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SMT全程教材修订：2008-4-291/70SMT培训教材SURFACEMOUNTTECHNOLOGY余显浓2008-4SJ/T10666-1995《表面组装组件的焊点质量评定》SJ/T10670-1995《表面组装工艺通用技术要求》IPC-A-610C-2000《电子组装件验收标准》IPC-50《电子电路互联封装术语及定义》SMT全程培训教材修订：2008-4-292/70yuer.xiao目录1.SMT介绍及末来的发展趋势P3-P62.SMT的组成P73.SMT必备的四大工序P7-114.SMT结构P125.SMT常用术语p13-186.SMT物料常识（分类及封装）P19-297.SMT流程P308.SMT各工序检验标准及作业方法p31-449.7S知识P45-4610.ESD知识P47-5311.ISO知识P54-6312.手工焊接介绍及焊接标准P64-67SMT全程培训教材修订：2008-4-293/70yuer.xiao13.SMT制程异常及原因对策P68SMT全程培训教材修订：2008-4-294/70yuer.xiao第一课：SMT介绍及末来发展趋势1、何为SMTSMT(SurfaceMountTechnology)表面贴装技术是将SMT专用电子零件(SMD)经由焊接媒介物(例如:锡膏SOLDERPASTE或接着剂ADHESIVE焊接于电路板上的技术，此技术为美国60年代末，为发展太空科技而研发的高科技技术，后被日本加以改良，广泛运用于产业科技而普及化。2、为何要使用SMT举凡电子产品为要求小型化、轻量化以及高功能，不得不缩小零件及电路板的体积，传统零件因有正负接脚，必须将电路板穿孔(THROUHHOLE)，才能焊接除体积大、零件组装慢以外,成品不良率亦无法降低，SMD没有正负接脚,不必将电路版穿孔，电路板上的线路设计(LAYOUT)可以更密集，电路板亦可用多层板，更因SMD的体积缩小，同面积的电路板可以着装更多的零件，功能化亦得提升，生产速度现今已可达每一颗零件0.08秒的高速着装。3、表面贴装在设计和制造方面都有很多优点。1.1设计方面:·大量节省了空间和减轻了重量,电噪音也大为降低;·由于元器件重量的减轻,从而使得表面贴装组件耐冲击抗振动;·减少了传输延迟和封装噪声。1.2制造方面·降低了板子的成本、材料处理费用和制造工艺控制方面的成本;·生产效率高;产品质量高。·其它方面的优点:①工作环境安静;②仓储空间减小;③包装运输费用降低等。SMT全程培训教材修订：2008-4-295/70yuer.xiao4、表面贴装发展趋势表面贴装工艺具有很多益处,也存在着问题,但益处远远大于问题。现在整个电子工业界都也认识到SMT的重要性。4.1SMCSMD发展进一步小型化随着SMT的发展,适应SMT的各种无引线SMC（表面贴装组件）、SMD（表面贴装器件）也迅速发展,产量不断扩大,产品尺寸也进一步小型化,如0201、0402、0603型的表面贴装式电阻、电容都已大量化使用。4.2集成电路SMT化小型化IC的封装形式由传统的或SOP、LCC或QFP向小型化细间距方向发展,0.3mm脚间距的IC业已面市,同时向BGA方向发展。4.3焊接技术日趋成熟焊接的质量受到材料和设备的制约,早在94年焊接设备厂家已制造出惰性气体下的波峰焊和回流焊设备;免清洗工艺在那时已出现,现在免清洗工艺正在流行,今后的几年,在我国裸铜PCB、高密度PCB采用惰性气体下的焊接、免清洗工艺也会流行起来。5、未来随着表面贴装元器件的封装尺寸的不断减小,由0.4MM、0.3MM再到微细间距0.2mm间距,占用空间越来越小。BGA、CSP、SMT使得电子组件密度越来越高,未来的方向是板上芯片工艺（COB）和多芯片模块技术（MCM）。5.1COB工艺技术COB工艺技术可分为三类:①芯片和引线焊(Chip-And-Wire)②自动载带焊(TAB:Tape2Automated2Bonding)③倒装式(FlipChip)COB工艺技术,包含了线焊、TAB和倒装片式焊接工艺技术。5.2MCM工艺技术多芯片模块MCM(Multi2Chip2Module)是在一个基片上有多个互连的裸芯片,这种互连具有最短的信号传输路线,其特点是:①集成度更高;②系统性能大提高;③规模更大;④引脚更多。SMT全程培训教材修订：2008-4-296/70yuer.xiaoMCM基于所用衬底(基片)可分为:MCM2L,MCM2C,MCM2D,MCM2LöD和MCM2CöD。一旦所用的基片选定后,就要决定哪种组成工艺技术用于把裸芯片焊接到基片上。通常有三种:线焊、TAB和倒装片。每种工艺技术的主要优缺点见附表示。5.3MCM组装选择及优缺点线焊·用途广泛·工艺成熟·间距小于4mil困难·高感应限制了性能TAB·组装前应测试·对多层TAB改善感应·需要冲模·间距小于15mil时OLB困难·印模到印模之间空间大·返修困难倒装式·IöO引线多·非常好的电性能·需要CTE匹配·缺乏基础设施MCM的工艺技术可以广泛应用,但它的成本通常非常高。SMT生产设备工作环境要求SMT生产设备是高精度的机电一体化设备，设备和工艺材料对环境的清洁度、湿度、温度都有一定的要求，为了保证设备正常运行和组装质量，对工作环境有以下要求：1:电源：电源电压和功率要符合设备要求电压要稳定，要求：SMT全程培训教材修订：2008-4-297/70yuer.xiao单相AC220（220±10％，50/60HZ）三相AC380V（220±10％，50/60HZ）如果达不到要求，需配置稳压电源，电源的功率要大于功耗的一倍以上。2：温度：环境温度：23±3℃为最佳。一般为17～28℃。（印刷工作间环境温度为23±3℃为最佳）3：湿度：相对湿度：45～75%RH4：工作环境：工作间保持清洁卫生，无尘土、无腐蚀性气体。空气清洁度为100000级（参照BGJ73-84）；在空调环境下，要有一定的新风量，尽量将CO2含量控制在1000PPM以下，CO含量控制10PPM以下，以保证人体健康。5：防静电：生产设备必须接地良好，应采用三相五线接地法并独立接地。生产场所的地面、工作台垫、坐椅等均应符合防静电要求。6：排风：再流焊和波峰焊设备都有排风要求。7：照明：厂房内应有良好的照明条件，理想的照度为800LUX×1200LUX,至少不能低于300LUX。8：SMT生产线人员要求：生产线各设备的操作人员必须经过专业技术培训合格，必须熟练掌握设备的操作规程。操作人员应严格按安全技术操作规程和工艺要求操作。SMT全程培训教材修订：2008-4-298/70yuer.xiao第二课：SMT的组成组成一、设备组成二、表面贴装技术,表面贴装元器件及SMT管理1、全自动化组成的SMT生产线送板机自动印刷机全自动贴片机/光学检测设备收板机回流焊2、最低需求组成的SMT生产线（本公司）半自动印刷机手动印刷台全自动贴片机回流焊SMT全程培训教材修订：2008-4-299/70yuer.xiao第三课:SMT必备的四大工序工序一、印刷（锡膏/红胶）1．印刷技术：1.1焊锡膏(SOLDERPASTE)的基础知识1.1.1焊锡膏是由焊料合金粉末与助焊剂按照一定的比例均匀混合而成。另还有一小部份化学物品,Sn63/Pb37类型锡膏的共晶点（合金）是183℃，Sn96.5/Ag1.0/Cu0.5类型锡膏的共晶点是217℃。（助焊剂的熔点在172-175℃）1.1.2锡膏具有一定的流变性和粘性。我们把能随意改变形态或任意分割的物体称为流体,研究流体受外力而引起形变与流动行为规律和特征的科学称为流变学.但在工程中则用黏度这一概念来表示流体黏度性的大小.1.1.3焊锡膏的流变行为焊锡膏中混有一定量的触变剂,焊锡膏在印刷时,受到刮刀的推力作用,其黏度下降,当到达摸板窗口时,黏度达到最低,故能顺利通过窗口沉降到PCB的焊盘上,随着外力的停止,焊锡膏黏度又迅速回升,这样就不会出现印刷图形的塌落和漫流,得到良好的印刷效果.1.1.4影响焊锡膏黏度的因素1.1.4.1焊料粉末含量对黏度的影响:锡膏中焊料粉末的增加引起黏度的增加.1.1.4.2焊料粉末粒度对黏度的影响:焊料粉末粒度增大时黏度会降低.1.1.4.3温度对焊锡膏黏度的影响:温度升高黏度下降.印刷的最佳环境温度为23±5度.1.1.4.4剪切速率对焊锡膏黏度的影响:剪切速率增加黏度下降.黏度黏度黏度粉含量粒度温度2.SMT工艺过程对焊锡膏的技术要求2.1锡膏应以密封形式保存在恒温、恒湿的冰箱内，温度在约为（2—10）℃，温度过高，焊剂与合金焊料粉起化学反应，使粘度上升影响其SMT全程培训教材修订：2008-4-2910/70yuer.xiao印刷性；温度过低（低于0℃），焊剂中的松香会产生结晶现象，使焊膏形状恶化。2.2锡膏使用时应至少被解冻4小时以上，使锡膏回温至室温（室温环境下），如果在低温下打开，容易吸收水汽，再流焊时容易产行锡珠。并应注明使用时间等。2.3锡膏开封后，应至少用搅拌机或手工搅拌3-5分钟，使焊膏中的各成分均匀，降低锡膏的粘度。注意：用搅拌机进行搅拌时，搅拌频率要慢，大约1—2转/秒钟。搅拌时必须向同一方向搅拌，以免锡膏产生气泡影响焊接。1.钢网(STENCILS)的相关知识1.1.1钢网的结构一般外框是铸铝框架,中心是金属模板,框架与模板之间依靠丝网相连接,1.1.2钢网的制造方法方法基材优点缺点适用对象化学腐蚀法锡磷青铜或不锈钢价廉,锡磷青铜易加工1.窗口图形不好2.孔壁不光滑1.模板尺寸不宜太大0.65MMQFP以上器件产品的生产激光法不锈钢1.尺寸精度高2.窗口形状好1.孔壁较光滑1.价格较高2.孔壁有时会有毛刺,仍需二次加工0.5MMQFP器件生产最适宜电铸法镍1.尺寸精度高2.窗口形状好1.孔壁较光滑1.价格昂贵2.制作周期长0.3MMQFP器件生产最适宜4.刮刀的相关知识4.1从制作材料上可分为橡胶(聚胺酯)和金属刮刀两类.4.2目前我们使用的全部是金属刮刀,金属刮刀具有以下优点:从较大,较深的窗口到超细间距的印刷均具有优异的一致性;刮刀寿命长,无需修正;印刷时没有焊料的凹陷和高低起伏现象,大大减少不良.SMT全程培训教材修订：2008-4-2911/70yuer.xiao4.3目前我们使用的刮刀在使用过程中应该按照PCB板的长度选择合适的刮刀.4.4刮刀用完后要进行清洁和检查,在使用前也要对刮刀进行检查.工序二、元件贴装1、贴片机的分类1.1.1按速度分类中速贴片机高速贴片机超高速贴机1.1.2按功能分类高速/超高速贴片机(主要贴一些规则元件)多功能机(主要贴一些不规则元件)1.1.3按贴装方式分类顺序式同时式同时在线式1.1.4按自动化程度分类手动式贴片机全自动化机电一体化贴片机1.2贴片机的基本结构贴片机的结构可分为:机架,PCB传送机构及支撑台,X,Y与Z/θ伺服,定位系统,光学识别系统,贴装头,供料器,传感器和计算机操作软件.1.3贴片机通用的技术参数，如速度，传送等2、工厂现有的贴装过程控制点2.1SMT贴装目前主要有两个控制点:2.1.1物料损耗控制（抛料记录表）2.1.2机器的贴装质量控制,（QC检查不良记录表）2.2工厂现有的机器维护保养工作.（附日、周、月保养内容）2.2.1工厂现有机器维护保养工作主要分日保养,周保养,月保养三个阶段。3、表面贴装方法分类第一类TYPEIA只有表面贴装的单面装配工序:丝印锡膏=贴装元件=回流焊接TYPEIB只有表面贴装的双面装配SMT全程培训教材修订：2008-4-2912/70yuer.xiao工序:丝印锡膏=贴装元件=回流焊接=反面=丝印锡膏=贴装元件=回流焊接第二类TYPEII采用表面贴装元件和穿孔元件混合的单面或双面装配工序:丝印锡膏(顶面)=贴装元件=回流焊接=反面=滴(印)胶(底面)=贴装元件=烘干胶=反面=插元件=波峰焊接第三类TYPEIII顶面采用穿孔元件,底面采用表面贴装元件工序:滴