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1、表面贴装技术,SMT(Surface Mount Technology)的英文缩写，中文意思是 表面贴装技术 。是新一代电子组装技术，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。 电子线路的装配，最初采用点对点的布线方法，而且 根本没有基片。第一个半导体器件的封装采用放射形的引 脚，将其插入已用于电阻和电容器封装的单片电路板的通 孔中。50年代，平装的表面安装元件应用于高可靠的军方， 60年代，混合技术被广泛的应用，70年代，受日本消费类 电子产品的影响，无源元件被广泛使用，近十年有源元件 被广泛使用。,Surfac
2、e mount,Through-hole,与传统工艺相比SMT的特点：,自动化程度,类型,THT(Through Hole Technology),SMT(Surface Mount Technology),元器件,双列直插或DIP,针阵列PGA 有引线电阻，电容,SOIC,SOT,SSOIC,LCCC,PLCC,QFP,PQFP,片式电阻电容,基板,印制电路板，2.54mm网格， 0.8mm0.9mm通孔,印制电路板，1.27mm网格或更细，导电孔仅在层与层互连调用（ 0.3mm0.5mm），布线密度高2倍以上，厚膜电路，薄膜电路，0.5mm网格或更细,焊接方法,波峰焊,再流焊,面积,大,小
3、，缩小比约1：31：10,组装方法,穿孔插入,表面安装-贴装,自动插件机,自动贴片机，生产效率高,年 代,代表产品,器 件,元 件,组装技术,电子管 收音机,电子管,带引线的 大型元件,札线，配线, 手工焊接,60 年 代,黑白电视机,晶体管,轴向引线 小型化元件,半自动插 装浸焊接,70 年 代,彩色电视机,集成电路,整形引线的 小型化元件,自动插装 波峰焊接,80 年 代,录象机 电子照相机,大规模集成电路,表面贴装元件 SMC,表面组装自动贴 装和自动焊接,电子元器件和组装技术的发展,印刷机,贴片机,回流焊,AOI（自动光学检测仪）,SMT关键工序的工艺控制,SMT关键工序的工艺控制,1
4、.印刷工艺 2.贴装元件工艺 3.焊接原理和再流焊工艺,一.印刷焊膏工艺,印刷焊膏是SMT的关键工序,印刷焊膏是保证SMT质量的关键工序。目前一般都采用模板印刷。 据资料统计，在PCB设计正确、元器件和印制板质量有保证的前提下，表面组装质量问题中有70%的质量问题出在印刷工艺。,了解印刷原理，提高印刷质量,1. 印刷焊膏的原理,焊膏和贴片胶都是触变流体，具有粘性。当刮刀以一定速度和角度向前移动时，对焊膏产生一定的压力，推动焊膏在刮板前滚动，产生将焊膏注入网孔或漏孔所需的压力，焊膏的粘性摩擦力使焊膏在刮板与网板交接处产生切变，切变力使焊膏的粘性下降，使焊膏顺利地注入网孔或漏孔。,刮板 焊膏 模板
5、 PCB a焊膏在刮板前滚动前进 b产生将焊膏注入漏孔的压力 c切变力使焊膏注入漏孔 X Y F 刮刀的推动力F可分解为 推动焊膏前进分力X和 将焊膏注入漏孔的压力Y d焊膏释放（脱模） 图1-3 焊膏印刷原理示意图,焊膏在刮板前滚动，才能产生将焊膏注入开口的压力 刮板 焊膏,印刷时焊膏填充模板开口的情况,脱模,焊膏滚动,2. 影响焊膏脱模质量的因素,(a) 模板开口尺寸：开口面积B与开口壁面积A比0.66时焊膏释放（脱模）顺利。 面积比0.66，焊膏释放体积百分比80% 面积比0.5，焊膏释放体积百分比 60% (b) 焊膏黏度：焊膏与PCB焊盘之间的粘合力Fs焊膏与开口壁之间的摩擦力Ft时
6、焊膏释放顺利。 (c) 开口壁的形状和光滑度：开口壁光滑、喇叭口向下或垂直时焊膏释放顺利。,图1-4 放大后的焊膏印刷脱模示意图 Ft焊膏与PCB焊盘之间的粘合力与开口面积、焊膏黏度有关 Fs焊膏与开口壁之间的摩檫阻力与开口壁面积、光滑度有关 A焊膏与模板开口壁之间的接触面积； B焊膏与PCB焊盘之间的接触面积(开口面积),PCB,开口壁面积A,开口面积B,(a) 垂直开口 (b) 喇叭口向下 (c) 喇叭口向上 易脱模 易脱模 脱模差 图1-5 模板开口形状示意图,(d) 印刷方式 单向印刷（刮刀只能作一个方向印刷） 单向印刷时有一块刮刀是印刷用的，另一块刮刀是作为回料用的； 双向印刷 双向
7、印刷时两块刮板进行交替往返印刷。,传统的印刷方式都是开放式印刷，焊膏暴露在空气中，在刮刀的推动下在模板表面来回滚动。有单向印刷和双向印刷两种印刷方式。 新型的印刷方式随着SMT向高密度、窄间距、无铅焊接的发展，对印刷精度、速度以及印刷质量有了进一步的要求。印刷设备和技术也在不断地改进和发展。出现了各种密封式的印刷技术。最初有英国DEK公司和美国MPM公司推出的刮刀旋转45以及密封式ProFlow（捷流）导流包印刷技术。最近日本Minami公司和Hitachi公司相继推出了单向旋转和双向密闭型印刷技术，见图2-8。这些新技术适合免清洗、无铅焊接、高密度、高速度印刷的要求。,(a)传统开放式 (b
8、)单向旋转式 (c)固定压入式 (d) 双向密闭型 图2-8 各种不同形式的印刷技术示意图,4. 影响印刷质量的主要因素,a 首先是模板质量模板印刷是接触印刷，因此模板厚度与开口尺寸确定了焊膏的印刷量。焊膏量过多会产生桥接，焊膏量过少会产生焊锡不足或虚焊。模板开口形状以及开口是否光滑也会影响脱模质量。 b 其次是焊膏质量焊膏的黏度、印刷性（滚动性、转移性）、触变性、常温下的使用寿命等都会影响印刷质量。 c 印刷工艺参数刮刀速度、刮刀压力、刮刀与网板的角度以及焊膏的黏度之间都存在一定的制约关系，因此只有正确控制这些参数，才能保证焊膏的印刷质量。,d 设备精度方面在印刷高密度窄间距产品时，印刷机的
9、印刷精度和重复印刷精度也会起一定的作用。 e 环境温度、湿度、以及环境卫生环境温度过高会降低焊膏黏度，湿度过大时焊膏会吸收空气中的水分，湿度过小时会加速焊膏中溶剂的挥发，环境中灰尘混入焊膏中会使焊点产生针孔。 （一般要求环境温度233，相对湿度4570%）,从以上分析中可以看出，影响印刷质量的因素非常多，而且印刷焊膏是一种动态工艺。 焊膏的量随时间而变化，如果不能及时添加焊膏的量，会造成焊膏漏印量少，图形不饱满。 焊膏的黏度和质量随时间、环境温度、湿度、环境卫生而变化； 模板底面的清洁程度及开口内壁的状态不断变化； ,印刷缺陷举例,少印,粘连,塌边,错位,二. 贴装元器件工艺,1.保证贴装质量
10、的三要素 2.贴片原理,1. 保证贴装质量的三要素,a 元件正确 b 位置准确 c 压力（贴片高度）合适。,a 元件正确要求各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图和明细表要求，不能贴错位置；,b 位置准确元器件的端头或引脚均和焊盘图形要尽量对齐、居中，还要确保元件焊端接触焊膏图形。 两个端头的Chip元件自定位效应的作用比较大，贴装时元件宽度方向有3/4以上搭接在焊盘上,长度方向两个端头只要搭接到相应的焊盘上并接触焊膏图形，再流焊时就能够自定位，但如果其中一个端头没有搭接到焊盘上或没有接触焊膏图形，再流焊时就会产生移位或吊桥； 正确 不正确,C.贴片压力（吸嘴高
11、度）,2.贴片原理,1. MARK点定位 2.以原点为（0，0）坐标，其它元器件以CAD为坐标 3.贴片机根据相关坐标进行贴片，目前我们使用的贴片机精度为0.05mm,再流焊工艺控制,内容,1. 再流焊定义 2. 再流焊原理 3. 再流焊工艺特点 4. 再流焊的工艺要求 5. 影响再流焊质量的因素,1. 再流焊定义,再流焊Reflow soldring，通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。,印刷 注射滴涂,高速机 多功能高精机 异形专用机 手工贴片,.红外 热风 热风加红外 气相再流焊,2. 再流焊原理,37Pb
12、/63Sn铅锡焊膏再流焊温度曲线,从温度曲线分析再流焊的原理：当PCB进入升温区（干燥区）时，焊膏中的溶剂、气体蒸发掉，焊膏软化、塌落、覆盖了焊盘，将焊盘、元件焊端与氧气隔离；PCB进入保温区时，使PCB和元器件得到充分的预热，以防PCB突然进入焊接高温区而损坏PCB和元器件；在助焊剂活化区，焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元件焊端，并清洗氧化层；当PCB进入焊接区时，温度迅速上升使焊膏达到熔化状态，液态焊锡润湿PCB的焊盘、元件焊端，同时发生扩散、溶解、冶金结合，漫流或回流混合形成焊锡接点；PCB进入冷却区，使焊点凝固。此时完成了再流焊。,3. 再流焊工艺特点,自定位效应（self alignmen
13、t）当元器件贴放位置有一定偏离时，由于熔融焊料表面张力作用，当其全部焊端或引脚与相应焊盘同时被润湿时，在表面张力作用下，自动被拉回到近似目标位置的现象；,自定位效应（self alignment）,再流焊前,再流焊后,再流焊中,4. 再流焊的工艺要求,1) 设置合理的温度曲线并定期做温度曲线的实时测试。 2) 要按照PCB设计时的焊接方向进行焊接。 3) 焊接过程中严防传送带震动。 4) 必须对首块印制板的焊接效果进行检查。 检查焊接是否充分、焊点表面是否光滑、焊点形状是否呈半月状、锡球和残留物的情况、连焊和虚焊的情况。还要检查PCB表面颜色变化等情况。并根据检查结果调整温度曲线。 在整批生产
14、过程中要定时检查焊接质量。,高质量 高直通率 高可靠（寿命保证 ）,不提倡检查-返修或淘汰的-贯做法，更不容忍错误发生。 任何返修工作都可能给成品质量添加不稳定的因素。,再流焊质量要求,返修的潜在问题,返修工作都是具有破坏性的 特别是当前组装密度越来 越高，组装难度越来越大,尽量避免返修，或控制其不良后果 ！,返修会缩短产品寿命,过去我们通常认为，补焊和返修，使焊点更加牢固，看起来更加完美，可以提高电子组件的整体质量。但这一传统观念并不正确。,(5) 再流焊温度曲线,温度曲线是保证焊接质量的关键，实时温度曲线和焊膏温度曲线的升温斜率和峰值温度应基本一致。160前的升温速率控制在1 2/s。如果升温斜率速度太快，一方面使元器件及PCB受热太快，易损坏元器件，易造成PCB变形。另一方面，焊膏中的熔剂挥发速度太快，容易溅出金属成份，产生焊锡球；峰值温度一般设定在比合金熔点高3040左右（例63Sn/37Pb焊膏的熔点为183，峰值温度应设置在215左右），再流时间为6090s。峰值温度低或再流时间短，会使焊接不充分，不能生成一定厚度的金属间合金层。严重时会造成焊膏不熔。峰值温度过高或再流时间长，使金属间合金层过厚，也会影响焊点强度，甚至会损坏元器件和印制板。,
