SMT工程师必备基础rom.docx

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1、SMT工工程师必必备基础础SMT基基础课一一、传统统制程简简介传统统穿孔式式电子组组装流程程乃是将将组件之之引脚插插入PCCB的导导孔固定定之后，利利用波峰峰焊(WWavee Sooldeerinng)的的制程，如如图一所所示，经经过助焊焊剂涂布布、预热热、焊锡锡涂布、检检测与清清洁等步步骤而完完成整个个焊接流流程。图一.波峰焊焊制程之之流程二二、表面面黏着技技术简介介由于电电子工业业之产品品随着时时间和潮潮流不断断的将其其产品设设计成短短小轻便便，相对对地促使使各种零零组件的的体积及及重量愈愈来愈小小，其功功能密度度也相对对提高，以以符合时时代潮流流及客户户需求，在在此变迁迁影响下下，表面面

2、黏着组组件即成成为PCCB上之之主要组组件，其其主要特特性是可可大幅节节省空间间，以取取代传统统浸焊式式组件(Duaal IIn LLinee Paackaage；DIPP).表表面黏着着组装制制程主要要包括以以下几个个主要步步骤: 锡膏印印刷、组组件置放放、回流流焊接.其各步步骤概述述如下：锡膏印印刷(SStenncill Prrinttingg)：锡锡膏为表表面黏着着组件与与PCBB相互连连接导通通的接着着材料，首首先将钢钢板透过过蚀刻或或雷射切切割后，由由印刷机机的刮刀刀(sqqueeegeee)将锡锡膏经钢钢板上之之开孔印印至PCCB的焊焊垫上，以以便进入入下一步步骤。组组件置放放(C

3、oompoonennt PPlaccemeent)：组件件置放是是整个SSMT制制程的主主要关键键技术及及工作重重心，其其过程使使用高精精密的自自动化置置放设备备，经由由计算机机编程将将表面黏黏着组件件准确的的置放在在已印好好锡膏的的PCBB的焊垫垫上。由由于表面面黏着组组件之设设计日趋趋精密，其其接脚的的间距也也随之变变小，因因此置放放作业的的技术层层次之困困难度也也与日俱俱增。回回流焊接接(Reefloow SSoldderiing)：回流流焊接是是将已置置放表面面黏着组组件的PPCB，经经过回流流炉先行行预热以以活化助助焊剂，再再提升其其温度至至1833使锡膏膏熔化，组组件脚与与PCBB

4、的焊垫垫相连结结，再经经过降温温冷却，使使焊锡固固化，即即完成表表面黏着着组件与与PCBB的接合合。三. SMMT设备备简介11.SStenncill Prrinttingg: MPMM30000 / MPPM20000 / PPV2.Commponnentt Pllaceemennt: FUUJI ( CCP6443E / CCP7442MEE & QP2242EE / QP3341EE ) 3.Reefloow SSoldderiing: FFURUUKAWWA( XN-4255PHGG / XN-4455PZ / XXN-6551PZZ ) ETTC4110, ETCC4111.四. S

5、SMT 常用名名称解释释 SMMT : suurfaace mouunteed ttechhnollogyy (表表面贴装装技术):直接接将表面面黏着元元器件贴贴装,焊焊接到印印刷电路路板表面面规定位位置上的的组装技技术. SMDD : surrfacce mmounntedd deevicces (表面面贴装组组件): 外形形为矩形形片状,圆柱行行状或异异形,其其焊端或或引脚制制作在同同一平面面内,并并适用于于表面黏黏着的电电子组件件.Reefloow ssoldderiing (回流流焊接):通过过重新熔熔化预先先分配到到印刷电电路板焊焊垫上的的膏状锡锡膏,实实现表面面黏着组组件端子子或引

6、脚脚与印刷刷电路板板焊垫之之间机械械与电气气连接.Chiip : reectaanguularr chhip commponnentt (矩矩形片状状元件): 两两端无引引线,有有焊端,外形为为薄片矩矩形的表表面黏着着元器件件.SOOP : smmalll ouutliine pacckagge(小小外形封封装): 小型型模压塑塑料封装装,两侧侧具有翼翼形或JJ形短引引脚的一一种表面面组装元元器件.QFPP : quaad fflatt paack (四边边扁平封封装): 四边边具有翼翼形短引引脚,引引脚间距距:1.00,0.880,00.655,0.50,0.440,00.300mm等等的塑

7、料料封装薄薄形表面面组装集集体电路路.BGGA : Baall griid aarraay (球栅列列阵): 集成成电路的的包装形形式，其其输入输输出点是是在组件件底面上上按栅格格样式排排列的锡锡球。五. 组组件包装装方式.料条(maggaziine/stiick)(装运运管) - 主主要的组组件容器器：料条条由透明明或半透透明的聚聚乙烯(PVCC)材料料构成，挤挤压成满满足现在在工业标标准的可可应用的的标准外外形。料料条尺寸寸为工业业标准的的自动装装配设备备提供适适当的组组件定位位与方向向。料条条以单个个料条的的数量组组合形式式包装和和运输。托盘(tray) - 主要的组件容器：托盘由碳粉或

8、纤维材料制成，这些材料基于专用托盘的最高温度率来选择的。设计用于要求暴露在高温下的组件(潮湿敏感组件)的托盘具有通常150C或更高的耐温。托盘铸塑成矩形标准外形，包含统一相间的凹穴矩阵。凹穴托住组件，提供运输和处理期间对组件的保护。间隔为在电路板装配过程中用于贴装的标准工业自动化装配设备提供准确的组件位置。托盘的包装与运输是以单个托盘的组合形式，然后堆迭和捆绑在一起，具有一定刚性。一个空盖托盘放在已装组件和堆迭在一起的托盘上。带卷(tape-and-reel) - 主要组件容器：典型的带卷结构都是设计来满足现代工业标准的。有两个一般接受的覆盖带卷包装结构的标准。EIA-481应用于压纹结构(e

9、mbossed)，而EIA-468 应用于径向引线(radial leaded)的组件。到目前为止，对于有源(active)IC的最流行的结构是压纹带 (embossed tape).六. 为为什幺在在表面贴贴装技术术中应用用免清洗洗流程？1.生产过过程中产产品清洗洗后排出出的废水水，带来来水质、大大地以至至动植物物的污染染。 22.除除了水清清洗外，应应用含有有氯氟氢氢的有机机溶剂(CFCC&HCCFC)作清洗洗，亦对对空气、大大气层进进行污染染、破坏坏。 33.清清洗剂残残留在机机板上带带来腐蚀蚀现象，严严重影响响产品质质素。 4.减低清清洗工序序操作及及机器保保养成本本。 55.免免清洗

10、可可减少组组板(PPCBAA)在移移动与清清洗过程程中造成成的伤害害。仍有有部分组组件不堪堪清洗。 6.助焊剂剂残留量量已受控控制，能能配合产产品外观观要求使使用，避避免目视视检查清清洁状态态的问题题。 77.残残留的助助焊剂已已不断改改良其电电气性能能，以避避免成品品产生漏漏电，导导致任何何伤害。 8.免洗流流程已通通过国际际上多项项安全测测试，证证明助焊焊剂中的的化学物物质是稳稳定的、无无腐蚀性性的正确的的温度曲曲线将保保证高品品质的焊焊接锡点点。 在使用用表面贴贴装元件件的印刷刷电路板板(PCCB)装装配中，要要得到优优质的焊焊点，一一条优化化的回流流温度曲曲线是最最重要的的因素之之一。

11、温温度曲线线是施加加于电路路装配上上的温度度对时间间的函数数，当在在笛卡尔尔平面作作图时，回回流过程程中在任任何给定定的时间间上，代代表PCCB上一一个特定定点上的的温度形形成一条条曲线。 几个个参数影影响曲线线的形状状，其中中最关键键的是传传送带速速度和每每个区的的温度设设定。带带速决定定机板暴暴露在每每个区所所设定的的温度下下的持续续时间，增增加持续续时间可可以允许许更多时时间使电电路装配配接近该该区的温温度设定定。每个个区所花花的持续续时间总总和决定定总共的的处理时时间。 每个区区的温度度设定影影响PCCB的温温度上升升速度，高高温在PPCB与与区的温温度之间间产生一一个较大大的温差差。

12、增加加区的设设定温度度允许机机板更快快地达到到给定温温度。因因此，必必须作出出一个图图形来决决定PCCB的温温度曲线线。接下下来是这这个步骤骤的轮廓廓，用以以产生和和优化图图形。 在开始始作曲线线步骤之之前，需需要下列列设备和和辅助工工具：温温度曲线线仪、热热电偶、将将热电偶偶附着于于PCBB的工具具和锡膏膏参数表表。可从从大多数数主要的的电子工工具供应应商买到到温度曲曲线附件件工具箱箱，这工工具箱使使得作曲曲线方便便，因为为它包含含全部所所需的附附件(除除了曲线线仪本身身)。 现在许许多回流流焊机器器包括了了一个板板上测温温仪，甚甚至一些些较小的的、便宜宜的台面面式炉子子。测温温仪一般般分为

13、两两类：实实时测温温仪，即即时传送送温度/时间数数据和作作出图形形；而另另一种测测温仪采采样储存存数据，然然后上载载到计算算机。 热电偶偶必须长长度足够够，并可可经受典典型的炉炉膛温度度。一般般较小直直径的热热电偶，热热质量小小响应快快，得到到的结果果精确。 有几种方法将热电偶附着于PCB，较好的方法是使用高温焊锡如银/锡合金，焊点尽量最小。另一种可接受的方法，快速、容易和对大多数应用足够准确，少量的热化合物(也叫热导膏或热油脂)斑点覆盖住热电偶，再用高温胶带(如Kapton)粘住。 还有一种方法来附着热电偶，就是用高温胶，如氰基丙烯酸盐粘合剂，此方法通常没有其它方法可靠。 附着的位置也要选择

14、，通常最好是将热电偶尖附着在PCB焊盘和相应的元件引脚或金属端之间。(图一、将将热电偶偶尖附着着在PCCB焊盘盘和相应应的元件件引脚或或金属端端之间) 锡膏膏特性参参数表也也是必要要的，其其包含的的信息对对温度曲曲线是至至关重要要的，如如：所希希望的温温度曲线线持续时时间、锡锡膏活性性温度、合合金熔点点和所希希望的回回流最高高温度。 开始之前，必须理想的温度曲线有个基本的认识。理论上理想的曲线由四个部分或区间组成，前面三个区加热、最后一个区冷却。炉的温区越多，越能使温度曲线的轮廓达到更准确和接近设定。大多数锡膏都能用四个基本温区成功回流。(图二、理论上理想的回流曲线由四个区组成，前面三个区加热

15、、最后一个区冷却) 预热区，也叫斜坡区，用来将PCB的温度从周围环境温度提升到所须的活性温度。在这个区，产品的温度以不超过每秒25C速度连续上升，温度升得太快会引起某些缺陷，如陶瓷电容的细微裂纹，而温度上升太慢，锡膏会感温过度，没有足够的时间使PCB达到活性温度。炉的预热区一般占整个加热通道长度的2533%。 活性区，有时叫做干燥或浸湿区，这个区一般占加热通道的3350%，有两个功用，第一是，将PCB在相当稳定的温度下感温，允许不同质量的元件在温度上同质，减少它们的相当温差。第二个功能是，允许助焊剂活性化，挥发性的物质从锡膏中挥发。一般普遍的活性温度范围是120150C，如果活性区的温度设定太

16、高，助焊剂没有足够的时间活性化，温度曲线的斜率是一个向上递增的斜率。虽然有的锡膏制造商允许活性化期间一些温度的增加，但是理想的曲线要求相当平稳的温度，这样使得PCB的温度在活性区开始和结束时是相等的。市面上有的炉子不能维持平坦的活性温度曲线，选择能维持平坦的活性温度曲线的炉子，将提高可焊接性能，使用者有一个较大的处理窗口。 回流区，有时叫做峰值区或最后升温区。这个区的作用是将PCB装配的温度从活性温度提高到所推荐的峰值温度。活性温度总是比合金的熔点温度低一点，而峰值温度总是在熔点上。典型的峰值温度范围是205230C，这个区的温度设定太高会使其温升斜率超过每秒25C，或达到回流峰值温度比推荐的

17、高。这种情况可能引起PCB的过分卷曲、脱层或烧损，并损害元件的完整性。 今天，最普遍使用的合金是Sn63/Pb37，这种比例的锡和铅使得该合金共晶。共晶合金是在一个特定温度下熔化的合金，非共晶合金有一个熔化的范围，而不是熔点，有时叫做塑性装态。本文所述的所有例子都是指共晶锡/铅，因为其使用广泛，该合金的熔点为183C。 理想的冷却区曲线应该是和回流区曲线成镜像关系。越是靠近这种镜像关系，焊点达到固态的结构越紧密，得到焊接点的质量越高，结合完整性越好。 作温度曲线的第一个考虑参数是传输带的速度设定，该设定将决定PCB在加热通道所花的时间。典型的锡膏制造厂参数要求34分钟的加热曲线，用总的加热通道

18、长度除以总的加热感温时间，即为准确的传输带速度，例如，当锡膏要求四分钟的加热时间，使用六英尺加热通道长度，计算为：6 英尺 4 分钟 = 每分钟 1.5 英尺 = 每分钟 18 英寸。 接下来必须决定各个区的温度设定，重要的是要了解实际的区间温度不一定就是该区的显示温度。显示温度只是代表区内热敏电偶的温度，如果热电偶越靠近加热源，显示的温度将相对比区间温度较高，热电偶越靠近PCB的直接通道，显示的温度将越能反应区间温度。明智的是向炉子制造商咨询了解清楚显示温度和实际区间温度的关系。本文中将考虑的是区间温度而不是显示温度。表一列出的是用于典型PCB装配回流的区间温度设定。表一、典型PCB回流区间

19、温度设定 区间区间温度设定区间末实际板温预热210C(410F)140C(284F)活性177C(350F)150C(302F)回流250C(482C)210C(482F) 速度和温度确定后，必须输入到炉的控制器。看看手册上其它需要调整的参数，这些参数包括冷却风扇速度、强制空气冲击和惰性气体流量。一旦所有参数输入后，启动机器，炉子稳定后(即，所有实际显示温度接近符合设定参数)可以开始作曲线。下一部将PCB放入传送带，触发测温仪开始记录数据。为了方便，有些测温仪包括触发功能，在一个相对低的温度自动启动测温仪，典型的这个温度比人体温度37C(98.6F)稍微高一点。例如，38C(100F)的自动触

20、发器，允许测温仪几乎在PCB刚放入传送带进入炉时开始工作，不至于热电偶在人手上处理时产生误触发。 一旦最初的温度曲线图产生，可以和锡膏制造商推荐的曲线或图二所示的曲线进行比较。首先，必须证实从环境温度到回流峰值温度的总时间和所希望的加热曲线居留时间相协调，如果太长，按比例地增加传送带速度，如果太短，则相反。 下一步，图形曲线的形状必须和所希望的相比较(图二)，如果形状不协调，则同下面的图形(图三六)进行比较。选择与实际图形形状最相协调的曲线。应该考虑从左道右(流程顺序)的偏差，例如，如果预热和回流区中存在差异，首先将预热区的差异调正确，一般最好每次调一个参数，在作进一步调整之前运行这个曲线设定

21、。这是因为一个给定区的改变也将影响随后区的结果。我们也建议新手所作的调整幅度相当较小一点。一旦在特定的炉上取得经验，则会有较好的感觉来作多大幅度的调整。图三、预热不足或过多的回流曲线图四、活性区温度太高或太低图五、回流太多或不够图六、冷却过快或不够 当最后的曲线图尽可能的与所希望的图形相吻合，应该把炉的参数记录或储存以备后用。虽然这个过程开始很慢和费力，但最终可以取得熟练和速度，结果得到高品质的PCB的高效率的生产。理解锡锡膏的回回流过程程当锡膏至至于一个个加热的的环境中中，锡膏膏回流分分为五个个阶段， 1.首首先，用用于达到到所需粘粘度和丝丝印性能能的溶剂剂开始蒸蒸发，温温度上升升必需慢慢(

22、大约约每秒22-3 C)，以限限制沸腾腾和飞溅溅，防止止形成小小锡珠，还还有，一一些组件件对内部部应力比比较敏感感，如果果组件外外部温度度上升太太快，会会造成断断裂。 2.助助焊剂活活跃，化化学清洗洗行动开开始，水水溶性助助焊剂和和免洗型型助焊剂剂都会发发生同样样的清洗洗行动，只只不过温温度稍微微不同。将将金属氧氧化物和和某些污污染从即即将结合合的金属属和焊锡锡颗粒上上清除。好好的冶金金学上的的锡焊点点要求清洁的表面面。 33.当温温度继续续上升，焊焊锡颗粒粒首先单单独熔化化，并开开始液化化和表面面吸锡的的过程。这这样在所所有可能能的表面面上覆盖盖，并开开始形成成锡焊点点。 44.这个个阶段最

23、最为重要要，当单单个的焊焊锡颗粒粒全部熔熔化后，结结合一起起形成液液态锡，这这时表面面张力作作用开始始形成焊焊脚表面面，如果果组件引引脚与PPCB焊焊盘的间间隙超过过4mill，则极极可能由由于表面面张力使使引脚和和焊盘分分开，即即造成锡锡点开路路。 55.冷却却阶段，如如果冷却却快，锡锡点强度度会稍微微大一点点，但不不可以太太快而引引起组件件内部的的温度应应力。 回流流焊接要要求总结结：重要要的是有有充分的的缓慢加加热来安安全地蒸蒸发溶剂剂，防止止锡珠形形成和限限制由于于温度膨膨胀引起起的组件件内部应应力，造造成断裂裂痕可靠靠性问题题。其次次，助焊焊剂活跃跃阶段必必须有适适当的时时间和温温度

24、，允允许清洁洁阶段在在焊锡颗颗粒刚刚刚开始熔熔化时完完成。时时间温度度曲线中中焊锡熔熔化的阶阶段是最最重要的的，必须须充分地地让焊锡锡颗粒完完全熔化化，液化化形成冶冶金焊接接，剩余余溶剂和和助焊剂剂残余的的蒸发，形形成焊脚脚表面。此此阶段如如果太热热或太长长，可能能对组件件和PCCB造成成伤害。锡锡膏回流流温度曲曲线的设设定，最最好是根根据锡膏膏供货商商提供的的资料进进行，同同时把握握组件内内部温度度应力变变化原则则，即加加热温升升速度小小于每秒秒2-33 CC，和冷冷却温降降速度小小于5 C。PPCB装装配如果果尺寸和和重量很很相似的的话，可可用同一一个温度度曲线。重重要的是是要经常常甚至每

25、每天检测测温度曲曲线是否否正确。SMT焊焊膏印刷刷的质量量控制 摘要：表面安安装工艺艺流程的的关键工工序之一一就是焊焊膏印刷刷。其控控制直接接影响着着组装板板的质量量。通过过对焊膏膏的特性性、模板板设计制制造、以以及印刷刷设备工工艺参数数的优化化设定等等方面，对对焊膏印印刷质量量的控制制作初步步探讨。关关键词：焊膏 模板 印刷机机 刮刀刀焊膏印印刷工艺艺是SMMT的关关键工艺艺，其印印刷质量量直接影影响印制制板组装装件的质质量，尤尤其是对对含有00.655mm以以下引脚脚细微间间距的IIC器件件贴装工工艺，对对焊膏印印刷的要要求更高高。而这这些都要要受到焊焊膏印刷刷机的功功能、模模板设计计和选

26、用用、焊膏膏的选择择以及由由实践经经验所设设定的参参数的控控制。本本文就这这些方面面论述一一下如何何控制焊焊膏印刷刷质量。1、 焊膏要求 1、1良好的印刷性焊膏的粘度与颗粒大小是其主要性能。焊膏的粘度过大，易造成焊膏不容易印刷到模板开孔的底部，而且还会粘到刮刀上。焊膏的粘度过代，则不容易控制焊膏的沉积形状，印刷后会塌陷，这样较易产生桥接，同时粘度过代在使用软刮刀或刮刀压力较大时，会使焊膏从模板开孔被刮走，从而形成凹型焊膏沉积，使焊料不足而造成虚焊。焊膏粘度过大一般是由于配方原因。粘度过低则可以通过改变印刷温度和刮刀速度来调节，温度和刮刀速度降低会使焊膏粒度增大。通常认为对细间距印刷焊膏最佳粘度

27、范围是800pas1300pas，而普通间距常用的粘度范围是500 pas900 pas。焊膏的颗粒形状，直径大小及其均匀性也影响其印刷性能。一般焊膏颗粒为圆球形，直径约为模板开口尺寸的1/5，而且颗粒的直径应均匀一致，其最大尺寸与最小尺寸的颗粒数不应超过10%，这样才能提高印刷的均匀性和分辨率。我们可以从表1中了解焊膏的选择与器件间距的相应关系。表1 焊膏的选择与器件间距的关系焊膏尺寸范围（um） 目数 器件间距75-45 -200/+325 0.60-1.3045-25 -325/+500 0.40-0.6035-25 -400/+500 0.20-0.4020 -500 0.2 1、2

28、良好的粘结性焊膏的粘结性除与焊膏颗粒、直径大小有关外，主要取决于焊膏中助焊剂系统的成分以及其它的添加剂的配比量。焊膏良好的粘结性使其印刷时对焊盘的粘附力大于模板开口侧面的粘附力，使焊膏牢固的粘附在焊盘上，改善脱模性，粘接性好且能保持足够的时间，可使元件贴装时减少飞片或掉片。 1、3 良好的焊接性用于印刷的焊膏，典型金属含量为90%。焊膏的焊球必须符合无氧化物等级，即氧化物含量0.1%，包括表面吸附氧在内的氧化物总含理=30MMHz)后者则则是较低低频的部部分(30MMHz). 所所以不能能只注意意高频而而忽略低低频的部部分.一一个好的的EMII/EMMC设计计必须一一开始布布局时就就要考虑虑到

29、器件件的位置置, PPCB迭迭层的安安排, 重要联联机的走走法, 器件的的选择等等, 如如果这些些没有事事前有较较佳的安安排, 事后解解决则会会事倍功功半, 增加成成本. 例如时时钟产生生器的位位置尽量量不要靠靠近对外外的连接接器, 高速信信号尽量量走内层层并注意意特性阻阻抗匹配配与参考考层的连连续以减减少反射射, 器器件所推推的信号号之斜率率(sllew ratte)尽尽量小以以减低高高频成分分, 选选择去耦耦合(ddecooupllingg/byypasss)电电容时注注意其频频率响应应是否符符合需求求以降低低电源层层噪声. 另外外, 注注意高频频信号电电流之回回流路径径使其回回路面积积尽量小小(也就就是回路路阻抗lloopp immpeddancce尽量量小)以以减少辐辐射. 还