SMT工艺流程

SMT工艺流程作者：***部门：品质保证部1目录1.SMT简介•SMT的产生•SMT与THT的区别•SMT的优点•SMT常用名词解释2.SMT元器件介绍•SMT基本电子元件•SMT元件封装•SMT常见封装介绍•SMT元件包装•SMT常见包装介绍2目录3.SMT生产•SMT生产流程•SMT生产设备•SMT生产工艺4.SMT生产炉温曲线•SMT炉温曲线的重要性•SMT炉温预热阶段•SMT炉温恒温阶段•SMT炉温回流阶段•SMT炉温冷却阶段•SMT炉温曲线如何量测•SMT炉温板制作•SMT炉温量测3SMT的产生4SMT是什么？•SMT是SurfaceMountTechnology的英文缩写，中文意思是表面贴装技术，是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺，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。SMT的产生和應用背景•--电子产品追求小型化，以前使用的通孔插件元件已无法缩小•--电子产品功能更完整，所采用的集成电路已无穿孔元件，特别是大规模、高集成IC，不得不采用表面贴片元件•--产品批量化，生产自动化，低成本高产量，获得优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力的需要•--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SMT与THT的区别5SMT与THT的区别•SMT:surfacemountedtechnology(表面贴装技术):直接将表面黏着元器件贴装,焊接到印刷电路板表面规定位置上的组装技术•THT：throughholemounttechnology（通孔安装技术）通过电子元器件引线，将电子元器件焊接装配在电路基板规定的安装焊接孔位置上的装联技术.类型SMT(SurfaceMountTechnology）THT(ThroughHoleTechnology）元器件SOIC/TSOP/CSP/PLCC/TQFP/QFP/片式电阻电容双列直插或DIP，针阵列PGA，有引线电阻电容基板印制电路板，1.27mm网格或更细，导电孔仅在层与层互连调(Φ0.3mm~0.5mm)布线密度高2倍以上，厚膜电路，薄膜电路，0.5mm网格或更细印刷电路板、2.54mm网格(Φ0.8mm~0.9mm通孔)焊接方法回流焊波峰焊面积小，缩小比约1：3~1：10大组装方法表面贴装穿孔插入SMT的优点6SMT的优点•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%•可靠性高、抗震能力强，焊点缺陷率低.•高频特性好，减少了电磁和射频干扰.•易于实现自动化，提高生产效率，降低成本达30%～50%，节省材料、能源、设备、人力、时间、空间等.SMT常用名词解释7SMT常用名词解释•SMT:surfacemountedtechnology(表面贴装技术):直接将表面黏着元器件贴装,焊接到印刷电路板表面规定位置上的组装技:术•THT：throughholemounttechnology（通孔安装技术）通过电子元器件引线，将电子元器件焊接装配在电路基板规定的安装焊接孔位置上的装联技术.•SMD:surfacemounteddevices(表面贴装组件):外形为矩形片状圆柱行状或异形,其焊端或引脚制作在同一平面内,并适用于表面黏着的电子组件.•AOI:automaticopticinspection(自动光学检测):是基于光学原理来对焊接生产中遇到的常见缺陷进行检测的设备,AOI是新兴起的一种新型测试技术,当自动检测时，机器通过摄像头自动扫描PCB，采集图像，测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理，检查出PCB上缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来，供维修人员修整。SMT常用名词解释8•Reflowsoldering(回流焊):通过重新熔化预先分配到印刷电路板焊垫上的膏状锡膏,实现表面黏着组件端子或引脚与印刷电路板焊垫之间机械与电气连接.•Wave-soldering(波峰焊):让插件板的焊接面直接与高温液态锡接触达到焊接目的，其高温液态锡保持一个斜面，并由特殊装置使液态锡形成一道道波浪,使预先装有元器件的印制板通过焊料波峰，实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接.•Chip:rectangularchipcomponent(矩形片状元件):两端无引线有焊端,外形为薄片矩形的表面黏着元器件.•SOP:smalloutlinepackage(小外形封装):小型模压塑料封装,两侧具有翼形或J形短引脚的一种表面组装元器件.•QFP:Quadflatpack(四边扁平封装):四边具有翼形短引脚,引脚间距:1.00,0.80,0.65,0.50,0.40,0.30mm等的塑料封装薄形表面组装集体电路.•BGA:Ballgridarray(球形触点阵列):集成电路的包装形式其输入输出点是在组件底面上按栅格样式排列的锡球.SMT基本电子元件9PCB板上字母标志元件名称特性极性or方向计量单位功能R(RN/RP)电阻有色环有SIP/DIP/SMD封装SIP/DIP有方向欧姆Ω/KΩ/MΩ限制电流C电容色彩明亮、标有DC/VDC/PF/uF等部分有法拉PF/nF/uF存储电荷，阻直流、通交流L电感单线圈无亨利uH/mH存储磁场能量,阻直流,通交流T变压器两个或以上线圈有匝比数调节交流电的电压与电流D或CR二极管小玻璃体，一条色环标记为1Nxxx/LED有允许电流单向流动Q三极管三只引脚，通常标记为2Nxxx/DIP/SOT有放大倍数用作放大器或开关U集成电路IC有多种电路的集合X或Y晶振crystal金属体有赫兹（Hz）产生振荡频率F保险丝fuse无安培（A）电路过载保护S或SW开关switch有触发式、按键式及旋转式，通常为DIP有触点数通断电路J或P连接器有引脚数连接电路板B或BJT电池正负极，电压有伏特（安培）提供直流电流基本电子元件特性一览表SMT元件封装10封装(Package):把集成电路装配为芯片最终产品的过程，它把硅片上的电路管脚，用导线接引到外部接头处，以便于其它器件连接.即封装=元件本身的外形和尺寸封装的影响•--电气性能（频率、功率等）•--元件本身封装的可靠性•--组装难度和可靠性常见封装类型•QFP:四侧引脚扁平封装•BGA:球形触点阵列•PLCC:带引线的塑料芯片载体•SOP:小外形封装•SOT:小外形晶体管SMT常见封装介绍11QFP:quadflatpackage四侧引脚扁平封装常用的封装形式4边翼形引脚，间距一般为由0.3至1.0mm;引脚数目有32至360左右;有方形和长方形两类，视引脚数目而定.此类器件易产生引脚变形、虚焊和连锡缺陷，贴装时也要注意方向.种类和名称繁多SMT常见封装介绍12BGA:Ballgridarray(球形触点阵列)栅阵排列PGABGA比QFP还高的组装密度,体形可能较薄,接点多为球形;常用间距有1，1.2和1.5MM.一般焊接点不可见，工艺规范难度较高.SMT常见封装介绍13PLCC:plasticleadedchipcarrier（带引线的塑料芯片载体）引脚一般采用J形设计，16至100脚；间距采用标准1.27mm式,可使用插座.此类器件易产生方向错、打翻及引脚变形缺陷.SMT常见封装介绍14SOP:smallOut-Linepackage（小外形封装），8脚或以上（14脚、16脚、20脚等）的器件.SSOPTSOPI型TSOPII型引脚从封装两侧引出呈海鸥翼状(L字形),主要有SOP、VSOP(甚小外形封装）、SSOP（缩小型SOP）、TSOP（薄小外形封装）,TSOP比SSOP的引脚间距更小.此类器件易产生引脚变形及虚焊/连锡缺陷.SMT常见封装介绍15SOT:SmallOutlineTransistor(小外形晶体管),5脚或以下（3脚、4脚）的器件.•组装容易，工艺成熟•SOT23封装最为普遍，其次是SOT143SOT143集极焊线芯片基极（或射极）射极（或基极）SOT23封装结构SMT元件包装16包装（Packaging）:成形元件为了方便储存和运送的外加包装.包装的影响•--组装前的元件保护能力•--贴片质量和效率•--生产的物料管理常见包装类型•带式包装•管式包装•盘式包装SMT常见包装介绍17带式包装(Tape-and-Reel)•小元件最常见的包装形式•以带宽、进孔间距和卷带直径来区分•常用带宽：8、12、16、24、32、44、56mm•常用卷带直径：7、13、15寸•需注意元件在卷带中的位置•较稳定成熟的供料技术SMT常见包装介绍18管式包装•常用在SOIC和PLCC包装上•尺寸种类繁多，不规范•包装材料可以重复使用•容量小，不适合高速生产线，一般利用多管道来弥补不足•稳定性相对其他包装形式差SMT元件包装介绍19盘式包装(Tray)•供体型较大或引脚较易损坏的元件使用，如QFP•供料占地较大，尤其是单盘式•需要操作工逐个添料，元件方位和质量受人的因素影响•规范较管式供料强，高度和平面需注意•可供烘烤除湿使用SMT生产流程20SMT生产流程锡膏印刷锡膏检测高速贴片多功能贴片PCB板暂存区自动光学检测回流焊炉人工目检及维修SMT生产设备21送板机(Loader)：将空PCB板﹐利用推杆将空PCB板送入印刷机中﹐同时通过集板箱对双面板贴裝一个置放位置和送板﹐这样可相容正反面SMT通过送板机﹐全自动的将PC板送入锡膏印刷机中.吸板机(VacuumLoader)：利用真空(Vacuum)吸力﹐将PCB吸起﹐送入锡膏印刷机中以便进入下一工站﹐同为吸板机一次可100~200PCS﹐这样可节省人员置板时间.锡膏印刷机(SolderPastePrinter):原理将锡膏(SolderPaste)通过钢板(Stencil)之孔脫膜接触锡膏而印置于基板之锡垫(PCB板焊盘)上.锡膏检测仪(SPI:SolderPasteInspection):检测锡膏印刷是否正确，有无漏印、错印等现象.贴片机(PickandPlacementSystem):将SMT零件通过高速机或泛用机的抓取头将其元件抓取或吸取﹐并经过辨识零件外形、厚度﹐经确认OK后﹐将元件按编程之位置贴装﹐零件按照物料(BOM)之指示﹐依序贴裝完.SMT生产设备22回焊炉(Reflow):贴片机将元件贴裝OK后﹐进入炉堂內﹐通过热传导﹐对流及幅射的原理并依照厂商提供的锡膏特性温度曲线﹐來设定炉堂温度﹐将主/被动元件焊接于PCB板上﹐完成SMT制程零件焊接固定作用.自动光学检查机（AOI):运用高速高精度视觉处理技术自动检测PCB板上各种不同帖装错误及焊接缺陷.PCB板的范围可从细间距高密度板到低密度大尺寸板,并可提供在线检测方案,以提高生产效率,及焊接质量.SMT生产工艺23SMT生产工艺-双面回流焊工艺通常先作B面再作A面印刷锡膏贴装元件回流焊翻转贴装元件印刷锡膏回流焊翻转清洗双面回流焊工艺A面布有大型IC器件B面以片式元件为主充分利用PCB空间，实现安装面积最小化，工艺控制复杂，要求严格常用于密集型或超小型电子产品SMT生产工艺24SMT生产工艺-混合安装工艺波峰焊插通孔元件清洗混合安装工艺多用于消费类电子产品的组装印刷锡膏贴装元件回流焊翻转点贴片胶贴装元件回流焊翻转先作A面：再作B面：插通孔元件后再过波峰焊：SMT炉温曲线的重要性25SMT炉温曲线的重要性：•在SMT工艺中回流焊接是核心工艺，是SMT工业组装基板上形成焊接点的主要方法.•回流焊接工艺的表现形式主要为炉温曲线，它是指PCB的表面组装器件上测试点处温度随时间变化的曲线,因而炉温曲线曲线是决定焊接缺陷的重要因素.•适当设计炉温曲线可得到高的良品率及高的可靠度，对炉温曲线的合理控制，在生产制程中有着举足轻重的作用.SMT炉温曲线特性•锡膏的特性决定了炉温曲线的基本特性.•不同的锡膏由于助焊剂（Flux）不同的化学组成，因此它的化学变化有不同的温度要