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生產工藝介紹1.1SMT生產流程介紹1.2DIP生產流程介紹1.3PCB設計工藝簡析“SMT”表面安裝技術(SurfaceMountingTechnology)(簡稱SMT)它是將電子元器件直接安裝在印製電路板的表面，它的主要特徵是元器件是無引線或短引線，元器件主體與焊點均處在印製電路板的同一側面。1.1表面安裝的工藝流程1.1.1表面安裝元件的類型:表面安裝元件(SurfaceMountingAssembly)(簡稱：SMA)類型：全表面安裝(Ⅰ型)雙面混裝(Ⅱ型)單面混裝(Ⅲ型)a.全表面安裝(Ⅰ型)：全部採用表面安裝元器件，安裝的印製電路板是單面或雙面板.表面安裝示意圖b.雙面混裝(Ⅱ型)：表面安裝元器件和有引線元器件混合使用，印製電路板是雙面板。雙面混裝示意圖c.單面混裝(Ⅲ型)：表面安裝元器件和有引線元器件混合使用，與Ⅱ型不同的是印製電路板是單面板。單面混裝示意圖1.1.2工藝流程由於SMA有單面安裝和雙面安裝；元器件有全部表面安裝及表面安裝與通孔插裝的混合安裝；焊接方式可以是回流焊、波峰焊、或兩種方法混合使用；通孔插裝方式可以是手工插，或機械自動插……；從而演變為多種工藝流程，目前採用的方式有幾十種之多，下面僅介紹通常採用的幾種形式。a.單面全表面安裝單面安裝流程b．雙面全表面安裝雙面安裝流程c.單面混合安裝單面混合安裝流程d、雙面混合安裝雙面混合安裝流程1.1.3錫膏印刷錫膏印刷工藝環節是整個SMT流程的重要工序，這一關的品質不過關，就會造成後面工序的大量不良。因此，抓好印刷品質管制是做好SMT加工、保證品質的關鍵。錫膏印刷工藝的控制包括幾個方面：錫膏的選擇錫膏的儲存錫膏的使用和回收鋼網開口設計印刷注意事項線路板的儲存和使用等下面就來具體的談一下這些工序如何進行有效的管控。1、錫膏的選擇：錫膏的成份包含﹕金屬粉末﹑溶濟﹑助焊劑﹑抗垂流劑﹑活性劑﹔按重量分﹐金屬粉末占85-92%﹐按體積分金屬粉末占50%﹔錫膏中錫粉顆粒與Flux(助焊劑)的體積之比約為1:1,重量之比約為9:1;助焊劑在焊接中的主要作用是去除氧化物﹑破壞融錫表面張力﹑防止再度氧化。錫膏分為有鉛錫膏和無鉛錫膏兩種a、有鉛錫膏:有鉛錫膏中的主要金屬粉末為錫和鉛：的有傳統的63Sn/37Pb（即錫膏含量中錫占63%，鉛占37%）,和62Sn/36.5Pb/0.5Ag(含銀錫膏）,熔點為183℃；b、無鉛錫膏：分類：SN—Ag系列SN—Ag-Cu系列SN—AB系列目前，錫-銀-銅是一種用於SMT裝配應用的常用合金。這些合金的回流溫度範圍為217-221C，峰值溫度為235-255C時即可對大多數無鉛表面(如錫、銀、鎳鍍金、以及裸銅OSP)達到良好的可焊性。2、錫膏的儲存：錫膏的儲存環境必須是在3到10度範圍內，儲存時間是出廠後6個月。超過這個時間的錫膏就不能再繼續使用，要做報廢處理。因此，錫膏在購買回來以後一定要做管控標籤，上面必須注明出廠時間、購入時間、最後儲存期限。同時，對於儲存的溫度也必須每天定時進行檢查，以確保錫膏是在規定的範圍內儲存。錫膏的使用要做到先進先出，以避免因為過期而造成報廢。3、錫膏的使用和回收：錫膏在使用前4個小時必須從儲存櫃裡拿出來，放在常溫下進行回溫，回溫時間為4個小時。回溫後的錫膏在使用時要進行攪拌，攪拌分為機器攪拌和手工攪拌。機器攪拌時間為15分鐘，手工攪拌時間為30分鐘，以攪拌刀勾取的錫膏可以成一條線流下而不斷為最佳。目的是﹕讓冷藏的錫膏溫度回復常溫﹐以利印刷。如果不回溫則在PCBＡ進Reflow後易產生的不良為錫珠。添加錫膏時以印刷機刮刀移動時錫膏滾動不超過刮刀的三分之二為原則，過少印刷不均勻，會出現少錫現象；過多會因短時間用不完，造成錫膏暴露在空氣中時間太長而吸收水分，引起焊接不良。4、鋼網開口設計：印刷效果的好壞和焊接品質的好壞，取決於鋼網的開口設計。鋼網開口設計不好就會造成印刷少錫、短路等不良，回流焊接時會出現錫珠、立碑等現象。鋼網常見的製作方法為﹕化學蝕刻﹑鐳射切割﹑電鑄;目前鐳射切割用的比較廣泛。開鋼網應注意的幾點：鋼網開口設計一般0805以上的焊盤不會有什麼影響，但對於0603以下的元件和一些細間距IC，開口就必須考慮防錫珠、防立碑、防短路、防少錫等問題。一般對於小CHIP元件（即片狀元件)，開口應設計為內凹形狀或者是半圓形狀，這樣可以有效防止錫珠的產生。對於細間距IC焊盤，開口應設計為漏斗形，以便於印刷下錫。大小以覆蓋焊盤的90%為宜，如果擔心錫量不夠的話，可以寬度縮小10%，長度加長20%，這樣既可以防止印刷短路，又可以防止出現少錫現象。對於一些大焊盤元件，因為錫量比較多，因此要做局部擴大，一般擴大為120%到130%之間。鋼網的厚度一般在0.13到0.15mm之間，有小元件和細間距IC的時候，厚度為0.13mm，沒有小元件的時候厚度為0.15mm。5、印刷注意事項：印刷有手印和機器印刷兩種，如果是手印的話，要注意調整好鋼網，確保印刷沒有偏移；同時要注意定時清潔鋼網，一般是印刷50片左右清潔一次，如果有細間距元件則應調整為30片清潔一次；印刷時注意手不可觸摸線路板正面焊盤位置，避免手上的汗漬污染焊盤，最好是戴手套作業。如果是機器印刷的話要注意定時檢查印刷效果和隨時添加錫膏，確保印刷出來的都是良品。6、線路板的儲存和使用：線路板必須放在乾燥的環境下保存，避免因為受潮而引起焊盤氧化，造成焊接不良。如果有受潮的現象，在使用時必須放在烤箱裡以80到100攝氏度的溫度烘烤8個小時才能使用，否則會因為線路板裡的水分在過爐時蒸發而引起焊錫迸濺，造成錫珠。制程中因印刷不良造成短路的原因﹕a.錫膏金屬含量不夠，造成塌陷b.鋼板開孔過大，造成錫量過多c.鋼板品質不佳，下錫不良d.Stencil背面殘有錫膏，降低刮刀壓力1.1.4貼片在SMT流程中，貼片加工環節是完全靠機器完成的，當然也有採用手工貼片的，不過那是針對量少、元件數不多而且對加工品質要求不嚴格的產品。對於貼片機器的分類，一般按速度分為高速機和中速機；按貼片功能分，分為CHIP機和泛用機，也叫多功能機。貼片機器的工作原理是採用圖形識別和座標跟蹤來決定什麼元件該貼裝到什麼位置。貼片機器的工作程式一般來說有5大塊：1、線路板數據：線路板的長、寬、厚，用來給機器識別線路板的大小，從而自動調整傳輸軌道的寬度；線路板的識別標識（統稱MARK），用來給機器校正線路板的分割偏差，以保證貼裝位置的正確。這些是基本資料2、元件資訊資料：包括元件的種類，即是電阻、電容，還是IC、三極管等，元件的尺寸大小（用來給機器做圖像識別參考），元件在機器上的取料位置等（便於機器識別什麼物料該在什麼位置去抓取）3、貼片座標資料：這裡包括每個元件的貼裝座標（取元件的中心點），便於機器識別貼裝位置；還有就是每個座標該貼什麼元件（便於機器抓取，這裡要和資料2進行連結）；再有就是元件的貼裝角度（便於機器識別該如何放置元件，同時也便於調整極性元件的極性4、線路板分割數據：線路板的分板數據（即一整塊線路板上有幾小塊拼接的線路板），用來給機器識別同樣的貼裝資料需要重複貼幾次。5、識別標識資料：也就是MARK資料，是給機器校正線路板分割偏差使用的，這裡需要錄入標識的座標，同時還要對標識進行標準圖形錄入，以供機器做對比參考。有了這5大基本資料，一個貼片程式基本就完成了，也就是說可以實現貼片加工的要求了。1.1.5回流焊（ReflowOven）回流焊的定義：是靠熱氣流對焊點的作用,膠狀的焊劑(錫膏)在一定的高溫氣流下進行物理反應達到SMD的焊接;因為是氣體在焊機內迴圈流動產生高溫達到焊接目的,所以叫回流焊“1、回流焊設備在電子製造業中,大量的表面組裝元件(SMA)通過回流焊進行焊接,回流焊的熱傳遞方式可將其分為三類:遠紅外、全熱風、紅外/熱風。a.遠紅外回流焊八十年代使用的遠紅外回流焊具有加熱快、節能、運行平穩等特點,但由於印製板及各種元器件的材質、色澤不同而對輻射熱吸收率有較大差異,造成電路上各種不同元器件以及不同部位溫度不均勻,即局部溫差。例如,積體電路的黑色塑膠封裝體上會因輻射吸收率高而過熱,而其焊接部位———銀白色引線上反而溫度低產生虛焊。另外,印製板上熱輻射被阻擋的部位,例如在大(高)元器件陰影部位的焊接引腳或小元器件會由於加熱不足而造成焊接不良。b、全熱風回流焊全熱風回流焊是一種通過對流噴射管嘴或者耐熱風機來迫使氣流迴圈,從而實現被焊件加熱的焊接方法,該類設備在90年代開始興起。由於採用此種加熱方式,印製板(PCB)和元器件的溫度接近給定加熱溫區的氣體溫度,完全克服了紅外回流焊的局部溫差和遮蔽效應,故目前應用較廣。在全熱風回流焊設備中,循環氣體的對流速度至關重要。為確保循環氣體作用於印製板的任一區域,氣流必須具有足夠快的速度,這在一定程度上易造成印製板的抖動和元器件的移位。此外,採用此種加熱方式的熱交換效率較低,耗電較多。C、紅外熱風回流焊這類回流焊爐是在紅外爐基礎上加上熱風使爐內溫度更均勻,是目前較為理想的加熱方式。這類設備充分利用了紅外線穿透力強的特點,熱效率高、節電;同時有效克服了紅外回流焊的局部溫差和遮蔽效應,並彌補了熱風回流焊對氣體流速要求過快而造成的影響,因此這種回流焊目前是使用得最普遍的。氮氣回流焊在回流焊工藝中使用惰性氣體(通常是氮氣)已經有一段時間了，但對於成本效益的評估還有很多爭論。在回流焊工藝中，惰性氣體環境能減少氧化，而且可以降低焊膏內助焊劑的活性，這一點對一些低殘留物或免洗焊膏的有效性能來講，或者在回流焊工藝中需要經過多次的時候(比如雙面板)，可能是必需的。如果涉及到多個加熱過程，帶OSP的板子也會受益，因為在氮氣裡底層銅線的可焊性會得到比較好的保護。氮氣工藝其它好處還包括較高表面張力，可以擴寬工藝視窗(尤其對超細間距器件)、改善焊點形狀以及降低覆層材料變色的可能性。另一個方面是成本，在一個特定的工廠裡氮氣的成本根據地理位置和用量的不同差別很大。嚴格的構成成本研究通常都顯示出，在將生產率和品質改善的成本效益進行分解後，氮氣的成本就不是一個主要的因素了。在沒有強制對流同時氣流又呈薄片狀的爐內，控制氣體的消耗量(圖1)相對比較容易。有幾種方法可用來減少氮氣的消耗，包括減小爐子兩端的開口大小，使用空白檔板、渦形簾子或其它類似的設置將入口和出口的孔縫沒有用到的部分擋住等。用檔板或簾子隔開的區域可以用來控制流出爐子的氣流，並儘量減少與外部空氣的混和。另一種方法應用回流爐改進技術，它利用熱的氮氣會在空氣上面形成一個氣層，而兩層氣體不會混和的原理。在爐子的設計中加熱室比爐子的入口和出口都要高，這樣氮氣會自然形成一個氣層，可以減少為維持一定氣體純度所需輸入的氣體數量。2溫度曲線分析與設計溫度曲線是指SMA通過回流爐,SMA上某一點的溫度隨時間變化的曲線;其本質是SMA在某一位置的熱容狀態。溫度曲線提供了一種直觀的方法,來分析某個元件在整個回流焊過程中的溫度變化情況。這對於獲得最佳的可焊性,避免由於超溫而對元件造成損壞以及保證焊接品質都非常重要。溫度曲線熱容分析理想的溫度曲線由四個部分組成,前面三個區加熱和最後一個區冷卻。一個典型的溫度曲線其包含回流持續時間、錫膏活性溫度、合金熔點和所希望的回流最高溫度等。回流焊爐的溫區越多,越能使實際溫度曲線的輪廓達到理想的溫度曲線。大多數錫膏都能用有四個基本溫區的溫度曲線完成回流焊工藝過程。溫度曲線圖a、預熱區也叫斜坡區,用來將PCB的溫度從周圍環境溫度提升到所須的活性溫度。在這個區,電路板和元器件的熱容不同,他們的實際溫度提升速率不同。電路板和元器件的溫度應不超過每秒3℃速度連續上升,如果過快,會產生熱衝擊,電路板和元器件都可能受損,如陶瓷電容的細微裂紋。而溫度上升太慢,錫膏會感溫過度,溶劑揮發不充分,影響焊接品質。爐的預熱區一般占整個加熱區長度的15～25%。b、活性區也叫做均溫區,這個區一般占加熱區的30～50%。活性區的主要目的是使SMA內各元件的溫