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1、上海欧华职业技术学院毕业综合实训报告 SMT工艺流程综述 上海欧华职业技术学院毕业综合实训报告 SMT工艺流程综述学生姓名： 学 号： 系、专业： 电子信息系、微电子专业 指导老师： 日 期：200 年 月至2008年 月止目 录内容提要关键词1 印刷（printing） 11.1 印刷机介绍 11.2 印刷锡膏的工艺过程 11.3 印刷前的准备 21.4 影响印刷品质的关键 31.5 印刷机工作过程 51.6 印刷的工艺参数的控制 61.7 印刷机发展趋势 72 锡膏检测（SPI） 82.1 锡膏检测机介绍 82.2 锡膏检测的发展趋势 83 贴装（pick and place）103.1
2、贴片机介绍 103.2 SMCSMD（片式电子组件器件）发展趋势113.3 贴装前的准备 153.4 贴片机的工作原理 153.5 贴装工作过程 163.6 贴片机发展趋势 174 回流焊（reflow） 184.1 回流焊工艺介绍 184.2 理想的温度曲线 184.3 无铅焊接 205 自动光学检测（AOI） 215.1 AOI工作原理215.2 AOI的应用及发展趋势21总结23 参考文献24SMT工艺流程综述内容摘要表面贴装技术(Surface Mount Technology 简称SMT)作为新一代电子装联技术已经渗透到电子产品的各个领域，SMT产品具有结构紧凑、体积小、耐振动、抗冲
3、击，高频特性好、生产效率高等优点。SMT在电路板装联工艺中已占据了领先地位。将组件装配到基板上的工艺方法称为表面贴装工艺。典型的表面贴装工艺分为三步：施加焊锡膏（印刷Printing） 贴装元器件（贴装Pick and place） 回流焊接（回流焊Reflow）本文将按工艺流程介绍SMT生产的每个环节，在对SMT工艺有了一定的认识之后，作者结合实践经历和所学知识提出以下观点：今后SMT的主要发展趋势是：印刷、贴装精度要求将更高，贴装元件的尺寸将更小，贴片机向模块化、多功能、高速度方向发展、AOI在SMT中的应用将更普遍、无铅焊接将进一步推广。关键词 印制电路板 印刷机 锡膏 封装 贴片机 表
4、面贴装 回流焊 261 印刷（Printing）将锡膏按照基板焊盘位置，通过印刷模板的开孔印制到基板上，这一过程称为印刷。1.1 印刷机介绍 图1 DEK全自动锡膏印刷机锡膏印刷机（图1）装有光学对准系统，通过相机（Camera）对PCB和模板上对准标志（Mark/ Fiducial）进行识别，实现模板开孔与PCB焊盘的自动对准，印刷机重复精度高，在配有PCB自动装载系统后，能实现全自动运行。作业人员只需适时添加锡膏和更换擦拭纸。1.2 印刷锡膏的工艺过程印刷前的准备调整印刷机工作参数印刷印刷品质检测（图2）。图2 印刷过程示意图1.3 印刷前的准备1. 程式的制作印刷机正常工作需要载入该产品
5、的程式，其中包括基板的基本信息和工艺参数。制作程式就是将基板的信息如长、宽、厚度、Mark 点坐标等写入程式，这样印刷机才能“认识”基板，并区分于其他产品。在机器内没有当前产品程式的情况下需制作相应的程式。2. PCB板的识别根据PCB板和钢板上Mark 点的形状选择相应的Mark 点类型（图3），并给出相应识别点种类参数。当PCB上识别点质量差或无识别点而用焊盘作为识别点时，需要选用Video Model 模式，但是采用这种模式时容易出现印刷偏位。图3 MARK点样式：依次为circle(圆）、cross（十字形）、diamond（菱形）、triangle（三角形）、rectangle（矩形
6、）、double square （双正方形）在Edit 菜单中通过测量直接输入MARK点的坐标，越准确越好。在Step 模式下，使用Adjust 调节，使Mark 点的设定位置和实际位置重合，并给出正确的MARK点尺寸。在 Learn Fiducial 菜单下调整Mark 点坐标，以形、实重合为标准。3. 光度（Light）的调节根据Mark 点本身及周围背景进行选择Dark/Light。 Acceptance Score：机器设定的对每一类型的MARK能够接受的最低分值（设定与实际照相的质量对比）。在一般情况下，Acceptance Score 分值设置为500，Target Score分值
7、设置为700。如果目标分数太小，在找识别点时如果机器首先找到的满足得分要求。当在显示屏幕上完全看不到Mark 点图形时,查看钢板名称正确与否；查看进板方向是否与钢板一致。4. 正确设置顶针在菜单中Setup Change Tooling Adjust Change Auto flex , 人工更改顶针的数量和排列。 使用Magnetic Support Pillars ,人工设置磁性顶针，如为双面板，则需注意顶针不能顶到有零件的位置。Continue 顶板上升，顶针接触基板，仔细观察基板是否有隆起，用手施压，看是否会下凹。如有隆起或下凹则说明顶针位置不当。有些产品是有屏蔽框、USB接口等的双面
8、板，在印刷前都要嵌入载具。生产这些产品时不需要置放顶针。1.4 影响印刷品质的关键在印刷过程中，锡膏是自动分配的，刮刀向下对模板施压，使模板底面接触到PCB板顶面。当刮刀走过模板开孔的整个图形区域长度时，锡膏通过模板上的开孔印制到焊盘上。在锡膏已经沉积之后，模板在刮刀脱离之后马上脱开（snap off），回到原位。在锡膏印刷中有三个关键的要素， 我们叫做三个S： Solder paste（锡膏），Stencils （模板），和Squeegees（刮刀）。三个要素的正确结合是持续的印刷品质的关键所在。1. 锡膏（Solder paste）图4 锡膏罐实物图锡膏(图4)是锡粉和松香（Resin）的
9、结合物，松香的功能是在回流（Reflowing）焊炉的第一阶段，除去组件引脚、焊盘和锡珠上的氧化物。而焊锡是铅、锡和银的合金。无铅锡膏主要成分为锡、银和铜，比例为：95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu。目前大多数产品都采用无铅制程。粘度是锡膏的一个重要特性，我们要求其在印刷行程中，其粘性越低，则流动性越好，易于流入模板孔内，印到PCB的焊盘上。锡膏标准的粘度是在大约500kcps1200kcps范围内，较为典型的800kcps用于模板印刷是理想的。判断锡膏是否具有正确的粘度有一种实际和经济的方法：用刮勺在容器罐内均匀搅拌锡膏约30秒钟，然后挑起一些锡膏，高出容器罐三、四英寸，让锡膏自行往下滴，
10、开始时应该如同粘稠的糖浆一样滑落而下，然后分段断裂落下到容器罐内。如果锡膏不能滑落，则太稠，如果一直落下而没有断裂，则太稀，粘度太低。2. 刮刀（Squeegee）图5 印刷刮刀在理想情况下，刮刀（图5）推动锡膏在前面滚动，并使其填入模板开孔内，然后刮去多余锡膏，在PCB焊盘上留下与模板一样厚的锡膏。所以刮刀边缘应该尽量锋利、平直、无缺口和变形。常见有两种刮刀类型：橡胶或聚氨酯（Polyurethane）刮刀和金属刮刀。在这里所介绍的是金属刮刀。3. 模板(Stencil)图6 模板目前使用的模板主要有不锈钢模板，简称钢板（图6）。其的制作主要有三种工艺：化学腐蚀、激光切割和电铸成型。由于采用
11、的接触式印刷，刮刀、模板、基板之间都是接触的，所以这三者的平整度也将直接影响到印刷品质。1.5 印刷机工作过程相机移动到停板位置、印刷头运动到印刷位置，刮刀运动到Dwell 高度、基板进入并停板、两侧夹板夹紧基板、相机运动到第一Mark 点处、接着运动到第二Mark 点处、相机回原点、Rising Table 上升、刮刀下降、钢板校正、基板上升至印刷高度、刮刀根据压力的设定下降到计算处、印刷头按照设定速度运动、压力感应器开始读数，为下次印刷压力进行调整、Rising Table 下降、夹板松开、基板送出。1.6 印刷的工艺参数的控制1. 模板与PCB的分离速度与分离距离（Snap-off）印刷
12、完后，PCB与模板分开，将锡膏留在PCB 上而不是模板开孔内 。对于最细密模板开孔来说，锡膏可能会更容易粘附在孔壁上而不是焊盘上。为最大限度避免这种情况，可将分离延时。2. 印刷速度印刷过程中，刮刀在印刷模板上的行进速度是很重要的， 因为锡膏需要时间来滚动和流入孔内。如果时间不够，锡膏则无法充分填入模板开孔内。 当速度高于每秒30 mm 时， 刮刀可能在少于几十毫秒的时间内刮过小的模孔。3. 前后刮刀压力印刷过程中，如果压力太小，刮刀将刮不干净模板上的锡膏，如果压力太大，那么刮刀将沉入模板上较大的孔内将锡膏挖出，并且非常容易使模板磨损。在金属模板上使用刮板，为了得到正确的压力，开始时在每50 mm的刮板长度上施加1 kg 压力，例如300 mm 的刮板施加6 kg 的压力，逐步减少压力直到锡膏开始留在模板上刮不干净，然后再增加1 kg 压力。在锡膏刮不干净开始到刮板沉入丝孔内挖出锡膏之间，应该有12 kg的可接受范围都可以到达好的印刷效果。4. 其它参数Dwell Height 刮刀停留高度（主要用于观察滚动条的情况）,最小5mm最大 40mm 增量1mm缺省30mm。Dwell
