技术通报SMT通用技术篇

1SMT 通用技術篇技術通報2目- 1z第一篇章- 概述1.1 麼是SMT1.2 SMT的特點1.3 SMT有關的技術組成1.4 麼是SMD1.5 麼是PCBz第二篇章- SMT工藝程3目- 2第三篇章- 設計技術3.1 錫膏3.2 鋼板3.3 PCB定位3.4 刮刀3.5 PCB板3.6 印刷錫膏3.7 貼片3.8 回焊3.9 DIP件焊接3.10 清洗3.11 檢測4第四篇章-典型案分析4.1 吃錫4.2 錫珠4.3 錫橋4.4 開z第五篇章-SMT檢驗及相關標準目- 35z第一篇章-概述6z1.1麼是SMT?SMT（Surface Mounted Technology）中文意思是表面粘著（或貼裝）技術z1.2SMT的特點組裝密高、電子产品體積小、重轻 。(貼片元件的體積&重只有傳統插装元件的1 /10左右,采用SMT后,電子产品體積缩小40%60%,重减轻60%80%)可靠性高、抗振能强。焊点缺陷低。高频特性好。减少電磁和射頻干扰。于實現自动化，提高生产效。(低成本30%50%.節材、能源、设备、人、時間等)7z1.3 SMT有關的技術組成1、電子元件、積體電的設計製造技術2、電子產品的電設計技術3、電板的製造技術4、自動貼裝設備的設計製造技術5、電裝配製造工藝技術6、裝配製造中使用的輔助材的開發生產技術8z1.4麼是SMD?SMD（Surface Mounted Devices） 中文称表面組裝器件封裝主要有片式晶體管和集成電等zChip - 片電阻, 電容等, 尺寸規格有(0201, 0402, 0603, 0805, 1206, 1210, 2010等) zSOT 晶體管,SOT23, SOT143, SOT89等zMelf 圓柱形元件, 二極管, 電阻等zSOIC 集成電, 尺寸規格(SOIC08, 14, 16, 18, 20, 24, 28, 32)zQFP 密腳距集成電zPLCC 集成電, PLCC20, 28, 32, 44, 52, 68, 84 zBGA 球柵陣包裝集成電, 陣間距規格(1.27, 1.00, 0.80)zCSP 集成電, 元件邊長超過面芯片邊長的1.2倍, 陣間距上->核對號錫膏保存->錫膏攪拌->刮刀壓->PCB的B面印焊膏貼片 回焊接 目視檢驗 PCB的A面印焊膏 貼片 回焊接 目視檢驗 插件 波峰焊（如插裝元件少，可使用手工焊接） 清洗 檢測 裝箱/返修先貼後插，適用於SMD元件多於分元件的情況11BoardAperture sizeAperture shapeStencil sicknessStencil designParticle diameterViscosityThixotropyFlux rateKinds of solderLand sizeLand shapeLand gapAccuracyFill in methodSolder separationCleaningScreen printerBase metalPre-fluxPlating（Au,Solder leveler etc）XY positional accuracyaccuracyPick-up attitudePositional accuracyPlacement gapShapeSizeElectrodeChipTemp. profileAir atmospherePattern designLand N2 atmospherez2.2SMT生產程示意圖12z2.3環境&設備需求z一般，SMT間規定的溫為25±3,湿：相对湿：4570%RH zSMT程是送板系統-錫膏印刷機-高速機-泛用機-回焊-收板機133 . 設計技術z3.1錫膏z3.1.1錫膏的組成电子工业正在向Pb free组装转变。焊膏和回的最具戲劇性的問題就是高的熔點，這就使得鉛材的平轉換的替代物很難被找到。到目前為止，最的無鉛焊膏配方包括錫，銀，鉍和鋅。有鉛錫膏合成份為Sn/Pb合錫膏的成份包含屬粉末溶濟助焊劑抗垂劑活性劑按重分屬粉末占85-92%按體積分屬粉末占50%其中屬粉末主要成份為錫和鉛， 比為63/37熔點為183 .14提出最可的 無鉛焊膏 應該具有 217到220的熔點 。這一溫範圍相對 傳統鉛錫共晶焊膏的183熔點 ，呈現出一個大的增加。一般錫膏的組成:z90%錫鉛合(或銀銅)球形顆z4%助焊劑z4%溶劑z1%活化劑z0.5 %水z0.5 %其他添加劑(熱穩定劑助潤劑助劑等等)15無鉛焊錫比Sn/Ag/Cu=96.5/3.0/0.5,無鉛焊錫的熔點為 一般為217 。錫膏 中 主要成份 分為大部分： 錫粉和助焊劑 。錫膏中錫粉顆與Flux(助焊劑)的體積之比約為1:1， 重之比約為9:1。助焊劑在焊接中的主要作用是去除氧化物破壞融錫表面張防止再氧化。助焊劑在恆溫區開始揮發進化學清洗動作。16z3.1.2錫膏的管使用錫膏的基本原则是尽与空气少接触，越少越好。焊膏与空气长时间接触后，会造成焊膏氧化、助焊剂比成分失调。产生的后果是：焊膏出现硬皮、硬块、难熔并产生大锡球等。錫膏的取用原則是 先進先出 。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, 存贮温一般为0-10 ，濕為20%-21%的條件下有效期為6個月。17錫膏在開封使用時，須經過個重要的過程： 回溫攪拌 。錫膏须在室 温状态下自然回温4-6 个小时 ,才可以開封。(開封24小時內必須使用完，否則做報廢處)至於有鉛和無鉛的攪拌:z如果採用 手動攪拌 ,一般採用的標準是:看攪拌後的錫膏用攪拌刀挑起向下, 看其動性是否很好 ,如果動性好,會粘在攪拌刀上.這樣錫膏在使用中就會出現幹的現象. z如果採用的是 機器攪拌 , 一般3-4分鐘即可以 .錫膏攪拌是為使庫存中產生物分或因使用回收造成屬含偏高通過攪拌還原（或減少影響程）而做的。18攪拌後應儘縮短進入回焊的等待時間 , 以避免焊膏氧化基於焊膏的化學成分，焊膏製造商會給出達到最佳性能的最合適溫曲線的建議。錫膏攪拌機19z3.2鋼板z3.2.1鋼板製做鋼板常的製作方法為化學蝕刻(etch)、激光(laser)割和電鑄成形(electroform) 。通常，當用於最緊的間距為0.025“以上的應用時，化學腐蝕(chem-etched)鋼板和其它技術同樣有效。當處0.020“以下的間距時，應該考慮激光割和電鑄成形的鋼板。20z3.2.2鋼板的相關:鋼板的厚的選擇鋼板的材質:常用的材質為銹鋼鋼板的光鋼板的平整鋼板的清潔鋼板的張鋼板的開口方式&尺寸&對稱性21鋼板的厚的選擇z最大件Pin腳吃錫爬升高z最小件Pin腳吃錫爬升高zFin pitch-微小間距(IC)z常用的鋼板厚為0.15mm(或0.12mm)z当PCB上的Chip元器件尺寸为1608、1005(公制)、SMD的引脚间距为0.65和0.5mm(窄间距)时，锈钢板厚可选择0.15-0.12mm。z般情况下，当PCB上的Ch中元器件尺寸为3216、2125(公制)、SMD的引脚间距在1.27lmm时，锈钢板厚可选择0.2mm。z高密组装时，可选择0.1mm以下厚。22z但是，通常在同一块PCB上既有1.27mm以上一般间距的元器件，也有窄间距元器件，1.27mm以上间距的元器件需要0.2mm厚，窄间距的元器件需要0.15-0.1mm厚。这种情况下可根据PCB上多数元器件的的情况决定锈钢板厚，然后通过对个别元器件焊盘开口尺寸的扩大或缩小进调整焊膏的印。鋼板23鋼板的開口方式&尺寸&對稱性z鋼板的開孔型式通常為 : 方形三角形圓形，星形，本形；z一般鋼板開孔要比PCB PAD 小4um , 可以防止錫球之現象 .z鋼板開孔過大，造成錫過多z對稱性會，造成件吃錫後位置偏移24z3.2.3鋼板的作用鋼板的主要功能 :z是帮助锡膏的沉积(deposition)。z目的是将准确数的錫膏材转移到光板(bare PCB)上准确的位置。锡膏阻在鋼板上越少，沉积在电板上就越多。因此，当在印刷过程中某个东西出错的时候，第一个反应是去责备鋼板。可是，应该记住， 还有比鋼板重要的参数，可影响其性能。这些变包括印刷机、锡膏的颗大小和黏、刮刀的类型、材、硬、速和压、鋼板从PCB的分离(密封效果)、阻焊层的平面、和元件的平面性。25z3.3 PCB的定位方式PCB定位方式有z真空定位z機械孔定位z雙邊夾定位及板邊定位；常用的MARK形有z圓形，z十字形 z正方形，z形，z三角形，z萬字形；Fiducial(基準點)：和電佈線圖合成一體的專用標記，用於機器視覺，以找出佈線圖的方向和位置。26z3.4刮刀刮 刀 的磨损、压和硬决定印刷质刮刀的角z刮刀角一般为45-60。角太大，产生焊膏图形饱满，角太小，产生焊膏图形沾污。刮刀的印刷速刮刀的水平刮刀的壓刮刀的材質(硬) , 常见有两种刮板类型： 橡胶或聚氨酯(polyurethane)刮板 属刮 Durometer(硬計)：測刮板刀片的橡膠或塑硬。27z3.5印刷錫膏z3.5.1印刷錫膏的前置準備錫膏印刷時需要準備的材&工具:錫膏,攪拌刀,鋼板,擦拭紙,刮刀,無塵紙,清洗劑等.錫膏使用時必須從冰箱中取出回溫， 目的是讓藏的錫膏溫回常溫以印刷。如果回溫則在PCBA進Reflow之後 ,產生的為錫珠攪拌還原28z3.5.2印刷設備焊膏是由专用设备施加在焊盘上，其设备有：全自动印刷机、半自动印刷机、手动印刷台、半自动焊膏分配器等。29Printz3.5.3 印刷錫膏示意圖z錫膏測厚儀是用Laser光測錫膏: z印出之厚z錫膏面積z錫膏體積30自動印刷錫膏刮刀錫膏31z3.5.4印刷錫膏等的一般要求在一般情况下，焊盘上单位面积的焊膏应为0.8mg/2左右。对窄间距元器件，应为0.5mg/2左右。焊膏覆盖每个焊盘的面积应在75以上。采用免清洗技术时，要求焊膏全部位于焊盘上。焊膏印刷后，应无严重塌，边缘整齐，错位大于0.2，对窄间距元器件焊盘，错位大于0.1。基板表面允许被焊膏污染。焊膏的印刷与鋼板厚、开口尺寸成正比 。将适的焊膏均匀的施加在PCB的焊盘上，以保证贴片元器件与PCB相对应的焊盘在回焊接时，达到好的电氣连接，并具有足够的机械强。32PCB印刷錫膏後33z3.6貼片元器件准确的贴装到印好焊膏或贴片胶的PCB表面相应的位置34z3.6.