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1、SMT基础知识概述,第一篇：SMT简介 第二篇：SMT材料篇 第三篇：SMT印刷工艺篇 第四篇：SMT贴片及焊接工艺篇 第五篇：SMT品质控制篇,SMT(Surface Mount Technology)的英文缩写，中文意思是表面组装工艺，是一种相对较新的电子组装技术，它将传统的电子元器件压缩成为体积只有几十分之一的器件。表面安装不是一个新的概念，它源于较早的工艺，如平装和混合安装。,Surface mount,Through-hole,小型化,生产的自动化,高密度,高可靠,低成本,与传统工艺相比SMA特点,什么是SMT,SMT发展史,SMT发展驱动力-半导体技术,SMT发展驱动力-IC封装技
2、术,SMT发展驱动力-IC封装技术,SMT发展驱动力-IC封装技术,SMT前后端工艺-电子产品制造流程,SMT组装流程,SMT组装流程,来料检测 = PCB的A面丝印焊膏（点贴片胶）= 贴片 = 烘干（固化）=回流焊接 = 清洗 = 插件 = 波峰焊 =清洗 = 检测 = 返修,单面混装工艺,双面混装工艺,来料检测 = PCB的B面点贴片胶 = 贴片 = 固化 = 翻板 = PCB的A面插件 = 波峰焊 = 清洗 = 检测 = 返修,来料检测 = PCB的A面插件（引脚打弯）= 翻板 = PCB的B面点贴片胶 = 贴片 = 固化 = 翻板 = 波峰焊 = 清洗 =检测 = 返修,先贴后插，适用
3、于SMD元件多于分离元件的情况,先插后贴，适用于分离元件多于SMD元件的情况,来料检测 = PCB的A面丝印焊膏 = 贴片 = 烘干 = 回流焊接 = 插件，引脚打弯 = 翻板 =PCB的B面点贴片胶 = 贴片 = 固化 =翻板 = 波峰焊 = 清洗 = 检测 = 返修,SMT组装流程,双面混装工艺,来料检测 = PCB的B面点贴片胶 = 贴片 = 固化 = 翻板 = PCB的A面丝印焊膏 = 贴片 =A面回流焊接 = 插件 = B面波峰焊 = 清洗 = 检测 = 返修,来料检测 = PCB的B面丝印焊膏（点贴片胶）= 贴片 = 烘干（固化）= 回流焊接 = 翻板 =PCB的A面丝印焊膏 =
4、贴片 = 烘干 = 回流焊接1（可采用局部焊接）= 插件 = 波峰焊2（如插装元件少，可使用手工焊接）= 清洗 = 检测 = 返修,先贴后插，适用于SMD元件多于分离元件的情况,先插后贴，适用于分离元件多于SMD元件的情况,SMT组装流程,第一篇：SMT简介 第二篇：SMT材料篇 第三篇：SMT印刷工艺篇 第四篇：SMT贴片及焊接工艺篇 第五篇：SMT品质控制篇,SMT材料-PCB, 元器件更小、密度更高、低成本的 PCB、容易实现自动化 高频响应能力好 电磁干扰性能好 发热密度高、清洗不便、视觉检测难 机械可靠性低。 手工返修难。 热膨胀系数的匹配比较难, PCB 焊膏 元器件, 印刷机 贴
5、片机 回流炉, 组装工艺,SMT材料-PCB, 最常用的印制线路板种类： FR-4：成本低、广泛适用。 陶瓷基板：热稳定性好、散热快。 软线路板：柔性好。 何时不使用FR-4? 高可靠性要求或高温元器件。 超高频电子产品。 低介电常数要求。 热膨胀系数匹配要求。 FR-4： Flame resistance, Tg 130, Epoxy based Woven glass.,SMT材料-PCB,SMT材料-PCB设计,锡膏成分,SMT材料-焊膏,锡膏的储存和使用： 冷藏温度4-10摄氏度，可保存6个月左右。 取出后回温4-6小时。 使用前搅拌1-3分钟，每分钟60-80转。 取出冰箱后尽量用完
6、，未用完的锡膏不得放回冰箱。 锡膏印刷时的环境温度23-25摄氏度，湿度45%-75%。,判断锡膏具有正确粘度的一种经济和实际的方法： 搅拌锡膏30秒，挑起一些高出容器三，四英寸，锡膏自行下滴，如果开始时象稠的糖浆一样滑落，然后分段断裂落下到容器内为良好。反之，粘度较差。,SMT材料-焊膏,SMT材料-焊膏,合金粉直径、型号及使用范围,SMT材料-焊膏,合金比例 钎料合金所占比例比例越高，锡膏粘度越大，降低印刷性能。 提高合金比例可降低锡珠溅出的可能性。,常见应用： 刮板印刷 88%-90% 针筒式点膏 83%-86% 移针印刷 83%-85%,SMT材料-焊膏,SMT材料-元器件,第一篇：S
7、MT简介 第二篇：SMT材料篇 第三篇：SMT印刷工艺篇 第四篇：SMT贴片及焊接工艺篇 第五篇：SMT品质控制篇,环境,SMT印刷工艺,印刷方向,模板,PCB,SMT印刷工艺,三球定律： 至少有三个最大直径的锡珠能垂直排在模板的厚度方向上,至少有三个最大直径的锡珠能水平排在模板的最小孔的宽度方向上。 钎料颗粒大小和孔径大小的比值要求4 : 5以下,SMT印刷工艺,触变性 搅拌速度提高时，触变指数越大，锡膏的粘度下降速度越大。 触变性差的锡膏可适应的工艺窗口更窄。,SMT印刷工艺之焊膏,聚氨脂/橡胶,不锈钢,SMT印刷工艺之刮刀,化学蚀刻模板:成本低，孔壁较粗糙,激光切割模板: 可以开出梯形孔
8、 , 孔壁粗糙度一般为5-6m左右 成本稍高 在加工时熔化金属的飞溅会使模板表面比较粗糙，不过经过抛光工序后，可以改善这一点,SMT印刷工艺之钢网,电铸模板: 孔壁粗糙度一般为2.5m左右，很高的精度 开口的周围可加工出密封圈,形成完整的焊膏形状 电镀工艺不均匀失去密封效果，密封块可能会去掉 成本高,制作周期长,SMT印刷工艺之钢网,圆形孔：,SMT印刷工艺之钢网,方形孔：,P：钎料膏体积,要使焊膏顺利释放到焊盘上:面积比率不能小于0.6 截面比率不能小于1.5,开孔尺寸小，钢网厚,开孔尺寸太大,SMT印刷工艺之钢网,微型元件使用越来越多，如何兼顾大小焊盘上的焊膏量： 阶梯形模板印刷法和二次印
9、刷法，对印刷机、刮刀、模板、加工工艺提出了太高的要求，目前不适于广泛使用。 用模板开孔形状和尺寸来控制是最直接的方法，对于这些特殊的开孔方案，除了要求其有良好的释放率，更重要的是其释放率的差异要小。,SMT印刷工艺之钢网,平行、垂直方向上锡量差距增大,与印刷方向平行的细长焊盘上锡量会比垂直方向多5-8%。部分钢网制作商会相应减少平行方向开孔宽度。,SMT印刷工艺之钢网,式中： r与刮刀模板接触点的距离，刮刀角度 V刮刀速度，焊膏粘度， Q焊膏量 f（）是压力系数，主要取决于刮刀角度，在角度不变的情况 下为恒定值。,SMT印刷工艺之刮刀压力,对于SMT工艺一般要求印刷刮板压力在3-5kg之间。,
10、SMT印刷工艺之刮刀压力,沾污，造成锡珠等缺陷；锡膏成型差；清洗频率增加,钢网上面刷不干净；锡膏成型差；少锡、缺印,SMT印刷工艺之清洗,锡膏不滚动, 网孔填充不量, 锡膏漏印或缺损,SMT印刷工艺之印刷速度,SMT印刷工艺之印刷速度,印刷速度：12.7mm/s203.2mm/s，具体参数取决于刮板压力和钎料膏的物理性能,脱模速度0.8mm/s,脱模速度0.2mm/s,SMT印刷工艺之印刷脱模速度,阻碍焊膏脱离开孔的主要是孔壁对焊膏的摩擦力，大小跟其面积有关。,SMT印刷工艺之印刷脱模速度,脱模太快,脱模太慢,SMT印刷工艺之印刷脱模速度,刮刀速度-触变指数,刮刀压力等高图,脱模阶段工艺窗口,
11、SMT印刷工艺参数相互影响,阻焊膜太厚,钢网与PCB应无间隙，降低沾污等情况。,SMT印刷工艺之顶板高度,顶板程度过高,原因： 模板清洗不足，焊膏留在孔内； 钢网上焊膏不足； 经过激光切割后的模板孔印板，被切割块没有完全分离； 焊膏中有较大尺寸的金属粉末颗粒，造成细间距版孔堵塞； 焊膏粘度问题，在脱模时不能完全留在焊盘上； 刮刀磨损，导致局部压力不够而产生印刷不良。,防止措施： 选用合适粘度以及粒度的锡膏； 模板清洗干净； 注意及时更换不能满足要求的设备; 减慢脱模速度。,印刷不全（Incomplete Solder Paste）,产生原因： 初始的模板与焊盘未对准造成，或是由于印刷电路板的变
12、化造成的； 装置本身的位置精度不好，工作台支撑电路板的时候并不一直在同一个位置； 由刮刀及其摩擦因素对网版形成的一种不良的侧拉力，致使焊膏印刷时进入网版开口部的均匀性差； 基板各尺寸的误差或是钢网制作时的误差 防止措施： 一定注意对准网口与焊盘，并固定好； 采用高精度的印刷机。,印刷偏移（Printing Excursion）,原因： 钢网与PCB存在间隙，在很高的刮刀压力或速度综合作用下，焊膏渗漏下来，附着到钢网背面而产生桥连； 设计网板时，开口部与焊盘尺寸相比较大或相等，在大的焊膏压力作用下出现漫流而导致连接； 元器件贴装压力设置不当，增加焊盘之间焊膏量的扩展，产生焊膏桥连或漫流； 搅拌过
13、度造成粘度低下或是锡膏本身粘度不够。,防止措施： 钢网与PCB应该以最小压力紧密接触； 调整刮刀压力和速度； 选用钎料直径稍大的锡膏。,锡膏桥连（Bridging）,产生原因： 钢网背面污染； 钢网与PCB存在大的间隙，在高的印刷压力及速度下造成渗漏； 锡膏流变性差，脱模后坍塌； 锡膏金属含量低，粘度低； 操作不慎。,印刷污染（Printing Contamination）,产生原因： 印刷压力大； 刮刀硬度小。,锡膏刮坑（Scooping/Gouging）,拖尾（Torn Prints）,产生原因： 脱模的时候PCB和模板发生移动； 与焊膏、模板和孔尺寸及厚度有关。较厚的模板印刷细间距引脚，
14、将会在顶端导致粘接； 动间隙或焊膏粘度太大。,产生原因： 脱膜时PCB板面与钢网不平行； 脱模速度不良。,拉尖（Dog Ear）,坍塌（Collapse）,产生原因： 大的印刷间隙与大的刮刀压力的综合作用； 焊膏粘度或金属含量太低。,第一篇：SMT简介 第二篇：SMT材料篇 第三篇：SMT印刷工艺篇 第四篇：SMT贴片及焊接工艺篇 第五篇：SMT品质控制篇,含铅钎料工艺中使用的贴片机完全可以适用于无铅钎料焊接工艺中，但是有些照明和视觉检测的运算法则需要调节，因为有些无铅元器件的外观和含铅元器件稍稍不同。尤其在BGA的组装焊接上。,SMT-贴片工艺,红外线焊接,红外+热风（组合）,气相焊（VPS
15、）,热风焊接,热型芯板（很少采用）,SMT-焊接工艺之基础,扩展率,热风回流焊过程中，焊膏需经过以下几个阶段，溶剂挥发；焊剂清除焊件表面的氧化物；焊膏的熔融、再流动以及焊膏的冷却、凝固。,SMT-焊接工艺之基础,预热区的作用： 将PCB温度从室温提升到预热温度。,最佳升温速率：2 /sec 速率太大导致对PCB和元器件造成损害，容易发生助焊剂爆喷。加热速率通常受到元器件制造商推荐值的限制，一般最大4 /sec，不超过2分钟。 速率太小导致助焊剂溶剂挥发不完全。,此阶段PCB上各元器件升温速率存在差异，PCB上存在温度梯度分布。,SMT-焊接工艺之基础,保温区/渗透区作用： 使PCB各区域在进入
16、焊接区前温度达到均匀一致；助焊剂得到足够蒸发；树脂、活性剂充分清理焊接区域，去除氧化膜。,理想状态：温度均匀，焊盘、钎料球、元件引脚上的氧化膜均被清除 保温区长度与PCB有关。,SMT-焊接工艺之基础,再流区作用： 使钎料熔化并可靠的润湿被焊金属（焊盘、元件引脚）表面。,温度设定： 温度高时助焊剂效率高，钎料粘度、表面张力下降，有助于更快的润湿。过高则造成PCB和元器件热损伤。 钎料熔融时间： 30-60sec，过短助焊剂未完全消耗，焊点中存在杂质；过长使IMC过量，焊点变脆，元件受损。,SMT-焊接工艺之基础,冷却区/凝固区作用： 使钎料凝固，形成焊点。 冷却速率： 冷却过慢使更多基体金属溶入焊点，焊点粗糙暗淡。 冷却过快形成热应力损坏PCB、元器件。,SMT-焊接工艺之基础,线路板比较大，钎剂的活性并不很好时，可以选择较长时间的
