SMT工藝流程作者：*部門：品質(zhì)保證部,1,目錄,2,目錄,3,SMT的產(chǎn)生,4,SMT是什么？SMT是SurfaceMountTechnology的英文縮寫，中文意思是表面貼裝技術(shù)，是目前電子組裝行業(yè)里最流行的一種技術(shù)和工藝，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的產(chǎn)生和應(yīng)用背景-電子產(chǎn)品追求小型化，以前使用的通孔插件元件已無法縮小-電子產(chǎn)品功能更完整，所采用的集成電路已無穿孔元件，特別是大規(guī)模、高集成IC，不得不采用表面貼片元件-產(chǎn)品批量化，生產(chǎn)自動化，低成本高產(chǎn)量，獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品以迎合顧客需求及加強(qiáng)市場競爭力的需要-電子元件的發(fā)展，集成電路(IC)的開發(fā)，半導(dǎo)體材料的多元應(yīng)用,SMT與THT的區(qū)別,5,SMT與THT的區(qū)別SMT:surfacemountedtechnology(表面貼裝技術(shù)):直接將表面黏著元器件貼裝,焊接到印刷電路板表面規(guī)定位置上的組裝技術(shù)THT：throughholemounttechnology（通孔安裝技術(shù)）通過電子元器件引線，將電子元器件焊接裝配在電路基板規(guī)定的安裝焊接孔位置上的裝聯(lián)技術(shù).,SMT的優(yōu)點(diǎn),6,SMT的優(yōu)點(diǎn)組裝密度高、電子產(chǎn)品體積小、重量輕，貼片元件的體積和重量只有傳統(tǒng)插裝元件的1/10左右，一般采用SMT之后，電子產(chǎn)品體積縮小40%60%，重量減輕60%80%可靠性高、抗震能力強(qiáng)，焊點(diǎn)缺陷率低.高頻特性好，減少了電磁和射頻干擾.易于實(shí)現(xiàn)自動化，提高生產(chǎn)效率，降低成本達(dá)30%50%，節(jié)省材料、能源、設(shè)備、人力、時間、空間等.,SMT常用名詞解釋,7,SMT常用名詞解釋SMT:surfacemountedtechnology(表面貼裝技術(shù)):直接將表面黏著元器件貼裝,焊接到印刷電路板表面規(guī)定位置上的組裝技:術(shù)THT：throughholemounttechnology（通孔安裝技術(shù)）通過電子元器件引線，將電子元器件焊接裝配在電路基板規(guī)定的安裝焊接孔位置上的裝聯(lián)技術(shù).SMD:surfacemounteddevices(表面貼裝組件):外形為矩形片狀圓柱行狀或異形,其焊端或引腳制作在同一平面內(nèi),并適用于表面黏著的電子組件.AOI:automaticopticinspection(自動光學(xué)檢測):是基于光學(xué)原理來對焊接生產(chǎn)中遇到的常見缺陷進(jìn)行檢測的設(shè)備,AOI是新興起的一種新型測試技術(shù),當(dāng)自動檢測時，機(jī)器通過攝像頭自動掃描PCB，采集圖像，測試的焊點(diǎn)與數(shù)據(jù)庫中的合格的參數(shù)進(jìn)行比較，經(jīng)過圖像處理，檢查出PCB上缺陷，并通過顯示器或自動標(biāo)志把缺陷顯示/標(biāo)示出來，供維修人員修整。,SMT常用名詞解釋,8,Reflowsoldering(回流焊):通過重新熔化預(yù)先分配到印刷電路板焊墊上的膏狀錫膏,實(shí)現(xiàn)表面黏著組件端子或引腳與印刷電路板焊墊之間機(jī)械與電氣連接.Wave-soldering(波峰焊):讓插件板的焊接面直接與高溫液態(tài)錫接觸達(dá)到焊接目的，其高溫液態(tài)錫保持一個斜面，并由特殊裝置使液態(tài)錫形成一道道波浪,使預(yù)先裝有元器件的印制板通過焊料波峰，實(shí)現(xiàn)元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機(jī)械與電氣連接.Chip:rectangularchipcomponent(矩形片狀元件):兩端無引線有焊端,外形為薄片矩形的表面黏著元器件.SOP:smalloutlinepackage(小外形封裝):小型模壓塑料封裝,兩側(cè)具有翼形或J形短引腳的一種表面組裝元器件.QFP:Quadflatpack(四邊扁平封裝):四邊具有翼形短引腳,引腳間距:1.00,0.80,0.65,0.50,0.40,0.30mm等的塑料封裝薄形表面組裝集體電路.BGA:Ballgridarray(球形觸點(diǎn)陣列):集成電路的包裝形式其輸入輸出點(diǎn)是在組件底面上按柵格樣式排列的錫球.,SMT基本電子元件,9,基本電子元件特性一覽表,SMT元件封裝,10,封裝(Package):把集成電路裝配為芯片最終產(chǎn)品的過程，它把硅片上的電路管腳，用導(dǎo)線接引到外部接頭處，以便于其它器件連接.即封裝=元件本身的外形和尺寸封裝的影響-電氣性能（頻率、功率等）-元件本身封裝的可靠性-組裝難度和可靠性常見封裝類型QFP:四側(cè)引腳扁平封裝BGA:球形觸點(diǎn)陣列PLCC:帶引線的塑料芯片載體SOP:小外形封裝SOT:小外形晶體管,SMT常見封裝介紹,11,QFP:quadflatpackage四側(cè)引腳扁平封裝,4邊翼形引腳，間距一般為由0.3至1.0mm;引腳數(shù)目有32至360左右;有方形和長方形兩類，視引腳數(shù)目而定.此類器件易產(chǎn)生引腳變形、虛焊和連錫缺陷，貼裝時也要注意方向.,SMT常見封裝介紹,12,BGA:Ballgridarray(球形觸點(diǎn)陣列),SMT常見封裝介紹,13,PLCC:plasticleadedchipcarrier（帶引線的塑料芯片載體）,引腳一般采用J形設(shè)計，16至100腳；間距采用標(biāo)準(zhǔn)1.27mm式,可使用插座.此類器件易產(chǎn)生方向錯、打翻及引腳變形缺陷.,SMT常見封裝介紹,14,SOP:smallOut-Linepackage（小外形封裝），8腳或以上（14腳、16腳、20腳等）的器件.,SMT常見封裝介紹,15,SOT:SmallOutlineTransistor(小外形晶體管),5腳或以下（3腳、4腳）的器件.組裝容易，工藝成熟SOT23封裝最為普遍，其次是SOT143,SMT元件包裝,16,包裝（Packaging）:成形元件為了方便儲存和運(yùn)送的外加包裝.包裝的影響-組裝前的元件保護(hù)能力-貼片質(zhì)量和效率-生產(chǎn)的物料管理常見包裝類型帶式包裝管式包裝盤式包裝,SMT常見包裝介紹,17,帶式包裝(Tape-and-Reel)小元件最常見的包裝形式以帶寬、進(jìn)孔間距和卷帶直徑來區(qū)分常用帶寬：8、12、16、24、32、44、56mm常用卷帶直徑：7、13、15寸需注意元件在卷帶中的位置較穩(wěn)定成熟的供料技術(shù),SMT常見包裝介紹,18,管式包裝常用在SOIC和PLCC包裝上尺寸種類繁多，不規(guī)范包裝材料可以重復(fù)使用容量小，不適合高速生產(chǎn)線，一般利用多管道來彌補(bǔ)不足穩(wěn)定性相對其他包裝形式差,SMT元件包裝介紹,19,盤式包裝(Tray)供體型較大或引腳較易損壞的元件使用，如QFP供料占地較大，尤其是單盤式需要操作工逐個添料，元件方位和質(zhì)量受人的因素影響規(guī)范較管式供料強(qiáng)，高度和平面需注意可供烘烤除濕使用,SMT生產(chǎn)流程,20,SMT生產(chǎn)流程,錫膏印刷,錫膏檢測,高速貼片,多功能貼片,PCB板暫存區(qū),自動光學(xué)檢測,回流焊爐,人工目檢及維修,SMT生產(chǎn)設(shè)備,21,送板機(jī)(Loader)：將空PCB板利用推桿將空PCB板送入印刷機(jī)中同時通過集板箱對雙面板貼裝一個置放位置和送板這樣可相容正反面SMT通過送板機(jī)全自動的將PC板送入錫膏印刷機(jī)中.吸板機(jī)(VacuumLoader)：利用真空(Vacuum)吸力將PCB吸起送入錫膏印刷機(jī)中以便進(jìn)入下一工站同為吸板機(jī)一次可100200PCS這樣可節(jié)省人員置板時間.錫膏印刷機(jī)(SolderPastePrinter):原理將錫膏(SolderPaste)通過鋼板(Stencil)之孔脫膜接觸錫膏而印置于基板之錫墊(PCB板焊盤)上.錫膏檢測儀(SPI:SolderPasteInspection):檢測錫膏印刷是否正確，有無漏印、錯印等現(xiàn)象.貼片機(jī)(PickandPlacementSystem):將SMT零件通過高速機(jī)或泛用機(jī)的抓取頭將其元件抓取或吸取并經(jīng)過辨識零件外形、厚度經(jīng)確認(rèn)OK后將元件按編程之位置貼裝零件按照物料(BOM)之指示依序貼裝完.,SMT生產(chǎn)設(shè)備,22,回焊爐(Reflow):貼片機(jī)將元件貼裝OK后進(jìn)入爐堂內(nèi)通過熱傳導(dǎo)對流及幅射的原理并依照廠商提供的錫膏特性溫度曲線來設(shè)定爐堂溫度將主/被動元件焊接于PCB板上完成SMT制程零件焊接固定作用.自動光學(xué)檢查機(jī)（AOI):運(yùn)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(xì)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.,SMT生產(chǎn)工藝,23,SMT生產(chǎn)工藝-雙面回流焊工藝,SMT生產(chǎn)工藝,24,SMT生產(chǎn)工藝-混合安裝工藝,SMT爐溫曲線的重要性,25,SMT爐溫曲線的重要性：在SMT工藝中回流焊接是核心工藝，是SMT工業(yè)組裝基板上形成焊接點(diǎn)的主要方法.回流焊接工藝的表現(xiàn)形式主要為爐溫曲線，它是指PCB的表面組裝器件上測試點(diǎn)處溫度隨時間變化的曲線,因而爐溫曲線曲線是決定焊接缺陷的重要因素.適當(dāng)設(shè)計爐溫曲線可得到高的良品率及高的可靠度，對爐溫曲線的合理控制，在生產(chǎn)制程中有著舉足輕重的作用.SMT爐溫曲線特性錫膏的特性決定了爐溫曲線的基本特性.不同的錫膏由于助焊劑（Flux）不同的化學(xué)組成，因此它的化學(xué)變化有不同的溫度要求，對爐溫曲線也有不同的要求.一般錫膏供應(yīng)商都提供一個參考爐溫曲線，用戶可在此基礎(chǔ)上根據(jù)自己的產(chǎn)品特性制定一個標(biāo)準(zhǔn)的爐溫曲線SMT爐溫曲線的四個階段:預(yù)熱階段/恒溫階段/回流階段/冷卻階段,SMT爐溫預(yù)熱階段,26,預(yù)熱階段目的是把錫膏中較低熔點(diǎn)的溶劑揮發(fā)走.錫膏中助焊劑的主要成分包括松香，活性劑，黏度改善劑，和溶劑，溶劑的作用主要作為松香的載體和保證錫膏的儲藏時間.預(yù)熱階段要控制升溫斜率，太高的升溫速度會造成元件的熱應(yīng)力沖擊，損傷元件或減低元件性能和壽命，還會會造成錫膏的塌陷，引起短路的危險.,SMT爐溫恒溫階段,27,恒溫階段一個目的是使整個PCB板都能達(dá)到均勻的溫度,減少進(jìn)入回流區(qū)的熱應(yīng)力沖擊,以及其它焊接缺陷如元件翹起、某些大體積元件冷焊等.另一個目的是使焊錫膏中的助焊劑開始發(fā)生活性反應(yīng)，它將清除焊件表面的氧化物和雜質(zhì),增大焊件表面潤濕性能（及表面能）,使得融化的焊錫能夠很好地潤濕焊件表面.恒溫時間和溫度必須很好地控制，既要保證助焊劑能很好地清潔焊面，又要保證助焊劑到達(dá)回流之前沒有完全消耗掉.助焊劑要保留到回流焊階段是必需的,它能促進(jìn)焊錫潤濕過程和防止焊接表面的再氧化,且回流焊接的也多為空氣回流焊,更應(yīng)注意不能在均熱階段把助焊劑消耗光.,SMT爐溫回流階段,28,回流階段溫度繼續(xù)升高越過回流線,錫膏融化并發(fā)生潤濕反應(yīng),開始生成金屬間化合物層,到達(dá)最高溫度,然后開始降溫,落到回流線以下，焊錫凝固.回流區(qū)的最高溫度是由PCB板上的溫度敏感元件的耐溫能力決定的回流區(qū)同樣應(yīng)考慮溫度的上升和下降斜率不能使元件受到熱沖擊,在回流區(qū)的時間應(yīng)該在保證元件完成良好焊接的前提下越短越好,一般為30-60秒最好,過長的回流時間和較高溫度,如回流時間大于90秒,最高溫度過大,會造成金屬間化合物層增厚,影響焊點(diǎn)的長期可靠性.,SMT爐溫冷卻階段,29,冷卻階段好的冷卻過程對焊接的最后結(jié)果也起著關(guān)鍵作用,好的焊點(diǎn)應(yīng)該是光亮的、平滑的.如果冷卻效果不好,會產(chǎn)生很多問題諸如元件翹起、焊點(diǎn)發(fā)暗、焊點(diǎn)表面不光滑以及會造成金屬間化合物層增厚等問題.回流焊必須提供良好的冷卻曲線,既不能過慢造成冷卻不良，又不能太快,造成元件的熱沖擊.理想的冷卻曲線一般和回流曲線成鏡像，越是達(dá)到鏡像關(guān)系，焊點(diǎn)達(dá)到的固態(tài)結(jié)構(gòu)越緊密，焊點(diǎn)的質(zhì)量就越高，結(jié)合完整性就越好.,SMT爐溫曲線如何量測,30,SMT爐溫曲線量測的重要性由前面的介紹我們可以得知,回流焊要想達(dá)到理想的焊接效果就必須有個好的爐溫曲線,這樣才能保證焊接效果滿意,因此如何準(zhǔn)確測量爐溫曲線來反映真實(shí)的回流焊接過程是非常重要的.常用的測量爐溫曲線的方法爐溫測試儀跟隨待測PCB板進(jìn)入回流爐,記錄器上有多個熱偶插口,可連接多根熱偶線,記錄器里存放的溫度數(shù)據(jù),在出爐后，可輸?shù)诫娔X里分析或從打印機(jī)中輸出.,SMT爐溫板制作,31,制作工具及材料測溫儀、熱電偶測溫線、測溫頭、耐高溫膠帶、電烙鐵、高溫錫絲、紅膠、相應(yīng)機(jī)種測溫板等測試點(diǎn)位置選取原則測試點(diǎn)數(shù)量5個以上一個放置在熱容量小的元器件（如0402，空焊盤等）一個放置在中等熱容量的元器件（如功率三極管等）二至三個放置在熱容量大或熱量被屏蔽遮擋的元器件（如接口，BGA，大元件等）雙面板底部需選一測試點(diǎn)對一些易出現(xiàn)問題的元件優(yōu)先作為測試點(diǎn),SMT爐溫板制作,32,測溫線制作采用鎳鉻-鎳鋁熱電偶測溫線每根測溫線長度控制在PCB板長度的2倍,最好不超過1米(理論上短一點(diǎn)好，可以防噪聲干擾與阻抗).測溫線測點(diǎn)端接頭分開后，務(wù)必用點(diǎn)焊機(jī)熔接成一個結(jié)點(diǎn),切勿用扭絞方式.測試點(diǎn)不能出現(xiàn)交叉現(xiàn)象.,SMT爐溫板制作,33,制作步驟領(lǐng)取對應(yīng)型號已貼裝元件的PCB,只要求外型及元件基本完好確定測試點(diǎn)布置方案,標(biāo)明對應(yīng)的測試點(diǎn)序號,一般按流入爐膛內(nèi)的順序號依次排列將制作好的測溫?zé)犭娕季€，依次編號BGA的測試點(diǎn)一般布置二點(diǎn),中心一點(diǎn)、邊緣一點(diǎn),測試點(diǎn)需接觸BGA底部,SMT爐溫板制作,34,制作步驟其它各點(diǎn)依次選取固定好,必須保證熱電偶結(jié)點(diǎn)與被監(jiān)測表面直接、可靠的熱接觸，用于將熱電偶結(jié)點(diǎn)固定到被測表面的材料應(yīng)最少.注意每個測試點(diǎn)的正極、負(fù)極在探點(diǎn)以外不能接觸，剝線時只能剝3-5mm，測試線不能有破損裸露，每個測試點(diǎn)均需在離其5mm左右用膠加固，防止對測試點(diǎn)的拉扯.元件固定方式如下：,SMT爐溫板制作,35,制作步驟制作OK的爐溫板如下圖,SMT爐溫測量,36,爐溫測量在爐溫達(dá)到正常的設(shè)定值時（綠燈亮），并均衡