smt培训教材.ppt

SMT表面贴装技术作者：Farsi.yang Rev: 01 Date: 2006-10-6 目录 第一章 SMT印刷工艺 第二章 SMT贴装工艺 第三章 SMT贴装工艺 第四章 SMT再流焊接 第五章 湿敏感元器件MSDs的管控,储存及烘烤 第六章 锡焊机理及可靠性分析 第七章 DFM可制造性设计及审核清单 第八章 提高BGA及标准值的±1(一般标准 值为88或89) 2.1.2 合金粉末大小分布(um)Type 45 45~25 38 38~20 1.5 ------ 面积比(Area Ratio)=开口面积(L×W)/孔壁的面积[2×(L+W) ×T]>0.66 5.5 精度要求: 5.5.1 定位精度:+/-0.005mm 5.5.2 开孔位置精度 :+/-3mil. 5.5.3 开孔尺寸精度: +/-2mil. 5.6 钢网的张力要求 5.6.1 钢网的张力要求: 张力在35~45N/cm2 之间比较合 理. * 6. 锡膏厚度测量及管控 锡膏的厚度对SMT质量的影响是非常关键的, 可 以这么说控制好了锡膏印刷的厚度(如果设备有能力, 也需要将体积作为控制点)就等于控制好了SMT总体质 量的一大半.当然了,我们这里制的锡膏厚度不单单是 从字面上理解,它牵涉到非常多的东西.下面是一个比 较好地锡膏管控模板 第三章 SMT贴装工艺 *1。

贴装过程介绍 这里不做详细介绍 吸嘴取料(打开真空)---旋转角度---影像处理---对中 处理(角度微调)---贴片(关闭真空) 2影响SMT贴装质量的因素 (1) 贴装速度 (2) 贴装的稳定性 (3) 贴装精度 贴装精度主要靠影像视觉及伺服控制系统来保证 . (4) 贴装压力 贴片压力过大,可能会造成细间距的IC短路或者 损坏,但是压力太小,又会引起不能良好地接触到锡膏造 成虚焊等缺陷. 第四章 SMT再流焊接 * 1.再流焊定义再流焊---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. 2.再流焊原理从温度曲线分析再流焊的原理: （1）当PCB进入升温区(预热区)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 端与氧气隔离; （2）PCB进入保温区(预热2区)时,PCB和元器件得到充 分的预热,以防PCB突然进入焊接高温区而损坏PCB和 元器件,焊膏中的助焊剂润湿焊盘,元件焊端,并清洗 氧化层. （3）当PCB进入焊接区(回流区)时,温度迅速上升时焊 膏达到熔化状态,液态焊锡润湿PCB的焊盘,元件焊端 ,同时发生扩散,溶解,冶金结合,浸润或回流混合形 成焊锡接点. （4）当PCB进入冷却区时,焊点凝固 3.再流焊工艺特点自定位效应---当元器件贴放位置有一定偏位时,由于 熔融焊料表面张力的作用,当其全部焊端 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. 4.再流焊的分类按加热区域可分为两大类: (1) 对PCB整体加热 热板再流焊,红外再流焊,热风再流焊,热风加红外再 流焊,气相再流焊 (2)对PCB局部加热 激光再流焊,聚焦红外再流焊,光束再流焊,热气流再 流焊. 5.影响再流焊质量的因素再流焊是SMT关键工艺之一,表面组装的质量直接 体现在再流焊结果中,但再流焊中出现的焊接质量问题 不完全是再流焊工艺造成的,因为再流焊接质量除了与 焊接温度(温度曲线)有直接关系以外,还与生产线设备 条件,PCB焊盘和可生产性设计,元器件可焊性,焊膏质 量,印制电路板的加工质量,以及SMT每道工序的工艺参 数,甚至与操作人员的操作都有密切的关系. 5.1 PCB焊盘设计对再流焊质量的影响SMT的组装质量与PCB焊盘设计有直接的,十分重要 的关系.如果PCB焊盘设计正确,贴装时少量的歪斜可以 在再流焊时,由于熔融的焊锡表面张力的作用而得到纠 正;相反,如果PCB焊盘设计不正确,即使贴装位置十分 准确,再流焊后反而会出现位置偏移,吊桥等焊接缺陷.由于这部分我们会在另外一个章节里详细介绍,在 此就不做重点介绍. PCB焊盘设计应掌握以下关键因素: (1)对称性---两端焊盘必须对称,才能保证熔融焊锡表 面张力平衡 (2)焊盘间距---确保元件端头或引脚与焊盘恰当的搭接 尺寸. (3)焊盘剩余尺寸---搭接后的剩余尺寸必须保证焊点能 够形成弯月面 (4)焊盘宽度---应与元件端头或引脚的宽度基本一致( 对于引脚的焊盘应该大于引脚的宽度) 5.2 焊膏质量及焊膏的正确使用对再流焊质量的影响焊膏中的金属微粉含量,颗粒度,金属粉末的含氧量 , 粘度,触变性都有一定要求. 5.2.1 焊膏质量 * 如果金属微粉含量高,再流焊升温时金属微粉随着溶 剂,气体蒸发而飞溅(将锡膏颗粒百分比列近来,举例 说明). * 颗粒过大,印刷时会影响焊膏的填充和脱膜将锡膏颗 粒百分比列近来,举例说明. * 如果金属粉末的焊氧量高,还会加剧飞溅,形成焊锡球 ,同时还会引起不润湿等缺陷焊膏章节内容补充 * 另外,如果焊膏粘度过低或焊膏的保形性(触变性)不 好,印刷后焊膏图形会塌陷,再流焊时也会形成焊锡球 ,桥接等焊接缺陷. 焊膏章节内容补充 5.2.2 焊膏使用不当焊膏的储存—解冻—搅拌—印刷后4小时内完成焊 接—新旧锡膏区分 5.3 元器件焊端和引脚,印制电路板的焊盘质量对再流 焊质量的影响当元器件焊端和引脚,印制电路板的焊盘氧化或 污染,平整度超差,活印制板受潮,变形等情况下,再流 焊时会产生不良,虚焊,焊锡球,空洞等焊接缺陷.*5.4 焊膏印刷质量 5.5 贴装元器件 5.6 再流焊温度曲线 前面已经详细讲过,下面讲一下设置再流焊温度曲线的依 据 5.6.1 设置再流焊温度曲线的依据: ★ 不同金属焊量的焊膏有不同的温度曲线,应按照焊膏 厂家提供的温度曲线进行设置 ★ 根据PCB板的材料,厚度,是否多层板,尺寸大小 ★ 根据表面组装板元器件的密度,大小以及有无BGA,CSP 等特殊元器件进行设置 ★ 根据设备的具体情况,例如加热区长度,热传导方式等 进行设置.热风炉和红外炉有很大区别,红外炉主要是辐射传导,其优点: 效率高,温度陡度 大,易控制温度曲线,双面焊时PCB上,下温度易控制. 当然其缺点也是非常明显的: 温度不均匀,在同一块 PCB上由于器件的颜色和大小不相同,其温度就不同. 为了使深颜色器件周围的焊点和大体积元器件达到焊 接温度,必须提高焊接温度.热风炉主要是对流传导.其优点是温度均匀,焊接 质 量好, 缺点是: 上下温度不易控制.* 环境温度对炉温也有影响,特别是加热温区短.在 炉子进出口处要避免对流风.* 由于现在是过度无铅过度阶段(无铅BGA+有铅焊膏 ),还应该根据具体的环境及可靠性试验来验证我们的 温度曲线设置是否合理.5.7 再流焊设备对焊接质量的影响 a.温度控制精度 b.传输带横向温度均匀性 c.加热区长度,数量 d.要求传送带运行平稳,震动会造成移位,吊桥等缺陷 6.如何正确测试再流焊实时温度曲线 6.1 热电偶的种类目前我国全部按IEC国际标准生产,并指定S.B.E.K.R.J.T七种标准化热电偶为我国统一设计型热 电偶.SMT一般采用K型热电偶. 6.2 测温方式:分为接触式和非接触式两大类,SMT热电偶采用接触式测温方式. 6.3 K型热电偶镍铬—镍硅(镍铝)热电偶该种热电偶的正极为含铬10%的镍铬合金,负极为 含硅3%的镍硅合金.K型热电偶适用于在氧化性及惰性气氛中连续使用 ,短期使用温度为1200℃,长期使用温度为1000℃K型热电偶允许的测量误差±0.75%6.4 热电偶的固定方法将热电偶固定在电路板的各个位置上,可以在焊 接过程中监测实时温度曲线.固定方法主要有四种:高温焊料; 采用胶粘剂; 高温胶粘带; 机械固 定7.回流焊接常见的缺陷及预防 * 7.1 虚焊7.2 短路7.3 空洞 等等第五章 湿敏感元器件MSDs的管控,储存及烘烤 1.概述 为什么要在这里谈MSDs的管控,储存及烘烤? 主要 是如果在产线上处理不当,对元器件的损伤及产品的 质量有非常大的影响,主要表现器件”分层”及”爆 米花”现象,最终导致元器件失效! 2.MSDs的管控,储存及烘烤 2.1 IQC检验来料是否位湿度敏感元件，如果不是，则 按普通物料处理；如果是湿度敏感元件，则检验其 包装袋是否受损和物料是否超出其保存期限。

只要 有上面两种情况之一发生，应将该物料退回供货商 2.2 仓库人员根据先入先出的原则将湿度敏元件发放 给生产线 2.3 MSDs物料在生产线上的处理方法 2.3.1 所有相关人员都应知道什幺是湿度敏感元件， 一种方法是从‘防潮元件清单’上获知，另一种 方法是看元件是否是有真空包装袋包装，而且在包装 袋上有MSDs标识,见下图 2.3.2 PMC物流人员在将湿敏元件发到生产线后，产线 物料负责人员要贴上’湿度敏感元件跟踪标签’（ 见下表一）2.3.3 IPQC检查MSDs是否超过保存期限，如果超过， 则要做烘烤处理烘烤条件参考步骤6.5 2.3.4 在拆封防潮袋时，上料员在防潮包装袋上的‘湿 度敏感元件跟踪标签‘（见表一）上填写开封时间， 然后检查湿度指示卡，如图2,如果发现HIC卡显示值 ≧30%为粉红色,表示IC已吸湿气 则此料必须烘烤后 才能使用烘烤条件见供货商说明或JEDEC J-STD- 033A 的表4-1和表4-2注意：粘有MSDs 跟踪标签 的防潮袋必须保存到湿度敏感元件用完为止) 图2 : 湿度指示卡2.3.5 产线相关人员每四小时检查温湿敏感元件一次 ，确保所有的元件没有过期,IPQC也应作不定期的检 查。

如果生产线上的温湿敏感元件暴露在空气中超 过规定的时间,必须烘烤过才能使用暴露期限见供 货商的说明或参考下表二表(二)湿度等级及相应的暴露期限 2.3.6 如果生产线短时间停止使用MSDs到不超过其 暴露失效期，应将其放入相对湿度小于10%的防潮箱 里(有条件)2.3.7 凡是开封后未使用完的湿敏元件，超过其暴 露失效期后在上线前一定要经过烘烤，如果长时间 内不使用，还要用真空袋加干燥剂和HIC卡重新包装 2.3.8 一旦已烘烤的防潮包装料再次开封, 同样要填 写’湿度敏感元件跟踪标签’(见表一). 2.4 将防潮元件从其它掉落的物料中分类出来，然后 全部烘烤后再利用 2.5 烘烤条件如果在防潮包装袋上供货商提供烘烤说明，则 按说明烘烤需要烘烤的湿度敏感元件或防潮元件清 单，否则参考表 ‘IPC/JEDEC J-STD-033A’中的表 4-1和4-2的要求进行烘烤 2.6 由于不同的车间环境因素暴露期限将会改变IPC/JEDEC J-STD-033A中的表7-1 列出三种不 同温度下湿度范围从5%到90%的情况下的MSDs暴露期 限的参考等效期，该表适合于SMDs是由树脂,联苯或 多功效环氧聚合物。

2.7 IC元件之吸湿与去湿曲线 * 第六章 锡焊机理及可靠性分析 * 1概述 焊接种类:熔焊,压焊,钎焊 电子装配的核心----连接技术:焊接技术 焊接技术的重要性----焊点是元器件与印制电路板电 气连接和机械连接的连接点,焊点 的结构和强度就决定了电子产品 的性能和可靠性. 焊接方法(钎焊技术): （1）手工烙铁焊接 （2）浸焊 （3）波峰焊 （4）再流焊软钎焊定义: 焊接学中,把焊接温度低于450℃的焊接 称为软钎焊,所有焊料为软钎焊料. 软钎焊的特点: （1）钎料熔点低于焊件熔点 （2）加热到钎料熔化,润湿焊件 （3）焊接过程焊件不熔化 （4）焊接过程需要加焊剂(清除氧化层) （5）焊接过程可逆(解焊) 电子焊接---是通过熔融的焊料合金与两个被焊接金属 表面之间生成金属间合金层,从而实现两个被 焊接金属之间电气与机械连接的焊接技术. 。