南京信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計論文作者李興旺學號21324P20系部

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專業(yè)電子組裝技術與設備(通信設備制造)題目SMT生產中產品質量的分析指導教師郭麗彭黎明評閱教師完成時間：2016年5月22日畢業(yè)設計(論文)中文摘要(題目)：SMT生產中產品質量的分析摘要：隨著電子元器件更加的小型化和組裝更加的高密度化，組裝的難度也就越來越大。為了提高產品的性能和使用壽命，滿足客戶的使用需求，盡可能的減少產品出現的缺陷和返修的幾率。在電子產品的生產中進行質量檢測，及時解決在生產環(huán)節(jié)出現的質量缺陷，對提高SMT產品的質量顯得尤為重要。論文首先介紹了SMT生產工藝的流程以及各類品質管理的職責和檢測儀器，進而詳細地對SMT在印刷、貼片、回流焊三個重點環(huán)節(jié)的工藝過程和質量缺陷進行了分析，并對質量缺陷提出了相應的解決措施。關鍵詞：SMT印刷質量貼片質量回流質量質量分析畢業(yè)設計(論文)外文摘要Title:TheAnalysisofProductQualityinSMTProductionAbstract:Astheminiaturizationofelectroniccomponentsmoreandassemblemorehighdensity,andthedifficultyoftheassemblyisbiggerandbigger.Inordertoimproveproductperformanceandservicelife,theuseoftomeetcustomerdemand,asmuchaspossibletoreducetheriskofproductdefectsandrepair.Inelectronicproductsintheproductionofqualityinspection,timelysolvethequalitydefectsintheproductionprocess,toimprovethequalityofSMTproductsisparticularlyimportant.ThispaperfirstlyintroducestheSMTproductiontechnologyprocessandallkindsofdutyofqualitycontrolandtestinginstruments;secondlyanalysistechnologicalprocessandqualitydefectsinthreekeylinksofSMTprinting,pasterandreflow;andthenputsforwardcorrespondingsolvingmeasuresforqualitydefects.keywords:SMT;printingquality;placementquality;reflowquality;qualityanalysis目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1引言 引言自從無線電發(fā)明的哪天起，電子組裝技術就應運而生了。而SMT（surfacemounttechnology）,即表面組裝技術,是電子組裝技術的重要組成部分。SMT作為一種新型的組裝技術，雖然其歷史時間不是很長，但是它卻顯示出了它生命力的強大，它將某些傳統(tǒng)的元器件的體積大小縮小到十分之一左右，實現了電路板貼裝的小型化和高密度，由于成本低，可靠性更高。并且始終把品質放在首要位置，以“零缺陷”為最高目標，不斷對產品進行優(yōu)化，對其使用壽命不斷的提高，因此表面組裝技術在進一步的成熟和完善，慢慢的推動了電子產品的發(fā)展，近幾年來隨著人們神生活水平的提高，電子產品的類型和應用也就更加的廣泛，人們開始更加的注重電子產品的質量和使用壽命。由于電子產品的小型化發(fā)展，貼裝的高密度化，使得傳統(tǒng)的插裝元器件不能夠滿足現在的要求，導致貼裝更加的困難，因此在貼裝的過程之中難免會出現很多的問題，導致產品的不良。產品品質是一個公司的立足之本，是公司的靈魂，因此在表面貼裝的時候更應該注意到每一個牽扯到品質的問題，針對其問題進行分析解決。2SMT生產工藝過程2.1SMT生產線的組成SMT生產線的主要由上板機、印刷機、貼片機、回流爐、下板機組成（如圖1所示）。圖1SMT生產線線體流程圖2.2SMT工藝流程SMT工藝流程包括5個環(huán)節(jié)：印刷、貼裝、回流焊、清洗、檢測，工藝流程如圖2所示。圖2SMT工藝流程簡圖印錫膏將焊膏或貼片膠通過模板印到PCB基板的焊盤上，所用的設備焊膏印刷機，作用為元器件焊接做準備。位于SMT生產線的前端。貼裝將需要的元器件準確貼裝到PCB的指定位置上。所用的設備是貼片機，位于SMT生產線中回流爐的前端，焊膏機的后面。回流焊接通過回流爐使得焊膏融化，使元器件與PCB板牢固粘接在一起。所用設備為回流爐，位于SMT生產線中的貼片機后面。清洗將貼裝好的PCB板上面的焊接殘留物去除。所用設備為清洗機，位置可以不固定，根據需要而定是否加入到線體流程。檢測對PCB板裝配和焊接質量進行的檢測。所用設備顯微鏡、放大鏡、自動光學檢測（AOI）等，位置根據檢測的需要，可以配置在生產線比較適宜的地方。2.3SMT品質管理2.3.1SMT生產中各QC職責根據不同崗位的要求和標準，每個QC負責的項目和所做的測試是不相同的，QC品質人員主要分為以下幾類：定數QC、IPQC、IQC、總QC。（1）定數QC定數QC所需要做的任務的項目比較的多和繁瑣，同時定數QC任務的完成也是接班開線的保證，在生產線切換產品機種或者機型的時候，要事先做好定數板的雙面膠膜的貼制，同時還要去檢查更換的機種機型是否正確，檢驗基板是否使用正確，然后一切確認結束后，貼裝定數板進行位置、方向和部品的正確性檢測是通過定數檢查機進行逐一確認，保證貼裝無誤，如果有不良或者漏貼，偏移，錯料，應該及時的記錄，并且反映給總QC進行審核然后通過當班的線長或者技術人員進行調整，檢查結束后定數模要拿下來存檔，然后確認可視序列號和刻錄的二維碼是否一致，二維碼位置對否正確，系統(tǒng)是否已經切換或者轉機型。（2）IPQC巡視檢驗（IPQC），需要去了解流水線的所有的質量情況，并且可以根據現場發(fā)生的質量問題提出解決的辦法，然后及時的反饋到主管處，因為如果生產計劃比較大就會需要換料，然后這個過程就需要IPQC進行確認物料的正確性，防止換錯料，對BGA或者重要IC要逐一去查看本體保證正確使用，同時對禁止接料的部品還有更換重要部品時需要帶靜電手環(huán)進行監(jiān)督。（3）IQC來料檢驗（IQC），任務是檢測物料的正確性，保證在生產在正常計劃生產時候庫房來料的品質控制，如果缺料需要去截取而當時沒有條形碼，這個就需要IQC進行確認，由他來承擔萬一這個物料生產后出現責任問題。（4）總QC總QC負責管理所有QC，合理妥善地分配各自當天的任務并且對于室內的溫度和濕度進行記錄，如果遇到品質問題，不管是任何操作人員都應該及時的去匯報，記錄下當時的發(fā)現問題的時間，并且向總QC或者生產班長報告，并且協助尋找解決辦法，及時的要向領導反映，然后在爐前跟蹤查看，以保證產品的質量。2.3.2品質檢測的儀器在產品質量的檢測中經常要一些必不可少的儀器予以輔助。在SMT生產線上最常用到的檢查儀器有3D顯微鏡、AOI檢查機、LCR測試儀和X-Ray測試儀。（1）3D顯微鏡3D顯微鏡如圖3所示,主要進行的觀察的就是在焊接的過程中，出現的局部腳翹或連焊，以及電路板上異物觀察，通過顯示頻進項放大，可連續(xù)改變放大率，通常使用50倍觀測。當物體像出現后，配合微調旋鈕直至畫面清晰為止，最后在顯示頻上就可以看到完整的缺陷的放大圖像，然后進行分析處理。（2）AOI檢測系統(tǒng)AOI光學檢測如圖4主要是針對有問題的電路板圖形，進行信息的采集，圖像的分析和檢測判斷，檢測系統(tǒng)用激光或X射線作為檢測光源。圖33D顯微鏡外觀圖圖4AOI檢測系統(tǒng)單機（3）LCR測試儀LCR測試儀如圖5所示，由電源開關夾、顯示面板、測試夾具、控制按鍵區(qū)和具連接口組成。它主要是用來測量電阻、電感、電容的值，首先打開電源，選擇需要測量的元件的類型，接著用夾具夾住元件兩個電極，然后在讀出測量值，最后將讀出的數值與取樣表上的數值進行對比記錄。LCR測試儀使用的時候檢查數據出現異常時，立即通知班長停線進行物料的確認不可隨便觸摸屏幕。注意測試夾具輕拿輕放，不用時放在指定位置。（4）X-Ray測試儀X-Ray測試儀如圖6所示，主要用于BGA圖像3D顯示輔助分析功能，擁有完善的BGA氣泡比例判別功能，清晰顯示出BGA是否不良。圖5LCR測試儀圖6X-Ray測試儀2.3.3SMT品質管理工作的實施

就目前的形勢來看印制電路板正在向高密度多層板的方向發(fā)展，隨著生產工藝的不斷提高，電路板的成本也逐漸的復雜，如果說這種基板在最后工序被檢查出來是有問題的，那么其返修起來的代價是高昂的。所以說我們在生產的過程中就要及時的對其進行嚴格的監(jiān)控把關。為此，線體的操作在接料和更換機型時要慎重，重要部品必須帶靜電手環(huán)，操作本上嚴格的要求自己，時刻以公司的最高利益出發(fā)，對于巡線QC時時刻刻警惕，根據不良品的現象進行分析判斷出可能會出現的問題因素。等到線長調好機器后，在爐前跟蹤至少十塊基板。不停的進行調試改善，直到元器件貼裝的問題得到解決，然后由總QC進行記錄下發(fā)生問題的整個經過和元器件的規(guī)格和解決措施,值得一提的是，對于產生問題很多的時候，要優(yōu)先考慮是來料上或者設計上的問題。然后公司也要根據每一個崗位的需要制定規(guī)范的操作流程，每個操作人員不虛嚴格執(zhí)行，設置監(jiān)督人員進行上線不停監(jiān)督，以此來保證正規(guī)的操作和不必要的操作失誤造成的損失。3SMT印刷質量分析3.1印刷工藝過程焊膏印刷是將需要的網板對裝到印刷機上，等待網板傳輸到待印刷的指定位置，并且固定牢固，然后讓刮刀均勻的滑動，將焊膏填充在PCB板上，待到整個PCB板涂覆完畢，刮刀上升，網板離開PCB板時，焊膏就以掩模圖形脫落到PCB板對應的焊盤上，然后由軌道傳輸到下一道工序，焊膏印刷的基本過程如圖7所示，步驟主要有定位、填充、刮平、釋放、擦網，這樣就算是完成了焊膏在印制板上的印刷，印刷是生產過程中的第一道工藝。圖7焊膏印刷工藝過程圖定位印制電路板進入印刷機內，首先由兩邊軌道夾持和底部支撐進行機械定位，然后光學識別系統(tǒng)對印制電路板和網板進行識別校正，保證網板的開口和印制電路板的焊盤準確對位。（2）填充刮刀帶動錫膏刮過鋼網的圖案區(qū)，在這個過程中，必須讓錫膏滾動和良好的填充，其影響因素和錫膏的粘度、剪切力、顆粒度大小及鋼網的開口設計有關。（3）刮平錫膏由傾斜一定角度的刮刀帶動其滾動形成的壓力填充到鋼網孔中后，多余的錫膏由刮刀刮走并整平。通常，印刷到PCB焊盤上的錫膏厚度主要是由網板厚度決定的。（4）釋放將涂覆好了的錫膏通過網板口轉移到PCB板的焊盤上的過程，通常，網板越薄，焊盤越大（寬），釋放越容易，相反亦然，越好的釋放就會得越好的錫膏外形。（5）擦網將殘留在鋼網底部和網口內的錫膏清除。3.2印刷缺陷及解決措施3.2.1漏銅、印刷不完全（1）現象：漏銅是指在PCB板上的焊盤處有部分沒有被印刷到焊錫膏，呈現出有銅暴露現象如圖8所示。（2）原因：①網板孔堵塞；②分離速度的太慢，分離速度過慢講導致焊膏不能很好的脫模導致印刷不完全；③網板在安裝時偏移；④焊膏滾動性不好。（3）解決方法：①用無纖維紙蘸取無水乙醇張清洗網板，擦拭網板的底面，吹掉殘存在網板孔里面的殘渣；②提高分離的速度；③重新校對網板的位置，根據工藝特定要求設置識別程序；④可以減慢刮刀的速度，讓刮刀上的焊膏能夠充分的填充到網板上。圖8漏銅、印刷不完全圖9連焊圖10焊膏坍塌與模糊3.2.2連焊（1）現象：阻焊膜沒有將焊膏區(qū)別開，在焊盤與焊盤之間有焊錫相連或者局部粘連如圖9所示。（2）原因：①刮刀印刷壓力太導致大焊錫的流動性差；②網板底部不干凈；③焊膏的粘度低；④焊膏印刷的太厚；⑤印刷的次數過多。（3）解決方法:①修改印刷的工藝參數，減小印刷壓力；②開啟清潔網板模式進行清洗網板，通過卷紙蘸取酒精擦拭底部減少底部污垢造成的焊膏粘連；③選擇粘度合適的焊膏；④降低刮刀壓力及速度，降低印刷的間隙在必要的情況下，用酒精洗掉PCB上的焊膏，重新刷一遍；⑤修改印刷次數，達到標準后，然后確認程序并且予以修改調整。3.2.3焊膏坍塌與模糊（1）現象：焊膏印刷不均勻整齊，部分凹陷坍塌如圖10所示。（2）原因：①焊膏的粘度太低；②印刷焊膏厚度過高；③模板不干凈。（3）解決方法:①可以通過改變改變刮刀的速度、焊膏的攪拌速度等來調節(jié)；②選用比較薄的網板，減少印刷壓力、選用較好的刮刀等來調節(jié)；③開啟清潔網板模式進行清洗網板，通過卷紙蘸取酒精擦拭底部減少底部污垢造成的焊膏粘連。3.2.4焊膏印刷偏移（1）現象：焊膏印刷偏移指定的焊盤位置，使得焊膏和焊盤產生錯位如圖11所示。（2）原因分析：①印刷機的反復重復的印刷導致精度變低；②網板位置校對的不準確；③印刷過程中的壓力大；④焊膏機的浮動機構調節(jié)不平衡。（3）解決方法：①更換印刷機有關零部件；②選擇高精度的網板，在校對的時候確認無誤，設置參數，確認無誤后印刷；③降低印刷壓力；④打開印刷機，根據工藝要求標準調節(jié)好浮動機構的平衡度。圖11焊膏印刷偏移圖12焊膏印刷拉尖3.2.5焊膏印刷拉尖（1）現象：在焊膏印刷在焊盤上有局部的尖狀翹起，如圖12所示。（2）原因分析：①離網不良，造成焊膏不容易從網板孔脫離，使得網板反面有焊膏污染；②印刷平面浮動大，會影響到印刷厚度；③網板開口處不平整，焊膏不容易分離造成拉尖，④焊膏粘度太大。（3）解決辦法:①改善印刷后分離速度的速度；②印刷頭在印刷過程中的水平度進行調節(jié)；③按照規(guī)范設計開口的精度；④根據機型需求去選用合適的焊膏。4SMT貼片質量分析4.1貼片工藝過程貼片工序是SMT組裝的第二道工序，所有的表貼元器件都是在這道工序中組裝到PCB上，通常一條線有不同型號的貼片機組合，以提高加工產品的效率。4.1.1貼片工藝流程而在再貼片過程中最重要的就是貼片的過程，其大致分為五個步驟，如圖13所示：基板定位――元件送料――拾取元件――元件定位――貼片。圖13貼片工藝流程圖（1）基板定位PCB板經過貼片機的軌道到達停板位置并且是順利準確穩(wěn)定的停板，以便于接下里的貼片進行，PCB到達貼片位置后通過定位機構來實現機械定位，然后通過PCB相機找到PCB板上的兩個識別點（Mark點），從而計算出貼片的準確位置，進而保證貼片的準確性。（2）元件送料提供貼片時所需的元件，由送料器來完成。送料器種類有：帶式送料器、盤式送料器、管料送料器，散料送料器。（3）拾取元件這個是貼裝頭從送料器順利的吸取元件的過程，與元件的大小、形狀、位置等因素有關。（4）元件定位通過機械或者是光學方式來確定元件的位置，然后機器自動計算與出貼片位置之間的關系，保證貼片的準確性。通過確定元件的幾何中心，確保貼片是元件對應的貼片位置坐標的是元件的中心。（5）貼片貼裝頭拾取元件后吧元件準確、完整的貼放在PCB板上。貼裝頭是貼片機進行取料動作和貼裝的主要部分，通過貼裝頭各個結構之間的良好配合，保證取料、貼片過程的穩(wěn)定性和可靠性。4.1.2貼裝工藝的要求（1）貼裝前要保證所有的物料的正確并且都是按照明細表位號進行上料；（2）上料之后通過系統(tǒng)進行確認料的正確性，保證貼裝出來的元器件是完好的；（3）貼片機報警后，要按照操作頁面的提示根據裝配表確認和焊盤圖形位置居中對齊；（4）生產過程中發(fā)現元器件貼裝位置超出允許偏差范圍時應及時解除報警并停止機器運轉進行修正貼裝坐標，確認后運行。4.1.3定數板、首件試貼檢驗定數板試貼（1）首先是先更改貼片機的程序確認是所需要的機種機型后，查料。通過系統(tǒng)進行查料盤，保證所有的料是否真確。（2）準備一塊相同機型的光板貼上透明膜雙面膠，使得元器件可以準確的貼裝在CB板上。（3）PCB板只經過高速機，不通過中速機，在其中間的過橋處取出定數板，然后交給QC通過飛針放大鏡等儀器對所有的元器件進行檢測是否有錯料、料損、漏貼或者方向錯誤。（4）待的測量完畢后，撕下定數板膜，備用存檔參考，然后進行首件板的貼裝。試貼首件板（1）首先的是調出所有的程序，然后印刷一塊光板進行貼裝，這個光板通過中速機，在爐前過橋被去除，然后由檢驗班長確認重要部品例如BGA、插座、USB接口等是否合格。(2)首件檢驗①檢查項目：a.拿出樣板圖和與元器件的貼裝進行對比；b.查看元器件是否有變形、損壞；c.貼裝位置超出工藝允許范圍，是否需要進一步的校正。②檢驗方法一般元器件直接目檢，高密度元器件可以借助放大鏡、顯微鏡等檢查外觀，重要部品可以通過X-Ray測試儀檢查元件內部是否不良。③檢驗標準按照各企業(yè)標準等其它標準進行檢驗。單面板焊接的流程如圖14所示：圖14SMT單面板焊接工藝流程圖4.2貼片過程中的質量缺陷分析電路板貼裝缺陷，可以從貼裝后體現出來，大致分為料架吸取位置不正確、元件側立、翻件、飛點拋料、立碑和貼偏。4.2.1側立（1）現象：元器件在固定位置上貼裝不標準，偏向某一邊立起，如圖15所示。（2）原因：①一般是由于邊帶的規(guī)格不夠精確導致料槍吸取位置不精確、②元件庫的參數設置不合理、吸嘴磨損堵塞等引起。（3）解決辦法:①更換喂料器，②檢查吸取位置，重新設置調整相應參數。4.2.2翻件（1）現象：元器件不按照正常貼裝要求出現側翻，旋轉等現象如圖16。（2）原因一般是由于料槍的齒輪被邊帶纏住、元件吸取速度過快、料架件供給時候跳動等引起。（3）解決辦法：檢查喂料器棘輪滾動是否通暢，喂料器識別點是否有異物，調整參數使得相機探頭焦距位于元器件幾何中心。4.2.3飛點（1）現象：元器件隨機貼磚，不按照正常位列號，沒有貼裝在固定位置，如圖17所示。（2）原因：吸嘴使用錯誤、料架不通暢、基板定位傳送不精確、元件貼裝速度過快等引起。（3）解決辦法：檢查吸嘴是否使用正確，是否損壞，進行擦拭去除異物，更換料架，查驗基板是否傳送到位，根據需要設置貼片對應參數。圖15側立圖16翻件圖17飛點5SMT回流質量分析5.1回流工藝過程回流焊是SMT組裝工藝的最后一道工藝。回流爐的主要結構有：傳動系統(tǒng)、焊膏回收處理系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。它的作用是焊膏融化，讓元器件與PCB板粘裝在一起的生產設備。5.1.1回流溫度曲線在回流工藝中，在不損傷元件的前提下加熱使得裝配達到焊接的適當溫度。溫度曲線包含預熱、恒溫、回流和冷卻四個階段，通過作溫度曲線的設備來確定工藝設定?；亓骱附忧€圖如圖18所示。（1）預熱階段：升溫讓焊膏中熔點較低的溶劑揮發(fā)，防止太高的升溫速度損傷元件。（2）恒溫階段：使助焊劑發(fā)生活性反應，清除異物，增大焊件表面濕潤性能，保證助焊劑回流前沒有全部損耗。（3）回流階段：溫度繼續(xù)升高過回流線，讓焊膏融化生成金屬化合物層，然開始降溫，凝固焊膏。（4）冷卻階段：確保焊盤焊點可以凝結。圖18標準回流焊接溫度曲線5.2回流缺陷及解決措施5.2.1橋連（1）現象：局部有過多的焊料，在焊接前形成焊料橋，在固話前在兩個引腳之間沒能分離如圖9所示。（2）原因：可能是PCB板上面的細間距的焊盤制作設計的有問題；印刷過后焊膏成型效果差，出現部分塌陷或者焊膏太多；貼片壓力太大，也會促使焊膏擠出過多；在回流的過程中如果升溫速率過快也會出現。（3）解決措施：在印刷前應嚴格按照規(guī)定設計制作的模板使用，在印刷階段出過出現立即停止印刷按照印刷工藝要求進行調試，然后取出橋連的電路板進行用針進行挑撥開連接處、貼片時定期進行檢查分析，回流焊時嚴格控制升溫的速率和基板的傳送時間，去避免橋接隱患。圖19橋連圖20空洞5.2.2空洞（1）現象：焊點中所出現的一些吹空或者針孔如圖20所示。（2）原因：一般情況下是焊接工藝和焊接材料產生的的影響，在預熱階段，預熱的時間短溫度低，會促使焊膏中的溶劑在硬化前不能及時的溢出。（3）解決措施：首先在用焊膏的時候一定要選擇合適的助焊劑的焊膏，還有必須設置出合理可行的溫度曲線圖。5.2.3表面裂紋（1）現象：焊點隨著溫度的升高產生應力應變，組織弱化后可能產生，如圖21。（2）原因：溫度太高，冷卻時的速度快；焊材、銅箔及元器件之間的熱膨脹系數差較大，焊接過程中受熱產生較大的應力。（3）解決措施：保持印制PCB板清潔，防止元器件的引腳氧化，根據溫度曲線的標注控制好焊接時間和溫度，并且控制好適當的冷卻速度；控制材料公益性。圖21表面裂痕圖22立碑5.2.4立碑（曼哈頓現象）（1）現象：沒有引腳的元器件一端被提起，而且樹立在另外一端之上如圖22所示。（2）原因：主要是印刷過程中焊錫印刷偏移或者焊盤不上錫，貼裝的時候元器件的位置偏移規(guī)定位置，焊盤元件布局設計不合理，回流過程中元器件的兩端受熱不均勻同步等原因。（3）解決措施：保證焊盤的清潔，印刷時不要出現偏位，在加熱時要考慮加熱時間，是水平方向的加熱溫度均衡地分布，保證元件兩端同時進入到回流焊限線，焊盤上的