表面组装技术SMT基本常识简介48617.pdf

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1、 基础知识 SMT 基础知识 SMT(Surface Mounted Technology)是目前电子组装行业最流行的技术和工艺。SMT 有什么特点:电子产品组装密度高，体积小，重量轻。贴片元器件的体积和重量只有传统插件的 1/10 左右。一般采用 SMT后，电子产品体积会缩小 40%60%，重量会减轻 60%80%。可靠性高，抗振能力强。焊点不良率低。良好的高频特性。减少了电磁和射频干扰。易于实现自动化，提高生产效率。成本降低 30%-50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。为什么要用 SMT:电子产品追求小型化。过去用的打孔插件，并不能减少电子产品的功能，让电子产品更齐全。所用的集成电

2、路(IC)没有冲压元件，特别是大规模、高集成度的 IC，不得不采用表面贴装元件，进行批量生产和自动化。制造商应以低成本和高产量生产高质量的产品，以满足客户需求，并加强开发具有市场竞争力的电子元件。随着集成电路(IC)的发展和半导体材料的多种应用，电子技术革命势在必行，追逐 SMT 工艺流程的国际潮流双面组装工艺 A:来料检验、PCB 的 A 面丝印焊膏(点胶)、烘干(固化)、A面回流焊、清洗、翻板、PCB 的 B 面丝印焊膏(点胶)、烘干和回流焊(B:来料检验、PCB 的 A 面丝印焊膏(点胶)、烘烤(固化 适用于 PCB 板 A 面回流焊和 B 面波峰焊。在组装在 PCB B 侧的 SMD中

3、，当只有 SOT 或 SOIC(28)引脚在下方时，应采用这种工艺。助焊剂产品的基本知识。表面贴装用助焊剂的要求:残留在基板上的助焊剂残渣具有一定的化学活性，热稳定性好，润湿性好，能促进焊料的膨胀，对基板无腐蚀性，可清洗性好的氯含量在 0.2%(W/W)以下。二。通量的作用。焊接过程:预热/开始熔化焊料/形成焊料合金/形成焊点/固化焊料。作用:辅助传热/去除氧化物/减少表面力/防止再氧化。描述:溶剂蒸发/被加热，助焊剂覆盖基板和焊料。表面，使传热均匀/释放活化剂与基板表面的离子氧化物反应，去除氧化膜/使熔融焊料的表面力变小，润湿良好/覆盖高温焊料表面，控制氧化提高焊点质量。三。助焊剂的物理特性

4、助焊剂的物理特性主要是指与焊接性能有关的熔点、沸点、软化点、玻璃化温度、蒸汽压、表面力和粘度。混溶性等。四。焊剂残渣引起的问题及对策。助焊剂残留带来的问题对基板有一定的腐蚀性，导电性降低。不导电固体的迁移或短路，例如侵入部件的接触部分，将导致粘合不良的过量树脂残留。粘附灰尘和杂物会影响产品的可靠性。使用合适熔剂的原因及对策，其活化剂活性适中。使用焊接后能形成保护膜的助焊剂。焊接后使用无树脂残留的助焊剂。焊接后使用低固体含量免清洗助焊剂进行清洗。v.-S-S-571 e 中规定的焊剂分类代码。助焊剂类型S 固体中度(无助焊剂)R 松香助焊剂 RMA 弱活性松香助焊剂 RA 活性松香或树脂助焊剂

5、AC 不含松香或树脂的助焊剂美国合成树脂助焊剂分类:SR 非活性合成树脂、松香 SMAR 中度活性合成树脂、松香 SAR 活性合成树脂、松香 SSAR 极活性合成树脂、松香 VI。熔剂喷涂方法及工艺因素喷涂方法有三种:1。超声波喷涂:通过压电陶瓷换能器将频率大于 20KHz 的振荡电能转化为机械能，将助焊剂雾化，通过压力喷嘴喷涂到 PCB 板上。2.丝网密封法:助焊剂由带有细小而高密度小孔的鼓式旋转气刀喷出，产生的喷雾，喷在 PCB 板上。3.压力喷嘴喷涂:用压力和空气直接将助焊剂从喷嘴中喷出。喷涂工艺因素:设置喷嘴孔径、流量、形状、喷嘴间距，避免重叠而影响喷涂的均匀性。设定超声波雾化器的电压

6、，以获得正常的雾化量。喷嘴移动速度的选择，PCB 输送带速度的设定，助焊剂的固含量要设定稳定，并设定相应的喷涂宽度。七。免清洗助焊剂的主要特点:可焊性好，焊点饱满，无焊珠，无桥接等缺陷，导致无毒，无环境污染，操作安全，焊后表面干燥无腐蚀。不粘焊后，具有在线测试能力，对应 SMD 和 PCB 的材料匹配。焊接后具有规定的表面绝缘电阻值(SIR)，适用于焊接工艺(浸焊、发泡、喷涂、涂覆等助焊剂的常见条件及分析等。).1.焊接后 PCB 上留下很多板渍:1。焊接前未预热或预热温度过低(浸焊时时间太短)。2.电路板移动过快(助焊剂未能充分挥发)。3.锡炉的温度不够。4.向锡液中加入抗氧化剂或抗氧化油。

7、5.焊剂涂层过多。6.元件脚与板孔不成比例(孔太大)，导致通量上升。9.长时间不加稀释剂使用助焊剂。二、火:1。波峰炉本身没有气刀，导致焊剂涂层过多，预热时滴落在加热管上。2.气刀角度不对(使助焊剂在 PCB 上分布不均匀)。3.3 上的胶带太多。PCB，胶带被点燃。4.板材移动速度过快(助焊剂未完全挥发，助焊剂滴落)或过慢(导致板材表面热温度过高)。5.工艺问题(PCB 板不好，发热管和 PCB 距离太近)。3.腐蚀(元器件变绿，焊点变黑)1预热不充分(预热温度低，走板速度快)造成助焊剂残留过多，有害物质残留过多)。2使用需要清洗的焊剂，焊后或未清洗时不要清洗。四、连电、漏电(绝缘不良)PC

8、B 设计不合理、布线过密等。PCB 阻焊膜质量差，容易导电。5.漏焊、虚焊和连续焊的焊剂涂敷量过少或不均匀。一些垫子 s 或焊脚严重氧化。PCB 布线不合理(元器件分布不合理)。发泡管堵塞，发泡不均匀，导致 PCB 上助焊剂涂布不均匀。手工浸锡时操作方法不当。链条倾角不合理。波峰不平。6.焊点太亮或焊点不亮。1.这个问题可以通过选择光亮或者暗淡的助焊剂来解决)；2.用过的锡不好(比如锡含量太低)。七。短路 1)锡液引起的短路:A、发生了连续焊接但未检测到。b、锡液未达到正常工作温度，焊点间有“锡丝”桥接。c、焊点之间有细小的锡珠桥接。d、连焊是桥梁。2)PCB 问题:比如 PCB 本身的阻焊膜

9、脱落，导致短路。八、烟味重，味道:1。助焊剂自身问题 A、树脂:如果使用普通树脂，烟雾重 B、溶剂:这里助焊剂使用的溶剂气味或刺鼻气味可能重 C、活化剂:烟雾重且刺鼻 2、排气系统不完善 9、飞溅和锡珠:1)工艺 A、预热温度低(助焊剂溶剂未完全挥发)B、移板速度过快达不到预热。链条倾斜不良，锡液与 PCB 之间有气泡，导致气泡破裂后出现锡珠D，手浸锡时操作方法不当，工作环境潮湿。2)PCB 板的问题 a.板面潮湿，预热不充分，或者 PCB 板的孔设计不合理，导致 PCB 板和锡液之间夹带空气。c、PCB 设计不合理，零件脚太密，导致空气滞留，焊接不良，焊点不充分。板速太慢，导致预热温度过高，

10、助焊剂涂布不均匀。焊盘和元件脚氧化严重，导致吃锡不良，助焊剂涂层太少；PCB 设计不合理，因为 PCB 焊盘和元器件引脚不能完全浸湿；PCB 上元器件排列不合理，影响部分元器件镀锡，助焊剂发泡不良，助焊剂选择不正确，发泡管孔径过大或发泡罐发泡面积过大，气泵气压过低，发泡管出现漏孔或堵塞气孔的情况。稀释剂添加过多造成发泡不均匀，发泡太好，气压过高，发泡面积过小，助焊剂罐中添加的焊剂过多，及时添加的稀释剂过多，造成焊剂浓度过高，有些焊剂颜色不透明。焊剂中加入了少量光敏添加剂，遇光变色，但不影响焊剂的焊接效果和性能；十四。超过 1、80%的 PCB 阻焊膜脱落、剥落或起泡，都是 PCB 制造工艺出现

11、问题造成的。a、清洗不良 B、阻焊膜不良 C、PCB 板与阻焊膜不匹配 D、钻孔时污物进入阻焊膜 E、热风整平时焊锡次数过多 2、焊锡液温度或预热温度过高 3、焊锡次数过多 4、手浸时 PCB 在焊锡液表面的停留时间。IShO3 本文介绍了 dp:“即使最好的焊膏、设备和应用方法也不一定能完全保证可接受的结果。用户必须控制工艺过程和设备变量，以获得良好的印刷质量在表面安装组件的回流焊接中，焊膏用于将表面安装元件的引脚或端子与焊盘连接。有很多变量，比如焊锡膏，丝网印刷机，焊锡膏应用方法，印刷工艺。在印刷焊膏的过程中，将基板放在工作台上，用机械或真空夹紧定位，用定位销或视觉对准。或者丝网或模板用于

12、焊膏印刷。本文将重点研究锡膏印刷的几个关键问题，如模板设计和印刷工艺。印刷工艺及设备在锡膏印刷过程中，印刷机是达到预期印刷质量的关键。目前有两种主要类型的丝网印刷机:实验室用和生产用。每种类型都进一步分类，因为每个公司都希望从实验室和生产类型的印刷机中获得不同的性能水平。例如，一家公司的研发部门(R&D)使用实验室类型制作产品原型，而生产将使用另一种类型。此外，根据产量的不同，生产要求可能会有很大差异。因为无法对激光切割设备进行分类，所以最好选择适合所需应用的丝网印刷机。在手动或半自动印刷机中，焊膏被手动放置在模板/丝网上，而印刷刮板位于模板的另一端。在自动印刷机中，焊膏是自动分配的。在印刷过

13、程中，印刷刮刀向下压在模板上，使得模板的底面接触电路板的顶面。当刮刀通过蚀刻图案区域的整个长度时，焊膏通过模板/丝网中的开口印刷在焊盘上。锡膏沉积后，筛网在刮刀后立即弹开，并返回原位。这个距离由设备设计决定，大约 0.020”0.040”。脱离距离和刮刀压力是与实现良好印刷质量的设备相关的两个重要变量。如果没有，这个过程被称为接触印刷。当使用全金属模板和刮刀时，使用接触印刷。非接触印刷用于柔性丝网。刮板的磨损、压力和硬度决定了印刷质量，应仔细监控。为了获得可接受的印刷质量，刮刀的边缘应该是锋利和直的。刮刀压力低会造成遗漏和毛边，而刮刀压力高或刮刀太软会造成印刷模糊，甚至可能损坏刮刀、模板或丝网

14、。过大的压力还会将焊膏从较宽的开口中挖出来，导致焊脚不足。有两种常见的刮刀类型:橡胶或聚氨酯刮刀和金属刮刀。使用橡胶刮刀时，请使用硬度计硬度为70-90 的刮刀。当使用过大的压力时，渗入模板底部的焊膏可能会产生焊桥，需要频繁擦拭底部。为了防止底部渗透，在印刷过程中，衬垫开口必须提供密封功能。这取决于模板开口壁的粗糙度。金属刮刀也是常用的。随着更紧密间隔的元件的使用，金属刮刀的数量正在增加。它们由不锈钢或黄铜制成，具有扁平的刀片形状，并使用 30 45的印刷角度。一些刮刀涂有润滑材料。因为它们使用的压力较低，不会从孔中挖出锡膏，又因为是金属，不像橡胶刮刀那么容易磨损，所以不需要锋利。它们比橡胶刮

15、刀贵得多，并且可能导致模板磨损。不同刮刀类型的使用在印刷电路组件(PCA)中是有区别的，使用标准组件和近脚组件。每个元件对锡膏量的要求有很大不同。密集间距元件比标准表面贴装元件需要更少的焊料。焊盘面积和厚度控制焊膏的数量。一些工程师使用双厚度模板将适量的焊膏涂在密集的引脚元件和标准表面贴装焊盘上。其他工程师采取了不同的方法-他们使用更经济的金属刮刀，不需要经常锋利。用金属刮刀更容易防止焊膏沉积的变化，但是这种方法需要改进的模板开口设计，以防止密集焊盘上过多的焊膏沉积。这种方法在工业上已经越来越流行，但是使用双厚度印刷的橡胶刮刀还没有消失。模版类型的重要印刷质量变量包括模版孔壁的精度和平滑度。保

16、持模板的宽度和厚度的适当纵横比是很重要的。建议的纵横比为 1.5。这对于防止模板阻塞非常重要。一般来说，如果纵横比小于 1.5，焊膏会残留在开口中。除了纵横比之外，正如 IPC-7525 模板设计指南所建议的，面积比(焊盘面积除以孔壁面积)应该大于 0.66。IPC-7525 可以作为模板设计的良好开端。制孔的工艺过程控制着孔壁的光洁度和精度。制作模板有三种常见的工艺:化学蚀刻、激光切割和添加工艺。化学蚀刻模板金属和板的柔性金属模板通过使用两个正图案从两侧进行化学研磨来蚀刻。在该工艺中，不仅在期望的垂直方向上进行蚀刻，而且在横向方向上也进行蚀刻。这被称为底切)-开口比预期的大，导致额外的焊料沉

17、积。因为 50/50 蚀刻是从两侧进行的，所以结果是孔壁几乎是直的，中间有轻微的沙漏状变窄。因为电蚀刻模板的孔壁可能不光滑，所以作为微蚀刻工艺的电抛光是实现光滑孔壁的方法。另一种获得更光滑孔壁的方法是镀镍。抛光或光滑的表面有利于锡膏的释放，但可能导致锡膏没有在刮刀前滚动就穿过模板表面。这个问题可以通过选择性抛光孔壁而不是整个模板表面来避免。镀镍进一步提高了光滑度和可印刷性。然而，它减小了孔径，需要激光切割图案。模板的激光切割是另一个减法过程，但它没有底切问题。模板直接由 Gerber 数据制作，提高了开孔精度。可以根据需要调整数据以改变大小。更好的过程控制也将提高开口精度。激光切割模板的另一个

18、优点是孔壁可以是锥形的。如果只蚀刻一侧，化学蚀刻的模板也可以是锥形的，但是开口尺寸可能太大。板面开口略大于刮板面的锥形开口(0.001”0.002”，产生约 2的角度)，更容易释放锡膏。激光切割可以使孔的宽度小到 0.004”，精度可以达到 0.0005”，非常适合超细间距的元件印刷。激光切割的模板也会产生毛边，因为切割时汽化的金属变成了金属渣。这可能会导致锡膏堵塞。通过微蚀刻可以产生更光滑的孔壁。如果激光切割的模板在需要变薄的区域没有预先进行化学刻蚀，就无法做成阶梯式多级模板。激光逐个切割每个孔，因此模板的成本取决于要切割的孔的数量。电铸模板制作模板的第三种工艺是加法工艺，最常见的称为电铸。

19、在此过程中，镍沉积在铜阴极芯上以形成开口。将光敏干膜层压在铜箔上(约 0.25 英寸厚)。该膜通过具有模板图案的遮光膜被紫外光聚合。显影后，在铜芯上产生阴极图案，只有模板的开口保持被光刻胶覆盖。然后通过镀镍在光致抗蚀剂周围形成模板。在达到期望的模板厚度之后，从开口中去除光致抗蚀剂。电铸镍箔通过弯曲与铜芯分离，这是一个关键的工艺步骤。现在箔片已经准备好被裱起来，接下来是制作模板的其他步骤。电铸台阶模板可以做，但是成本增加。由于可以实现精确的公差，电铸模板提供了良好的密封效果，并减少了模板底部锡膏的泄漏。这意味着擦拭模板底面的频率显著降低，潜在的锡桥减少。结论化学蚀刻和激光切割是制作模板的减成工艺

20、。化学蚀刻是最古老和最广泛使用的工艺。激光切割比较 new，而电铸模板是最新的东西。为了获得良好的印刷效果，必须有正确的焊膏材料(粘度、金属含量、最大粉末粒度和最低助焊剂活性)、正确的工具(印刷机、模板和刮刀)和正确的工艺流程(良好的定位、清洁和擦拭)的组合。W&O(g#Cq *，n-#H9gW t/m_Rp ki#i7 Y0bo打印相关术语 1 开孔面积百分比开孔面积百分比屏幕的所有网格的面积与相应屏幕的总面积的比率以百分比表示。2 模板开口面积开口模板面积丝网印刷模板上所有图像面积的总和。3 外部框架尺寸在框架的水平位置上，测量包括框架上所有部件的长度和宽度的乘积。4 印刷头印刷头的一部分

21、，通过作用于印刷板为锡膏或胶水的转移提供必要的压力。5 印刷焊膏或胶水时应用于 PCB 的材料。6 印刷面(下侧)丝网印刷板的底面，即锡膏或胶水与 PCB 接触的一面。丝网印刷模版的载体，上面有规则排列的相同大小的孔。8网版印刷网版印刷是用印版漏印的方法，印版上有类似网版的开口。9 丝网印刷框架固定和支撑丝网印刷模板载体的框架装置。10 离网snap-off 印刷过程中，丝网印刷板与附着在 PCB 上的锡膏或胶水的分离。1 刮刀刮刀是迫使丝网印刷板紧靠 PCB 板，通过丝网印刷板的开口将锡膏或胶水转移到 PCB 板上，并刮掉印刷板上多余的锡膏或胶水的装置。2 刮刀角度刮刀角度刮刀的切线方向与

22、PCB 水平面或与压印辊接触点的切线之间的角度，是在刮刀定位后，在无作用力或无运动的状态下测量的。3 刮刀刮板刀片刮刀的刀形部分直接作用于印刷板上的印刷锡膏或胶水，使锡膏或胶水附着在 PCB 上。1刮墨区刮墨区刮刀在印版上刮墨的地方。5 刮刀相对压力刮刀压力，相对在某一行程中刮刀施加在印版上的线性压力除以该行程的长度。16 筛网厚度筛网模板载体上下两侧之间的距离。锡膏印刷的质量控制在表面安装组件的回流焊接中，锡膏用于将表面安装元件的引脚或端子与焊盘连接。有很多变量，比如焊锡膏，丝网印刷机，焊锡膏应用方法，印刷工艺。在印刷焊膏的过程中，将基板放在工作台上，用机械或真空夹紧定位，用定位销或视觉对准

23、。或者丝网或模板用于焊膏印刷。本文将重点研究锡膏印刷的几个关键问题，如模板设计和印刷工艺。印刷工艺及设备在锡膏印刷过程中，印刷机是达到预期印刷质量的关键。目前有两种主要类型的丝网印刷机:实验室用和生产用。每种类型都进一步分类，因为每个公司都希望从实验室和生产类型的印刷机中获得不同的性能水平。例如，一家公司的研发部门(R&D)使用实验室类型制作产品原型，而生产将使用另一种类型。此外，根据产量的不同，生产要求可能会有很大差异。因为无法对激光切割设备进行分类，所以最好选择适合所需应用的丝网印刷机。在手动或半自动印刷机中，焊膏被手动放置在模板/丝网上，而印刷刮板位于模板的另一端。在自动印刷机中，焊膏是

24、自动分配的。在印刷过程中，印刷刮刀向下压在模板上，使得模板的底面接触电路板的顶面。当刮刀通过蚀刻图案区域的整个长度时，焊膏通过模板/丝网中的开口印刷在焊盘上。焊锡膏沉积后，屏幕会在刮刀后立即弹开，并返回原位。这个距离由设备设计决定，大约0.020”0.040”。脱离距离和刮刀压力是与实现良好印刷质量的设备相关的两个重要变量。如果没有，这个过程被称为接触印刷。当使用全金属模板和刮刀时，使用接触印刷。非接触印刷用于柔性丝网。sq 的磨损、压力和硬度 ueegee 决定了印刷质量，应该仔细监控。为了获得可接受的印刷质量，刮刀的边缘应该是锋利和直的。刮刀压力低会造成遗漏和毛边，而刮刀压力高或刮刀太软会

25、造成印刷模糊，甚至可能损坏刮刀、模板或丝网。过大的压力还会将焊膏从较宽的开口中挖出来，导致焊脚不足。有两种常见的刮刀类型:橡胶或聚氨酯刮刀和金属刮刀。使用橡胶刮刀时，请使用硬度计硬度为 70-90 的刮刀。当使用过大的压力时，渗入模板底部的焊膏可能会产生焊桥，需要频繁擦拭底部。为了防止底部渗透，在印刷过程中，衬垫开口必须提供密封功能。这取决于模板开口壁的粗糙度。金属刮刀也是常用的。随着更紧密间隔的元件的使用，金属刮刀的数量正在增加。它们由铜或黄铜制成，具有扁平的刀刃形状，印刷角度为 30 45。一些刮刀涂有润滑材料。因为它们使用的压力较低，不会从孔中挖出锡膏，又因为是金属，不像橡胶刮刀那么容易

26、磨损，所以不需要锋利。它们比橡胶刮刀贵得多，并且可能导致模板磨损。不同刮刀类型的使用在印刷电路组件(PCA)中是有区别的，使用标准组件和近脚组件。每个元件对锡膏量的要求有很大不同。密集间距元件比标准表面贴装元件需要更少的焊料。焊盘面积和厚度控制焊膏的数量。一些工程师使用双厚度模板将适量的焊膏涂在密集的引脚元件和标准表面贴装焊盘上。其他工程师采取了不同的方法-他们使用更经济的金属刮刀，不需要经常锋利。用金属刮刀更容易防止锡膏沉积的变化，但这种方法需要改进的模板开口设计，以防止密集焊盘上过多的锡膏沉积。这种方法在工业上已经越来越流行，但是使用双厚度印刷的橡胶刮刀还没有消失。模版类型的重要印刷质量变

27、量包括模版孔壁的精度和平滑度。保持模板的宽度和厚度的适当纵横比是很重要的。建议的纵横比为 1.5。这对于防止模板阻塞非常重要。一般来说，如果纵横比小于 1.5，焊膏会残留在开口中。除了纵横比之外，正如 IPC-7525 模板设计指南所建议的，面积比(焊盘面积除以孔壁面积)应该大于 0.66。IPC-7525 可以作为模板设计的良好开端。制孔的工艺过程控制着孔壁的光洁度和精度。制作模板有三种常见的工艺:化学蚀刻、激光切割和添加工艺。化学蚀刻模板金属模板和柔性金属模板通过使用两个正图案从两侧进行化学研磨来蚀刻。在该工艺中，不仅在期望的垂直方向上进行蚀刻，而且在横向方向上也进行蚀刻。这被称为底切)-

28、开口比预期的大，导致额外的焊料沉积。因为 50/50 蚀刻是从两侧进行的，所以结果是孔壁几乎是直的，中间有轻微的沙漏状变窄。因为电蚀刻模板的孔壁可能不光滑，所以作为微蚀刻工艺的电抛光是实现光滑孔壁的方法。另一种获得更光滑孔壁的方法是镀镍。抛光或光滑的表面有利于锡膏的释放，但可能导致锡膏没有在刮刀前滚动就穿过模板表面。这个问题可以通过选择性抛光孔壁而不是整个模板表面来避免。镀镍进一步提高了光滑度和可印刷性。然而，它减小了孔径，需要激光切割图案。模板的激光切割是另一个减法过程，但它没有底切问题。模板直接由 Gerber 数据制作，提高了开孔精度。可以根据需要调整数据以改变大小。更好的过程控制也将提

29、高开口精度。激光切割模板的另一个优点是孔壁可以是锥形的。如果只蚀刻一侧，化学蚀刻的模板也可以是锥形的，但是开口尺寸可能太大。板面的开口略大大于刮板表面的锥形开口(0.001”0.002”，产生2左右的角度)，更容易释放锡膏。激光切割可以使孔的宽度小到0.004”，精度可以达到 0.0005”，非常适合超细间距的元件印刷。激光切割的模板也会产生毛边，因为切割时汽化的金属变成了金属渣。这可能会导致锡膏堵塞。通过微蚀刻可以产生更光滑的孔壁。如果激光切割的模板在需要变薄的区域没有预先进行化学刻蚀，就无法做成阶梯式多级模板。激光逐个切割每个孔，因此模板的成本取决于要切割的孔的数量。电铸模板制作模板的第三

30、种工艺是加法工艺，最常见的称为电铸。在此过程中，镍沉积在铜阴极芯上以形成开口。将光敏干膜层压在铜箔上(约 0.25 英寸厚)。该膜通过具有模板图案的遮光膜被紫外光聚合。显影后，在铜芯上产生阴极图案，只有模板的开口保持被光刻胶覆盖。然后通过镀镍在光致抗蚀剂周围形成模板。在达到期望的模板厚度之后，从开口中去除光致抗蚀剂。电铸镍箔通过弯曲与铜芯分离，这是一个关键的工艺步骤。现在箔片已经准备好被裱起来，接下来是制作模板的其他步骤。电铸台阶模板可以做，但是成本增加。由于可以实现精确的公差，电铸模板提供了良好的密封效果，并减少了模板底部锡膏的泄漏。这意味着擦拭模板底面的频率显著降低，潜在的锡桥减少。结论化

31、学蚀刻和激光切割是制作模板的减成工艺。化学蚀刻是最古老和最广泛使用的工艺。激光切割是比较新的，而电铸模板是最新的东西。为了获得良好的印刷效果，必须有正确的焊膏材料(粘度、金属含量、最大粉末粒度和最低助焊剂活性)、正确的工具(印刷机、模板和刮刀)和正确的工艺流程(良好的定位、清洁和擦拭)的组合。电视综艺节目主持人 去吧 cEs。【kHE 基本工艺要素丝印(或点胶)贴装(固化)回流焊清洗检测修补丝印:其作用是将锡膏或贴片胶漏到 PCB 焊盘上，为元器件的焊接做准备。使用的设备是丝网印刷机(丝网印刷机)，位于 SMT 生产线的最前端。点胶:将胶水滴在 PCB 的固定位置，主要作用是将元器件固定在 P

32、CB 上。使用的设备是点胶机，位于 SMT 生产线前端或测试设备后面。贴装:其作用是将表面贴装元件精确地贴装在 PCB 的固定位置上。使用的设备是贴片机，位于 SMT 生产线的丝网印刷机后面。固化:其作用是熔化贴片胶，使表面贴装元件和 PCB 板能牢固地粘接在一起。使用的设备是固化炉，它位于 SMT 生产线中的贴片机后面。回流焊:其作用是熔化锡膏，使表面贴装元件和 PCB 板牢固地粘接在一起。使用的设备是回流焊炉，它位于 SMT 生产线的贴片机后面。清洗:其作用是去除组装好的 PCB 板上的助焊剂等对人体有害的焊接残留物。使用的设备是清洗机，位置可以不固定，在线也可以离线。测试:其功能是测试组

33、装好的 PCB 的焊接质量和组装质量。使用的设备包括放大镜、显微镜、在线测试仪(ICT)、飞针测试仪、自动光学检测(AOI)、X 射线检测系统、功能测试仪等。根据测试的需要，该位置可以配置在生产线的适当位置。返工:其功能是对已检测出故障的 PCB 进行返工。使用的工具有烙铁、维修工作站等。在生产线的任何地方进行配置。焊料焊料用作所有三级连接的连接材料:芯片、封装和电路板组件。此外，锡/铅焊料通常用于元件引脚和 PCB 的表面涂层。考虑到铅(Pb)在工艺中存在的作用和反应，焊料可分为含铅和无铅两种。现在，在无铅系统中已经找到了一种替代锡/铅材料的用于元件和 PCB 的可行表面涂层材料。然而，连接

34、材料和实际无铅系统的研究仍在进行中。这里总结一下锡/铅焊料的基础知识，并讨论一下焊点的性能因素，然后简单讨论一下无铅焊料。焊料通常定义为液化温度低于 400C(750F)的易熔合金。裸芯片(尤其是倒装芯片)焊球的基础合金含有高温和高铅含量，如 Sn5/Pb95 或Sn10/Pb90。或者共晶合金，例如 Sn60/Pb40、Sn62/Pb36/Ag2 和Sn63/Pb37，也已经被成功地使用。例如，载体 CSP/BGA 底部的焊球可以是高温、高铅或共晶、近共晶锡/铅或锡/铅/银材料。由于 FR-4 等传统电路板材料的温度依赖性，用于连接元件和 IC 封装的电路板级焊料仅限于共晶、近共晶锡/铅或锡

35、/铅/银焊料。在一些情况下，使用锡/银共晶和包含铋(Bi)或铟(In)的低温焊料成分。焊料可以以各种物理形式使用，包括锡条、锭、线、粉末、预制锭、焊球和焊柱、焊膏和熔融状态。焊料的固有特性可以从物理、冶金、机械三个方面考虑。物理特性有五个物理特性对今天的封装和组装特别重要:冶金相变温度具有实际意义，液相线温度可视为相当于熔化温度，固相线温度相当于软化温度。对于给定的化学成分，液相线和固相线之间的边界称为塑性或粘性阶段。选择作为连接材料的焊料合金必须适合最恶劣条件下的最终使用温度。因此，希望合金的液相线至少是所需最高使用温度的两倍。当使用温度接近液相线时，焊料通常在机械和冶金方面变得“易碎”。焊

36、点的电导率描述了焊点的电信号传输性能。根据定义，导电性是带电离子(电子)从一个位置到另一个位置的运动另一种在电场的作用下。电子导电性指的是金属，离子导电性指的是氧化物和非金属。焊料的导电性主要是由电子流引起的。电阻与电导率相反随着温度的升高而增加。这是由于电子迁移率的减弱，当温度升高时，电子迁移率与电子运动的平均自由程成正比。焊料的电阻也可能受到塑性变形程度的影响(增加)。金属的热导率通常与电导率直接相关，因为电子主要导电导热。然而，对于绝缘体，声子活动占主导地位。)焊料的热导率随着温度的升高而降低。自从表面安装技术开始以来，热膨胀系数(CTE)的问题经常被讨论。它发生在 SMT 连接材料的

37、CTE 通常变化很大的时候。典型的组件由 FR-4 板、焊料和无铅或有铅元件组成。它们各自的热膨胀系数(CTE)为 16.010-6/(FR-4)；23.010-6/C(Sn63/Pb37)；16.5 10-6/C(铜尺)；和 6.4 10-6/C(氧化铝Al2O3 无铅元素)。在温度的波动和电源的切换下，这些 CTE 差异增加了焊点的应力和应变，缩短了使用寿命，导致早期失效。两个主要的材料属性决定了 CTE，晶体结构和熔点。当材料具有相似的晶格结构时，它们的 CTE 与其熔点成反比。熔化焊料的表面张力是一个关键参数，它与润湿性和随后的可焊性有关。由于表面上的断裂组合，作用在表面分子上的吸引力

38、的相对强度弱于焊料部分的分子力的相对强度。因此，材料的自由表面比其各部分具有更高的能量。对于润湿焊盘的熔化焊料，焊盘的表面必须具有比熔化焊料更高的能量。换句话说，熔化金属的表面能越低(或者金属垫的表面能越高)，越容易润湿。金相特征在焊点使用过程中暴露的环境条件下，常见的金相现象包括七种不同的变化。塑性变形(塑性变形)。当焊料受到外力，如机械或温度应力时，它会发生不可逆的塑性变形。通常是从焊料晶体键合的一些平行平面开始，根据应力水平、应变速率、温度和材料特性的不同，可能全部进行，也可能部分进行(焊点)。连续或周期性的塑性变形最终会导致焊点断裂。应变硬化是塑性变形的结果，这通常在应力和应变的关系中

39、观察到。回复过程是与应变硬化相反的现象，是一种软化现象，即焊料倾向于释放储存的应变能。这个过程是一个热力学过程，能量释放过程开始快，然后慢。对焊接点失效敏感的物理性质倾向于恢复到它们的原始值。然而，这不会影响微观结构的可见变化。再结晶是焊点在使用过程中经常观察到的另一种现象。它通常发生在相对较高的温度下，并且比恢复过程涉及更多从应变材料释放的能量。在再结晶过程中，还形成了一组新的基本无应变的晶体结构，这显然包括了形核和生长的过程。再结晶所需的温度通常是材料绝对熔点的三分之一到二分之一。固溶硬化或固溶合金化过程会导致应力增加。一个例子是当通过添加 Sb 来强化 Sn/Pb 成分时。如图 1 所示

40、。沉淀硬化包括充分搅拌下显微沉淀结构的强化作用。焊料的超塑性出现在低应力、高温和低应变速率条件下。特性机械焊料的三个基本机械特性包括应力对应力特性、蠕变阻抗和疲劳阻抗。虽然应力可以由力、压力或剪切力产生，但大多数合金的剪切力比力或压力的剪切力要弱。剪切强度非常重要，因为大多数焊接接头在使用中会受到剪切应力。蠕变是温度和应力(载荷)都不变时的综合塑性变形。这次-绝对零度以上的任何温度都可能发生非独立变形。然而，怯懦只有在“活跃”的温度下才变得重要。疲劳是合金在交变应力下的失效。合金在循环载荷下所能承受的应力比静态载荷下小得多。因此，阻焊永久变形的屈服强度和静应力往往与疲劳强度无关。通常，疲劳断裂

41、始于几条微小的裂纹，这些裂纹在重复应力下扩展，导致焊接接头截面的承载能力降低。电子封装和组装应用中的介质焊料通常遭受低频疲劳(疲劳寿命小于 10，000 次循环)和高应力。温度机械疲劳是用于确定焊料特性的另一种测试模式。材料受到循环的温度限制，即温度疲劳试验模式。每种方法都有其独特的特点和优势，都会影响焊料的应变周期。性能和外部设计人们认识到，焊点的可靠性不仅取决于现有的特性，还取决于设计、要组装的元件和电路板、用于形成焊点的工艺以及长期的使用环境。此外，焊点的特性不同于块体焊料。因此，一些已建立的大块焊料和焊点之间的机械和温度特性可能不同。这主要是由于电路板层的表面与焊料量的高比率，导致固化

42、过程中大量异质晶核随着形成焊点时元素或冶金成分的浓度而变化。任何一种情况都可能导致反应缺乏均匀性的结构。随着焊点厚度的减小，这种界面衰减会更加明显。因此，焊点的特性可能会发生变化，失效机制可能与从块体焊料获得的失效机制不同。元件和电路板的设计也会对焊点的特性产生重要影响。例如，与焊盘相关的阻焊剂的设计(例如有限或无限阻焊剂)将影响焊点的性能和失效机制。对于每种组件包装类型，观察并定义其自身的焊接点失效模式。例如，翅片 QFP 的焊点裂纹往往是从焊点开始的。拐角的跟部开始，第二个裂纹在趾部区域；BGA 的焊点失效通常发生在焊球与封装或焊球与板的界面上。另一个重要因素是系统温度管理。集成电路的散热

43、要求越来越高。工作时产生的热量必须有效地从芯片传导到封装表面，然后传导到室温。在系统因过热而发生故障之前，IC 的性能可能会变得不稳定，就像温度和电导率之间的关系一样。元器件的封装和电路板的设计会影响散热过程的效率。ToKhQ焊点比其替代聚合物胶导热效果好得多。当通过高质量的工艺适当地形成焊点时，它们的使用寿命与懦弱/疲劳的相互作用、金属结合的发展和微观结构的演变有关。故障模式因系统组成而异，如封装类型(PBGA、CSP、QFP 电容等)。)、温度和应变水平、所用材料、焊角体积、焊点几何形状和其他设计因素。更高功率的芯片和现在设计的密度不断增加的电路要求焊点具有更好的温度疲劳强度。无铅焊料对无

44、铅焊料的兴趣随着时间而变化，有兴奋也有冷漠。虽然没有立法的影响，但是开发无铅焊料的另一个可能更重要的目标是将焊料提高到一个新的性能水平。PCB 组装中典型的共晶锡/铅(Sn63/Pb37)焊点通常会遇到累积退化，导致温度疲劳。这种退化通常与焊点界面的金相粗糙度有关，如图 2 所示，而金相粗糙度与铅(Pb)或富铅金相结构的关系更为密切。如果消除了铅，无铅焊料经受温度循环的损伤机制会发生变化吗？无其他重大故障(金属间粘合、粘合力差、空隙过多等)。)，无铅焊点在温度疲劳环境下的失效机理可能不会涉及 same 金相粗糙度，如锡/铅。实际上，无铅合金应该被设计成防止金相粗糙，从而由于适当的微观结构演变而

45、提供更高的抗疲劳性。图 3 比较了承受温度疲劳的焊点强度，表明两种无铅合金并不像金相那样粗糙。已经引入了各种无铅成分。它们中的大多数似乎在至少一个方面失败了:例如，它们可能缺乏自身的性能来显示在焊接期间的瞬间流动和良好的熔湿性能；熔化温度可能过高，超过了同一块 PCB 的温度耐受水平；或者可能表现出不足的机械性能。只有那些将所需的物理和机械性能与满足制造要求的能力相结合的无铅焊料才被认为是可用的材料。SMT 中表贴元器件的选择摘要:本文主要从各种元器件的特性、封装形式、材料等方面介绍了各种元器件的选择，并结合实际生产设备分析了各种封装的优缺点，对产品设计人员在 SMT 设计阶段确定表贴元器件的

46、封装形式和结构具有一定的参考价值。关键词:SMT 元器件的封装选择。概述表贴元器件的选择和设计是产品整体设计的关键环节。设计人员在系统结构和详细电路设计阶段确定元件的电气性能和功能。在 SMT 设计阶段，应根据设备和工艺的具体条件以及总体设计要求来确定表面贴装元器件的封装形式和结构。安装在表面上的焊点既是机械连接点，也是电气连接点。合理的选择将对提高 PCB 的设计密度、生产率、可测性和可靠性产生决定性的影响。表贴元器件和插件在功能上没有区别，区别在于元器件的封装。表面封装在焊接过程中必须承受高温，其元件和基板必须具有匹配的热膨胀系数。这些因素在产品设计中必须充分考虑。选择合适的封装有以下优点

47、:1)有效节省 PCB 面积；2).提供更好的电气性能；3)保护部件不受环境影响，如湿度；4).提供良好的沟通联系；5).有助于散热，为传输和测试提供方便。二。表面贴装元件的选择表面贴装元件分为两类:有源和无源。按针形可分为鸥翼型和“J”型。下面描述了根据这种分类选择组件。1 无源器件一次源器件主要有单片瓷介电容器、钽电容器和厚膜电阻，形状为矩形或圆柱形。圆柱形无源器件被称为“MELF”，使用回流焊时容易滚动，所以需要特殊的焊盘设计，一般应该避免。矩形无源元件被称为“芯片”片式元件，因其体积小、重量轻、抗抗生素冲击和震动性能好、寄生损耗低，被广泛应用于各种电子产品中。为了获得良好的可焊性，有必

48、要选择电镀镍底层阻挡层。带表面电阻的电容封装有各种形状和尺寸。选择时应避免选择过小的尺寸:0 X0.12 以避免使用环氧玻璃基板 FR-4 时热膨胀系数(CTE)不匹配。片式组件要求在 260下能承受 5-10S 的焊接时间。(1)片式电阻器片式电阻器分为厚膜型和薄膜型两大类。额定功率 1/16、1/8、1/4 瓦，电阻值从 1 欧姆到 1 兆欧的电阻有多种尺寸，分为0805(0。08 英寸 X0.05 英寸)、1206(0.12 英寸 X0.06 英寸)、1210(0.12 英寸 X0.10 英寸)等。一般来说，1/16、1/8、1/4 瓦电阻对应 0805、1206、1210。选择时，应首

49、选总尺寸为 1206 的 1/8 瓦组件。(2)瓷介电容器瓷介电容器有三种不同的介质类型:COG 或 NPO、X7R 和 Z5U。它们的电容范围是不同的。COG 或 NPO 用于在宽温度范围内具有高稳定性的电路特性、电压和频率；X7R 和 Z5U 介质电容的温度和电压特性较差，因此主要用于旁路和去耦场合。由于 CTE失配，陶瓷电容器在波峰焊接时容易开裂。焊接时，电极和端子接头的 CTE 较高，加热速度比瓷快，因不匹配而产生裂纹。技术方案是在波峰焊前对电路板进行预热，减少热冲击。ZU 瓷介电容比 X7R电容更容易开裂，所以尽量使用 X7R 电容。与片式电阻器一样，其外部尺寸应为 1206 电容。

50、(3)电阻网络表贴电阻网络采用“SO”封装，其引脚为欧式翼形。其焊盘图形设计标准可根据电路需要选择。最常用的外部尺寸标准如下:150MIL 宽外壳(SO)有 8、14、16 针；220 密耳宽的外壳(SOMC)有 14 个和 16 个引脚；300MIL 宽外壳(SOL)有 14、16、20、24 和 28 个引脚。(4)钽电容器表面贴装钽电容器具有极高的体积效率和高可靠性。目前这个部件缺乏标准化，一般用字母标注。选择钽电容器最重要的是要注意两端的端子接头结构。它主要有两种结构形式:一种是非压膜式，一端焊接有短触头；另一种是塑料薄膜型，其中引脚触点是向下滚动的。因为贴片机在动态抓取非叠层电容器时