表面贴装技术

淄博职业学院SMT生产工艺流程设计课题名称：SMT生产工艺流程设计姓名：!!!!!!!!!!学号：@@@@所在系：电子电气工程系专业年级：电子信息指导教师：??????职称：讲师二O一O年六月二十八日2SMT生产流程工艺一、SMT简介SMT是Surfacemounttechnology的简写，意为表面贴装技术。亦即是无需对PCB钻插装孔而直接将元器件贴焊到PCB表面规定位置上的装联技术(一)SMT特点从SMT的定义上看，我们知道SMT是从传统的穿孔插装技术（THT）发展起来的，但又区别于传统的THT。那么，SMT与THT比较它有什么优点呢？下面就是其最为突出的优点：1.组装密度高、电子产品体积小、重量轻，贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右，一般采用SMT之后，电子产品体积缩小40%~60%，重量减轻60%~80%。2.可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。3.高频特性好。减少了电磁和射频干扰。4.易于实现自动化，提高生产效率。5.降低成本达30%~50%。节省材料、能源、设备、人力、时间等。（二）采用表面贴装技术(SMT)是电子产品业的趋势我们知道了SMT的优点，就要利用这些优点来为我们服务，而且随着电子产品的微型化使得THT无法适应产品的工艺要求。因此，SMT是电子装联技术的发展趋势。其表现在：1.电子产品追求小型化，使得以前使用的穿孔插件元件已无法适应其要求。2.电子产品功能更完整，所采用的集成电路(IC)因功能强大使引脚众多，已无法做成传统的穿孔元件，特别是大规模、高集成IC，不得不采用表面贴片元件的封装。3.产品批量化，生产自动化，厂方要以低成本高产量，出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力。4.电子元件的发展，集成电路(IC)的开发，半导体材料的多元应用。5.电子产品的高性能及更高装联精度要求。6.电子科技革命势在必行，追逐国际潮流。(三)SMT有关的技术组成SMT从70年代发展起来，到90年代广泛应用的电子装联技术。由于其涉及多学科领域，使其在发展初其较为缓慢，随着各学科领域的协调发展，SMT在90年代得到讯速发展和普及，预计在21世纪SMT将成为电子装联技术的主流。下面是SMT相关学科技术:1.电子元件、集成电路的设计制造技术2.电子产品的电路设计技术3.电路板的制造技术4.自动贴装设备的设计制造技术5.电路装配制造工艺技术6.装配制造中使用的辅助材料的开发生产技术二、SMT工艺介绍(一)SMT工艺名词术语1.表面贴装组件（SMA）（surfacemountassemblys）采用表面贴装技术完成装联的印制板组装件。2.回流焊（reflowsoldering）焊膏（solderpaste）3.由粉末状焊料合金、焊剂和一些起粘性作用及其他作用的添加剂混合成具有一定粘度和3良好触变性的焊料膏。4.固化在一定的温度、时间条件下，加热贴装了元器件的贴片胶，以使元器件与PCB板暂时固定在一起的工艺过程。5.贴片胶或称红胶（adhesives）（SMA）固化前具有一定的初粘度有外形，固化后具有足够的粘接强度的胶体6.点胶(dispensing)表面贴装时，往PCB上施加贴片胶的工艺过程。7.贴装（pickandplace）将表面贴装元器件从供料器中拾取并贴放到PCB规定位置上的操作。8.贴片机（placementequipment）完成表面贴片装元器件贴片装功能的专用工艺设备。9.高速贴片机(highplacementequipment)贴装速度大于2万点/小时的贴片机。10.多功能贴片机(multi-functionplacementequipment)用于贴装体形较大、引线间距较小的表面贴装11.热风回流焊(hotairreflowsoldering)以强制循环流动的热气流进行加热的回流焊。12.贴片检验(placementinspection)贴片时或完成后，对于有否漏贴、错位、贴错、元器件损坏等情况进行的质量检验。13.钢网印刷(metalstencilprinting)使用不锈钢漏板将焊锡膏印到PCB焊盘上的印刷工艺过程。14.印刷机(printer)在SMT中，用于钢网印刷的专用设备。15.炉后检验(inspectionaftersoldering)对贴片完成后经回流炉焊接或固化的PCBA的质量检验。16.炉前检验(inspectionbeforesoldering)贴片完成后在回流炉焊接或固化前作贴片质量检验。17.返修(reworking)为去除PCBA的局部缺陷而进行的修复过程。18.返修工作台(reworkstation)能对有质量缺陷的PCBA进行返修的专用设备19.点胶机(dispenser)能完成点胶操作的设备。(二)SMT组件的类型表面安装组件(SurfaceMountingAssembly)(简称：SMA)类型：1.全表面安装(Ⅰ型)全部采用表面安装元器件，安装的印制电路板是单面或双面板。如下图：42.双面混装(Ⅱ型)表面安装源器件和有引线元器件混合使用，印制电路板是双面板。3.单面混装(Ⅲ型)表面安装元器件和有引线元器件混合使用，与Ⅱ型不同的是印制电路板是单面板。（三）SMT工艺流程由于SMA有单面安装和双面安装；元器件有全部表面安装及表面安装与通孔插装的混合安装；焊接方式可以是回流焊、波峰焊、或两种方法混合使用；通孔插装方式可以是手工插，或机械自动插……；从而演变为多种工艺流程，目前采用的方式有几十种之多，下面仅介绍通常采用的几种形式：1.单面全表面安装单面全表面安装的流程如图：2．双面全表面安装5双面全表面安装的流程如下：3.单面混合安装单面混合安装的流程图如下：4、双面混合安装6双面混合安装的流程图如下：三.SMT的生产工艺流程领PCB、贴片元件贴片程式录入、道轨调节、炉温调节上料上PCB点胶（印刷）贴片检查回流焊检查包装保管。各工序的工艺要求与特点：(一)生产前准备清楚产品的型号、PCB的版本号、生产数量与批号。清楚元器件的数量、规格、代用料。清楚贴片、点胶、印刷程式的名称。有清晰的上料卡。有生产作业指导卡、及清楚指导卡内容。（二）转机时要求确认机器程式正确、确认每一个Feeder位的元器件与上料卡相对应、确认所有轨道宽度和定位针在正确位置、确认所有Feeder正确、牢固地安装与料台上、确认所有Feeder的送料间距是否正确、确认机器上板与下板是非顺畅、检查点胶量及大小、高度、位置是否适合、检查印刷锡膏量、高度、位置是否适合、检查贴片元件及位置是否正确、检查固化或回流后是否产生不良。（三）点胶点胶工艺主要用于引线元件通孔插装（THT）与表面贴装（SMT）共存的贴插混装工艺。在整个生产工艺流程（见图）中，我们可以看到，印刷电路板（PCB）其中一面元件从开始进行点胶固化后，到了最后才能进行波峰焊焊接，这期间间隔时间较长，而且进行其他工艺较多，元件的固化就显得尤为重要。点胶过程中的工艺控制。生产中易出现以下工艺缺陷：胶点大小不合格、拉丝、胶水浸染焊盘、固化强度不好易掉片等。因此进行点胶各项技术工艺参数的控制是解决问题的办法。（四）印刷PCB点B面贴片B面再流焊固化丝网印刷A面贴片A面再流焊焊接自动插装人工流水插装波峰焊接B面7在表面贴装装配的回流焊接中，锡膏用于表面贴装元件的引脚或端子与焊盘之间的连接，有许多变量。如锡膏、丝印机、锡膏应用方法和印刷工艺过程。在印刷锡膏的过程中，基板放在工作台上，机械地或真空夹紧定位，用定位销或视觉来对准，用模板(stencil)进行锡膏印刷。在模板锡膏印刷过程中，印刷机是达到所希望的印刷品质的关键。在印刷过程中，锡膏是自动分配的，印刷刮板向下压在模板上，使模板底面接触到电路板顶面。当刮板走过所腐蚀的整个图形区域长度时，锡膏通过模板/丝网上的开孔印刷到焊盘上。在锡膏已经沉积之后，丝网在刮板之后马上脱开(snapoff)，回到原地。这个间隔或脱开距离是设备设计所定的，大约0.020~0.040。脱开距离与刮板压力是两个达到良好印刷品质的与设备有关的重要变量。其次，还有锡膏的使用也是非常重要的。关于印刷我们应注意一下几点:1.印刷速度印刷期间，刮板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模孔内。如果时间不够，那么在刮板的行进方向，锡膏在焊盘上将不平。当速度高于每秒20mm时，刮板可能在少于几十毫秒的时间内刮过小的模孔。2.印刷压力印刷压力须与刮板硬度协调，如果压力太小，刮板将刮不干净模板上的锡膏，如果压力太大，或刮板太软，那么刮板将沉入模板上较大的孔内将锡膏挖出。压力的经验公式在金属模板上使用刮板，为了得到正确的压力，开始时在每50mm的刮板长度上施加1kg压力，例如300mm的刮板施加6kg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1kg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1~2kg的可接受范围都可以到达好的丝印效果。3.锡膏印刷工艺的控制包括几个方面：为了达到良好的印刷结果，必须有正确的锡膏材料(黏度、金属含量、最大粉末尺寸和尽可能最低的助焊剂活性)、正确的工具(印刷机、模板和刮刀)和正确的工艺过程(良好的定位、清洁拭擦)的结合。根据不同的产品，在印刷程序中设置相应的印刷工艺参数，如工作温度、工作压力、刮刀速度、模板自动清洁周期等，同时要制定严格的工艺管理制定及工艺规程。（1）锡膏的选取锡膏的成份包含﹕金属粉末﹑溶济﹑助焊剂﹑抗垂流剂﹑活性剂﹔按重量分﹐金属粉末占85-92%﹐按体积分金属粉末占50%﹔锡膏中锡粉颗粒与Flux(助焊剂)的体积之比约为1:1,重量之比约为9:1;助焊剂在焊接中的主要作用是去除氧化物﹑破坏融锡表面张力﹑防止再度氧化。锡膏分为有铅锡膏和无铅锡膏两种（2）锡膏的存储锡膏的储存环境必须是在3到10度范围内，储存时间是出厂后6个月。超过这个时间的锡膏就不能再继续使用，要做报废处理。因此，锡膏在购买回来以后一定要做管控标签，上面必须注明出厂时间、购入时间、最后储存期限。同时，对于储存的温度也必须每天定时进行检查，以确保锡膏是在规定的范围内储存。锡膏的使用要做到先进先出，以避免因为过期而造成报废。（3）锡膏的使用和回收锡膏在使用前4个小时必须从储存柜里拿出来，放在常温下进行回温，回温时间为4个小时。回温后的锡膏在使用时要进行搅拌，搅拌分为机器搅拌和手工搅拌。机器搅拌时间为15分钟，手工搅拌时间为30分钟，以搅拌刀勾取的锡膏可以成一条线流下而不断为最佳。8目的是让冷藏的锡膏温度回复常温﹐以利印刷。如果不回温则在PCBＡ进Reflow后易产生的不良为锡珠。添加锡膏时以印刷机刮刀移动时锡膏滚动不超过刮刀的三分之二为原则，过少印刷不均匀，会出现少锡现象；过多会因短时间用不完，造成锡膏暴露在空气中时间太长而吸收水分，引起焊接不良。4.钢网开口设计：印刷效果的好坏和焊接质量的好坏，取决于钢网的开口设计。钢网开口设计不好就会造成印刷少锡、短路等不良，回流焊接时会出现锡珠、立碑等现象。钢网常见的制作方法为﹕化学蚀刻﹑激光切割﹑电铸;目前激光切割用的比较广泛。印刷注意事项：印刷有手印和机器印刷两种，如果是手印的话，要注意调整好钢网，确保印刷没有偏移；同时要注意定时清洁钢网，一般是印刷50片左右清洁一次，如果有细间距元件则应调整为30片清洁一次；印刷时注意手不可触摸线路板正面焊盘位置，避免手上的汗渍污染焊盘，最好是戴手套作业。如果是机器印刷的话要注意定时检查印刷效果和随时添加锡膏，确保印刷出来的都是良品。5.线路板的储存和使用：线路板必须放在干燥的环境下保存，避免因为受潮而引起焊盘氧化，造成焊接不良。如果有受潮的现象，在使用时必须放在烤箱里以80到100摄氏度的温度烘烤8个小时才能使用，否则会因为线路板里的水分在过炉时蒸发而引起焊锡迸溅，造成锡珠。制程中因印刷不良造成短路的原因﹕（1）锡膏金属含量不够，造成塌陷（2）钢板开孔过大，造成锡量过多（3）钢板品质不佳，下锡不良（4）Stencil背面残有锡膏，降低刮刀压力（五）贴装在SMT流程中，贴