大量吸收，而呈黑点产生良好图象，使得对焊点的分析变得相当直观。3D X-Ray技术除了可以检验双面贴装线路板外，还可以对那些不可见焊点如BGA等进行多层图象“切片”检测，即对BGA焊接连接处的顶部、中部和低部进行逐层检验。同时利用此方法还可测通孔（PHT）焊点，检查通孔中焊料是否充实，从而极大地提高焊点连接质量。五，SMT不良分析序号缺陷原因原因分析1元器件移位安放的位置不对焊膏量不够或定位压力不够 焊膏中焊剂含量太高，在再流焊过程中焊剂的流动导致元器件
27、移动校准定位坐标加大焊膏量，增加安放元器件的压力减小锡膏中焊剂的含量2桥接 焊膏塌落焊膏太多加热速度过快增加锡膏金属含量或黏度减小丝网孔径，增加刮刀压力调整再流焊温度曲线3虚焊 焊盘和元器件可焊性差 印刷参数不正确 再流焊温度和升温速度不当 加强PCB和元器件的筛选检查刮刀压力、速度调整再流焊温度曲线4元器件竖立安放的位置移位焊膏中焊剂使元器件浮起印刷焊膏厚度不够加热速度过快且不均匀采用Sn63/Pb37焊膏调整印刷参数采用焊剂较少的焊膏增加焊膏厚度调整再流焊温度曲线改用含Ag的焊膏5焊点锡不足焊膏不足焊盘和元器件焊接性能再流焊时间短扩大丝网孔径改用焊膏或重新浸渍元件加长再流焊时间6焊点锡过多丝网孔径过大焊膏黏度小减小丝网孔径增加锡膏黏度
