SMT原理及流程介绍

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1、SMT原理及流程介紹SMT-NPI Zhongwen lin 2010-3-18目录1.SMT组装工艺流程 2.印刷 3.贴装 4.回流焊接 5.焊点检查 6.SMT制程不良现象及原因分析1.SMT组装工艺流程装板目检包装FCT测试ICT测试检查与修补波峰焊接DIP插件炉后品质检查回流焊接贴片品质检查贴片印刷锡膏检查FQC出货到BU2.印刷锡 膏 知 识*组成:锡膏、钢网、印刷机Solder paste/锡膏合金/锡粉助焊剂一般合金其它合金溶剂固体保型剂活性剂松香其它Sn42.0/Bi58.0Sn3.0Ag0.5Cu (AC305)A.HF免洗锡膏:錫銀銅305Type4 SenjuM705-

2、GRN360-K2-V B.HF免洗锡膏:ALPHA OM-340 Type4 C.HF水溶性锡膏: ALPHA WS-820 Type4 D.LF水溶性锡膏:INDIUM3.1 LF 1.錫膏的主要成分2.SMT现选用的锡膏类型:锡 膏 知 识为适应不同的印刷间距，J-STD-006将锡粉粒度分为6个型号范围，如下表 。a. 不同粒径分布的锡粉在印刷时具有不同的流变特性。b. 不同粒度分布的锡粉具有不同的比表面积，导致不同的氧含量，而且 在回流时具有不同的加热速率。因此，各种型号的锡粉的粒度分布应具有批次稳定性，以保证锡膏粘 度、回流加热及氧含量的稳定性。3.锡粉粒度分布合金粉型号含量适用最

3、小 印刷间距0%80%160um150um150-75um80um75um75-45um50um45um45-25um40um38um38-20um30um25um25-15um20um15um15-5um36 小時).*焊接后,能得到良好的接合狀態(焊點).*其焊劑成分是高絕緣性.低腐蝕性.*厚度:0.08mm,0.10mm,0.13mm,0.15mm,0.18mm等及局部加厚. *钢网规格:现SMT使用为650mm*550mm大小钢网. *钢网开口类型:化学蚀刻,激光切割,电铸.钢 网化学蚀刻激光切割电铸*印刷机兩大功能:鋼网与pcb的精確自动定位及刮刀參數控制;采用机器視覺系統. *印刷

4、参数设定原则:印刷压力:根椐刮刀长度定义初始压力(按每1kg/50mm),再通过逐步调整压力值直 到锡膏从刮不干净开始到刮干净钢网上的锡膏.一般调整后压力会落在初始值+/-3kg 范围内.印刷速度:可通過速度经验公式初步設定,同時根據產線產能要求及印刷品質當調 整印刷速度.一般印刷速度不超過速度经验公式要求的最大印刷速度. (速度经验公 式:相对PCB上最密元件引脚的每0.01mm的間距，最大印刷速度爲1mm ) *SPI的主要作用:对印刷后PCB PAD上的锡膏100%进行检测.确保PAD上的锡膏厚度 /面积/体积符合钢网开孔设计要求.同时检出印刷不良.如:少锡,印刷偏移,连锡,漏印 锡等.

5、印 刷 机 及SPI印 刷 机S P I3.贴装部分*貼片机的組成: 貼裝頭、片狀元器件供給系統、PCB传输定位系統、 微型計算机控制系統和視覺檢測系統構成.貼裝頭也叫做吸取/放置頭,它的工 作由拾取/釋放和移動/定位兩种模式 組成.第一,貼裝頭通過电脑程序控制 完成三維的往复運動,實現從供料系統 吸取元件后移動到PCB的指定位置上 贴装.第二,貼裝頭的端部有一個用真 空装置控制的吸嘴.當換向閥門打幵時 ,吸盤的負壓把SMT元器件從供料系 統中吸上來;當換向閥門關閉時,吸盤 把元器件釋放到PCB上.貼裝頭通過 上述兩种模式的組合,完成拾取/放置 元器件的工作.贴 装 头供 料 系 统供料系統的

6、工作方式根据元器件的包裝 形式和貼片机的類型而確定.隨著貼裝進程, 紙帶包裝元器件的盤裝編帶架垂直旋轉,管 狀定位料斗在水平面上二維移動,為貼裝頭 提供新的待取元件.供料器贴装头在吸取元件后通过元件相 机进行精确识别.如:对元件的长/ 宽/厚度,PIN脚长短间距进行量 测确认元件的中心.并与主控计 算机程式设定的元件外形要求进 行比对确认元件符合要求,然后 放置在程式指定位置.PCB 传 输 定 位 系 统视 觉 检 测 系 统PCB定位系統:可以簡化為PCB 固定在贴片区的二維平面工作台 ,在計算机控制系統的操縱下,贴 装头移動到工作區域內,并通过 PCB相机精確定位,使貼裝頭能 把元器件准

7、確地釋放到需要的位 置上.1. PCB传输部分:PCB传输系统分三区段:进板区, 贴片区,出板区.2. PCB 定位部分:计 算 机 控 制 系 统机器控制计算通過与设备 配套軟件或硬件開關編制計 算机程序,控制貼片机准確有 序完成每个工作步驟.1. 线控计算机部分:2. 机器控制计算机部分:3. 状态监控计算机部分:状态监控计算机对贴片运行状 况进行时时监控并对异常进行警 报或停机.如设备故障报警,抛料/ 缺料报警等.PCB上的元件之所以可以准确放置在BOM要求的位置,是贴片 机事先由将元件坐标位置及元件形状输入到线控计算机中,并通过 相应软件将控制要求传输到机控计算 机及状态监控计算机.4

8、.回流焊接1. 回焊炉分类:IR Source (Ts)IR Source (Ts)PCB (Tb)Ts TbPCB (Tb)Source (Ts)Ts TbSource (Ts)Hot-Air (Ts)红外传导强制热风回流2. 回焊炉作用:當PCBA在回焊爐軌道或金属網式输送 带上,通过回焊炉各段的加热行程,使PCB 上的元件及锡膏缓慢升温以达到锡膏熔融, 并在锡膏完全熔融后迅速冷却愈合成焊点.Profile 知 识CoolingReflowPre-HeatingTime (Sec)T()23525021712001-3/Sec Slope90120 Sec4070 Sec1801-4/Se

9、cCooling Slope無鉛制程Profile基準範圍/The judgement parameter of lead free (AC305 Ag3.0/Cu0.5/Sn)元件脚 Component lead預熱溫升 preheat slope120-180之 間 Between 120- 180217以上 above217最高溫度範圍 The highest tempture range冷卻溫降 Cooling slope13/Sec90-120Sec40-70Sec235-25014/Sec元件本体 Body&PCB2503. 回流焊曲线图:Profile 知 识4.無鉛回焊曲線Pr

10、ofile的組成:1初始预热段(预热區):是指PCBA从开始进入回焊炉加热至110120左右.一般要 求升温斜率在1 /Sec3 /Sec之间. 2缓升吸热段(恒温區): 是指PCBA缓慢升温至180 左右.目的是使PCB及贴装的元 器件内外温度达到一致.同时赶走锡膏中的溶剂并避免溅锡发生. 3熔锡段(回流區):當PCBA在回焊爐軌道或金属網式输送带上,通过回焊炉各段 的热冷行程,以达到锡膏熔融和冷却愈合成焊点的目的.其主要温度 变化分为以下四区:是指PCBA受热温度达至锡膏熔点并持续升温至235 250 (Peak 温度).以达到锡膏熔化并使PCB与元器件焊接的目的.一般 时间要求在40秒7

11、0秒左右. 4快速冷却段(冷卻區)是指PCBA在达到峰值温度时快速冷却使熔融的锡瞬间固化成 焊点.即PCBA温度从235 250 (Peak 温度)快速降至217 以 下.一般要求冷却速率在-4 /Sec-2 /Sec之间.Profile 知 识5. Profile各段主要作用:1初始预热段(预热區):升温目的,是在不损害产品的情况下,尽快使PCBA上的各点的温度进入工作 状态.所谓工作状态,即开始对无助于焊接的锡膏成份进行挥发处理. 2缓升吸热段(恒温區):恒温段起着两个作用.一是恒温,就是提供足够的时间让冷点的温度追上热 点.当焊点的温度越接近热风温度时,其升温速率就越慢,我们就利用这种现

12、象来 使冷点的温度逐渐接近热点温度.使热冷点温度接近的目的,是为了减少进入助 焊和焊接区时峰值温差的幅度,便于控制个焊点的质量和确保一致性.恒温区的 第二个作用是对锡膏中已经没有用的化学成份进行挥发处理.同时锡膏中的活性 材料（助焊剂）发挥作用.此刻的温度和时间提供助焊剂清洗氧化物所需的活化 条件.3熔锡段(回流區)当温度进入熔锡段后,所提供的热量足以熔化锡膏的金属颗粒.一般上器件 焊端和PCB焊盘所使用的材料,其熔点都高于锡膏,所以本区的开始温度由锡膏 特性决定.例如以SAC305锡膏来说,此温度为217 ,升温超过此温度后,温度必 须继续上升,并保持足够的时间使熔化的锡膏有足够的润湿性,以

13、及能够和各器 件焊端以及PCB焊盘间形成IMC为准(时间应尽可能的短,以避免元器件受到热 损伤).4快速冷却段(冷卻區):冷却区作用,除了使PCBA回到室温便于后工序的操作外,冷却速度也可以控 制焊点内部的微结晶结构.这影响焊点的寿命. 5.焊点检查人工目视检查AOI 检查AOI设备A 人工目視檢查 焊點檢查最普遍和广泛使用的检查方法是人工视觉检查,使用540倍的放 大镜或显微镜.视觉检查的主要问题是,决定于操作员對焊點外觀品質判定的熟 知程度.例如:如果相同的装配给不同的检查员,他们将报告不同的品质水平. B AOI光學自動檢查:AOI一般是通過影像比對+亮度計算(灰階處理)對焊點進行分析處

14、理來判定 焊點是否符合要求或通過統計建模,彩色圖像比對方式.實時建立標準圖像,自 動計算數據及誤差值,對標準圖像比對再確認焊點是否符合要求.光學自動檢查 具有速度快,判定標準一致,不會漏檢等優勢.同時也有誤判較多等劣勢.6.SMT制程不良现象及原因分析连锡偏移翻面* 连锡不良原因:印刷-印刷參數設置不當導至印刷錫量過多.錫膏-錫膏過期或管控不當.貼片-貼片位置偏移或參數設置不當.不良原因:料架-料架不良,送料時翻面.貼片-取料位置不當.不良原因:印刷-印刷錫膏偏移.貼片-貼片坐標不正或識別參數不當.* 偏移* 翻面元件破損空焊立碑不良原因:印刷-印刷偏移/少錫錫膏-錫膏過期或管控不當貼片-貼片坐標不正或識別參數不當Profile-參數設置不當不良原因:印刷-印刷偏移/少錫錫膏-錫膏過期或管控不當貼片-貼片坐標不正或識別參數不當Profile-參數設置不當不良原因:貼片-貼片壓力過大或設備工作不正常* 空焊* 元件破損* 立碑End Thanks for your attention!