SMT流程简介与常见缺陷分析

SMT流程簡介與常見缺陷分析ByfugangSMT流程介紹1.SMT制程介紹2.錫膏紅膠的儲存与使用3.錫膏印刷4.元件貼裝5.SMD元件認識6.回流焊接溫度曲綫圖7.SMT主要不良缺陷原因分析1.SMT主要制程介紹單面錫膏製程,如我們的手機接口板，LCD板等雙面錫膏製程，如我們的手機主板等混合製程（單面貼片和插件），如我們座幾的背板，基站主板等混合製程（雙面貼片和插件），目前我們還沒有產品需要實行這種工藝準備領料上料印刷檢查阻容元件貼片貼IC檢查回流檢查IPQC抽查下道工序NG洗板檢查OKNG校正NGOK維修NGOK重工OK報廢NGSMT一般工作流程單面錫膏制程適用一般的只有一面有元件的產品這種產品的流程一般為錫膏印刷→錫膏目檢→中速（高速）机貼片→泛用机貼片→爐前目檢→回流焊接→目檢(AOI)→ICT→下制程PCBSMC雙面錫膏制程適用正反面都有SMT元件的產品一般元件分佈為正面元件多爾大背面元件較少小這種產品的流程一般為先作小元件面A面錫膏印刷→錫膏目檢→中速(高速）机貼片→泛用机貼片→爐前目檢→回流焊接→目檢（AOI)→B面錫膏印刷→錫膏目檢→中速(高速）机貼片→泛用机貼片→爐前目檢→回流焊接→目檢（AOI)→ICT→下制程PCBSMC混合制程適用正反面都有SMT元件的產品。點膠面SMC最好均為普通的Chip元件且數量相對較少。PCBSMDDIP此种製程一般先作錫膏面，在紅膠面A面錫膏印刷→目檢→中速（高速）机貼片→泛用机貼片→回流焊接→目檢（AOI)→B面紅膠印刷→目檢→中速（高速）机貼片→泛用机貼片→爐前目檢→回流焊接→目檢（AOI)→波峰焊→下制程2.錫膏的成份以及儲存与使用錫膏的成分構成錫膏成份Solvent&Water清潔溶劑&水溶液Flux助焊濟SolderBall錫球/錫粉比例%沸點℃2%~5%78℃~100℃2%~10%170℃~172℃85%~95%183℃錫膏的儲存与使用錫膏特性檢查項目：FLUX成分含量,以及顆粒大小與黏度檢查。錫膏管理：需保存4~8℃冷藏下，印刷錫膏過程温度在18℃~24℃,40%~50%RH環境作業最好，不可有冷風或熱風直接對著吹，溫度超過26.6℃，會影響錫膏性能。存貨儲存時間不超過3個月，錫膏使用前攪拌1~3分鐘。良好錫膏之焊錫性對錫球要求：愈圓愈好。(對錫球滾動較有幫助)愈小愈均勻愈好。氧化層愈薄愈好。(所需要之FLUX活性就不需太強)良好的可印刷性，不易乾燥。良好的焊接性能，無錫珠出現不腐蝕PCB，無刺激氣味。錫膏儲存与使用錫膏使用前的準備：回溫。在錫膏回溫到室溫前切勿拆開容器或攪拌錫膏。一般回溫時間約為4~8小時(以自然回溫方式)。如未回溫完全即使用，錫膏會冷凝空氣中的水氣，造成印刷困難，成型不好，塌陷，錫珠等問題。錫膏使用時間不超過8小時，回收,隔夜之錫膏最好不要用或者用於底板。3.錫膏印刷SMT網板SMT鋼網的結構一般其外框是铸铝框架,中心是金属模板,框架与模板之间依靠丝网相连接,呈”刚—柔---刚”结构.製作方式有主要有三種：化學蝕刻（主要由不銹鋼製作）：製作時間慢，成本低，窗口成型不好，孔壁不光滑，上錫性較差適合0.65MM間距以下IC開孔激光雕刻（主要由不銹鋼製作）：製作時間快，成本稍高，窗口形狀好，尺寸精度高，孔壁較光滑，上錫性好適合0.5MM間距以下IC開孔電鑄（主要由鎳製作）製作時間快，成本高，窗口形狀好，尺寸精度高，孔壁光滑，上錫性好適合高精密元件貼片印刷使用，成本高昂，尚未普及使用。適合0.3MM間距以下IC開孔厚度及開孔尺寸設計及使用要領開孔尺寸:一般I.C鋼板開口要比PCBpad小10μm，如此可避免因錫膏偏離錫墊(Pad)0.2mm就會形成錫球之不良現象。SMT鋼板理想鋼板品質:孔壁平滑，无毛刺。张力应大于30N/CM。印刷錫膏厚度:每2小時檢查1次(防止厚度不均，控制誤差在10%之內)。鋼板清潔保養:在每班/日使用前清潔保養，防止鋼板污染及塞孔及變形問題(如以IPA擦拭鋼板，須等乾再印)鋼板工作壽命:約印刷基板8萬~10萬片。刮刀的相關知識刮刀按製作形狀可分爲菱形和托尾巴兩种;從製作材料上可分爲橡膠(聚氨酯)和金屬刮刀兩類。目前我們使用比較多的是金屬刮刀,金屬刮刀具有以下優點:從較大,較深的窗口到超細間距的印刷均具有優異的一致性;刮刀壽命長,無需修正;印刷時沒有焊膏的凹陷和高低起伏現象，大大減少不良。在使用過程中應該按照PCB板的尺寸選擇合適的刮刀，刮刀兩邊的擋錫板不能調得太低,以免损坏鋼網.刮刀用完后要進行清潔和檢查,在使用前也要對刮刀進行檢查。鋼刮刀不能用硬物碰撞，以免變形影響使用。鋼板印刷的製程參數squeezesolderpastestencilpadPCBSTENCILLING(以厚度0.12mm,34pinpitch0.5mm之鋼板為例)刮刀壓力:愈小愈好(0.05mpa)印刷速度:25~40mm/sec,愈細線路要愈慢印刷間隙/角度:基板與印刷底板間距0.4~0.8mm錫膏(SolderPaste)溫度(Temperature):環境溫度18~24℃,溼度40~50%RH常見印刷不良情形：(1)印刷毛邊：刮刀壓力太大之結果。(2)印刷不完整：刮刀不利之結果。放置印刷機台之錫膏量，每次控制最好印50片，因為錫膏太多，印刷時焊膏容易順著刮刀上爬或者外漏，造成大面積的刮刀和鋼網污染，同時助焊劑容易揮發，焊膏易吸水及氧化，對焊接品質不好。印錫膏每片之間不要超過10分鐘，印刷之後，不要放置超過1小時。根據產品複雜情況，每印刷最多5次就要人工擦拭鋼板1次，可保持下次印錫膏之形狀及量。焊錫膏印刷的缺陷，產生的原因及對策缺陷：焊膏印刷面中間凹下去原因分析：刮刀壓力過大，削去部分錫膏改善對策：調整刮刀壓力缺陷：錫膏過量原因分析：1）刮刀壓力過小，多出錫膏2）鋼網和PCB板間隙過大改善對策：1）調整刮刀壓力2）減小鋼網和PCB板的間隙缺陷：拖曳（印錫面凹凸不平）原因分析：鋼網和PCB分離速度過快改善對策：調整鋼網和PCB的分離速度缺陷：印刷連錫原因分析：1)錫膏本身問題2)PCB輿鋼網定位不準確3)印刷機内溫度低，黏度上升4)印刷太快會破壞錫膏裏面的觸變劑，使錫膏變軟改善对策：1)更換錫膏2)調節PCB與鋼網閒的位置，使其精確定位3)開啓空調，升高溫度，降低黏度4)調節印刷速度缺陷：錫量不足原因分析：1)印刷壓力過大，奮力速度過快2)溫度過高，溶劑揮發，黏度增加改善對策：1)調節印刷壓力和分離速度2)開啓空調，降低溫度紅膠的物理特性紅膠的特性為SMT的生産及工藝而研發生産的專用膠粘劑，爲高溫快速固化單組分環氧樹脂型。固化前粘度適中，具有良好的觸變性，印刷性能好、使用方便。高溫能快速固化，時間短，粘接強度高。無腐蝕，電氣絕緣性良好。儲存穩定，無沈澱、分離現象。適用於點膠、移針及鋼網印刷，廣泛使用於各類電子行業的SMT生産加工中外觀紅色膏狀觸變指數3.5[2/20rpm25℃]粘度（Pa.s,25攝氏度）100剪切強度（MPa）體積電阻率（Ω.cm）101×104固化溫度及時間150攝氏度，2分鐘，詳見固化溫度曲線圖典型的SMT用貼片膠固化曲線圖4.元件貼裝貼片機的組成貼裝頭.貼裝頭也叫做吸/放頭,它的工作由拾取/釋放和移動/定位兩种模式組成.第一,貼裝頭通過程序控制完成三維的往复運動,實現從供料系統取料后移動到PCB的指定位置上.第二,貼裝頭的端部有一個用真空泵控制的吸盤.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.貼片機的組成貼片元器件供給系統散料供料器（BULKFEEDER)專門處理一些包裝不規範不適合正規供料器供料或者一些散料，比如一些管狀物料，機器的抛料。這類供料器寬度可以調節，無步距區分。盤式供料器一般的帶狀圓盤封裝物料使用這種供料器，這種供料器有膠帶物料和紙帶物料的區分，還有寬度和步距區分。TRAY式供料器一般給IC供料，黨TRAY式供料器收到機器發出的指令時，它會自動從箱裏面送出的指定的一盤物料。貼片機的組成PCB定位系統PCB定位系統分為機械定位和光學定位。機械定位有定位針和軌道兩個夾邊，還有TABLE上面的頂針，工作中這三項可以選擇其中一項；光學定位是貼片機對PCB上面的標記和元件位置通過一個照相機照相或者激光，處理后對元器件的貼裝進行精密定位。現在的高精度貼片機將機械和光學定位二者結合，來進行一些高精度的元器件的貼裝。貼片機的組成微型計算机控制系統貼片机能夠准確有序地工作,其核心机構是微型計算机.它是通過高級語言軟件或硬件開關編制計算机程序,根據我們輸入的相關指令，控制貼片机的自動工作步驟，每個片狀元器件的精確位置,都要通過編程輸入計算机.△整個SMT貼裝過程需要嚴密控制其工作狀態，印刷機印刷質量需要SPC控制圖；貼片機貼裝質量要填寫質量報表、抛料報表；會流爐后檢查要填寫質量報表。5.SMD元件認識IC元件外形簡介ThroughHolePackage5.SMD元件認識IC元件外形簡介SurfaceMountedPackageSOPQFPLCCPLCCSOJP/C-BGAKBGA(BallGridArray)FlipChipL5.SMD常用元件[1]方形晶片電阻晶片鉭質電容積層陶瓷電容(MLCC)薄膜電容其他晶片電阻陶瓷電容晶片形陶瓷振盪器電阻(排組)晶片電容(排組)積層晶片(薄膜形)鋁電解電容晶片線圈繼電器其他陶瓷微調電容半固定可變電阻開關石英振盪器測針連接器平板型圓型複合型異型(1)被動元件5.SMD常用元件[2]同軸超小型迷你功率超小(一個匣)SOP(MFP)腳距:1.27mm腳距:0.65mmVSOPQFP/VQFP腳距1mm0.8mm0.65mm0.5mmPLCC/SOJ腳距:1.27mm裸晶片COB多點銲晶片FFPTABLCC模型裸晶片型(2)半導體零件6.回流焊接溫度曲綫圖Temp.(C)Time(sec)About183CAbout130CPreheatZoneFor50~60sec,Slope=1.5~2C/secSoakZoneHoldat130Cto183CFor90~120sec,Slope=0.5C/secReflowZoneAbove183Cabout90to100sec.PeakTemperature22010C,10~20sec.ReflowProfilehastocalibrateconsideredfromallthedifferentfactorsinsolderpaste,componentdensity,motherboardlayout,materialpropertiesandconveyorspeed,etc..183Cto220C(2~3C/sec)CoolingZone220Cto100C(1~1.5C/sec).6.回流焊接溫區作用説明預熱區:一般速度為1~3℃/s;最大不可超過4℃/s.**注意點:速度不能快到造成PCB板或零件的損坏.不應引起助焊劑,溶劑的爆失,對于大多數品質好的助焊劑這些溶劑不會迅速地揮發,因為它們有足夠高的沸點來防止這些焊膏在升溫過程中變干.保溫區:焊膏保持在一個想象中的“活化溫度”上,使其中助焊劑對錫粉和被焊表面進行清洁工作.**目的及作用:使焊劑活化去除氧化物以及使爐内達到最大的熱平衡,以減少焊接時的熱衝擊.保証PCB板上的全部零件進入焊接區前,都達到相同的溫度6.回流焊接溫區作用説明迴焊區迴焊區若加熱溫度不足，則由於無法確保充足的熔融焊錫與Pad的接觸時間，很難獲得良好的焊接狀態，同時由於熔融焊錫內部的助焊劑成份和氣體無法被排出，因而發生空洞(Void)與冷焊(