SMT-工艺与制程

SMT-工艺与制程SMT工艺与制程一SMT生产环境二生产排序三焊膏部分四胶水部分五组件(SMD)的基本知识六PCB板的基本要求七SMT基本工艺、制程文件唐海2013/4/293一SMT生产环境1.无尘:SMT设备气动部件很多,清洁的环境有利于气路的顺畅,与稳定运行;SMT贴片设备的组件认识系统主要为相机识别或激光识别,它们镜头是否清洁无尘直接影响到设备的装着率和贴片精度;SMT设备的功率电器部件较多,无尘与良好的通风环境能保证其寿命;无尘能保证PCB板的清洁,保证印刷质量与点胶质量；无尘的其体等级要求根据生产品的类型与精度要求来确定。2.温度:(20---28℃)设备的机械、电器部件在高速、长时间运转下都会发热,要较低的环境温度保证其正常运行;在此温度范围内能保证锡膏的性能与点胶的质量;SMT的作业人员为防静电而穿了防静电衣帽,需要合适的温度环境.3.湿度:(40---70%RH)湿度对静电的影响非常大;湿度对锡膏的印刷有很大影响;湿度对设备机械、电器部件有影响.4.防静电:A.静电物质由于受外力的作用,会产生电子的得失,物质中电子的得失破坏了电平衡,产生了静电.静电能击穿很多电子器件,是IC等电子器件的头号杀手.B.影响静电的产生因素物质的材料特性,有的容易产生静电,有的不容易产生静电;物质摩擦的作用力的大小与方向;环境湿度会影响静电产生的大小,越干燥,越易产生静电;4环境空间的交变电场,磁场也是产生静电的重要来源.C.静电的防护所有元器件的操作都必需在静电安全工作台上进行;SMD采用防静电包装,SMD物料仓要有更严的防静电保护;SMT的作业人员必须有静电防护,穿防静电工作服或戴防静电手腕带,接触芯片时避免接触它的引脚或端子,根据要求再作静电防护;SMT的各种设备必须有良好的防静电保护,做防静电油漆,加防静电皮,和设备良好的接地;控制好SMT生产环境的湿度,工作场地做防静电油漆,加防静电地皮;PCBA的存放与搬运也要注意防静电,用防静电胶盆等来装PCB.5.通风:SMT回流焊会排出很多废气,需要良好的通风保持生产环境.6.照明:方便目检员检测半成品,作业人员观察与作业.7.振动:小的振动有利于保护贴片精度,设备的正常使用.8.地板的承载能力:SMT设备一般都有较大振动,如果生产车间不在一楼应考虑楼板的承受能力和防止共振.9.设备的布局:主要考虑设备的振动是否会相互影响,是否方便作业与正体的美观,产品的升级伴随的辅助设备的增加.二生产排序1.先生产锡膏面,再生产胶水面2.先生产少料面,再生产多料面3.PCB胶水贴片回焊炉目检ICTIPQC4.PCB印刷IPQC抽检贴片IPQC抽检回焊炉5IPQCICT目检三焊膏部分有铅焊膏有铅焊膏的组成与其对性能的影响1.锡铅合金锡球(SolderBall)比重85---90%：合金锡球比重高低将会影响焊点锡量的多少与爬升性，因为焊接时锡球合金不会挥发，相同体积的锡膏膜，锡铅合金球的比重越高焊点就会越饱满。球径25---55um：生产机板上的最小印刷间距决定了被选用锡膏锡球球径的范围。一般要求球径要小于最小印刷间距的1/3。如球径太大在印刷时网孔易堵塞,锡膏粘度会变小，不易均匀涂布;球径太小易塌边,锡球易氧化,焊接时易起锡珠.锡铅比63/37：锡球的锡铅比例将决定锡膏的熔点,Sn/Pb为63/37的锡膏熔点约为183℃，近年来由于环保的要求多用无铅锡球.2.助焊剂(Flux)比重9—12%一般在10%左右种类RSA、RA、RMA、R现一般采用RMA型RMA弱活化性卤素含有量小于0.5‰，腐蚀性很小作用与要求:清除PCB表面PAD上的氧化层,并保护其不再被氧化.降低焊接中焊料的表面张力,促进焊料的流动与分散.加强了锡膏的润湿性.要求助焊剂无腐蚀,低残留,免清洗.3.粘度、流变动调节剂,溶剂(Solvent)*比重2---3%6*粘度调节剂控制锡膏的粘度与沉积特性，是影响粘度的主要因素。影响粘度的其它因素：Ⅰ锡球颗粒外形尺寸与形状,外形尺寸越小粘度就越大;Ⅱ助焊剂所占锡膏的比重,含有助焊剂越多，粘度就小；Ⅲ锡球颗粒的形状越圆，粘度越大粘度对印刷质量的影响：粘度太大:不易穿过网孔,不利脱网,印出的线残缺不全,滚动性差.粘度太小:易流淌和塌边,影响印刷的分辨变率和线条的平整性,不利于组件的贴片.一般的粘度要求：生产普通SMD时要求粘度500—900Pa.S；生产细间距SMD时要求粘度800--1200Pa.S*流变动调节剂在焊接时，调节锡水的流动，保证焊接质量*溶剂保证锡膏润湿性,改变锡膏的存贮期限.要求其沸点较高,常温下不易挥发,在Reflow中快速挥发.锡膏选用的性能检查项目1.印刷前贮存稳定性粘度测试2.印刷时脱网性滚动性塌边性润湿性连续印刷性3.焊接后光泽度(低助焊剂残留)爬升性(焊点爬升高)光滑性(加工美观性)最佳条件下的锡珠情况最佳条件下的短路、虚焊情况4.焊点电气项目焊接强度焊点的导通性焊点与焊点的绝缘性抗腐蚀性锡膏的选用依据1焊点质量主要焊点的爬升性焊点的光泽度短路情况空焊情2印刷质量主要脱网性塌边性连续印刷性3采购价格考虑锡膏的性能价格比4采购周期从定货到到货所需的时间，最好是国内采购，不需报关75售后服务情况锡膏的保存条件:低温冷藏2—10℃,保存期不超过3个月,使用时先进先出锡膏的使用准备:先回温4—8小时,拌3—5分钟回温：锡膏的保存为低温冷藏如不回到室温就生产，易使锡膏周围的水蒸汽液化，而吸收水分，破坏锡膏的组成，影响锡膏的性能；锡膏品牌不同回温时间稍有差异，最佳的回温时间可咨询供应商搅拌：锡膏长期存放，由于组成成份的比重不同而分层，搅拌有利于锡膏成份的均匀，控制好锡膏的粘度，便于印刷；锡膏品牌不同搅拌时间稍有差异，最佳的搅拌时间可咨询供应商；也有些锡膏不用机器搅拌钢网(Stencil)1.加工方式化学蚀刻(Etching)便宜精度差激光加工(Laser)价格适中精度较好现普遍采用电铸加工(Additive)加工费高周期长易脱网精度好2.钢网的制作对锡膏印刷的影响(主要考虑锡球的流入与脱网)*网孔的长或宽L/W,深度(网的厚度)H与锡球直径D的关系HLDWW/L＞＝5DH＞＝3D*STENCIL的厚度：决定了锡膏的涂布量(0.12mm/0.15mm)影响开口比例.8*网孔的开口比例：起到锡量的调控作用。为减少空焊，有些地方要加大开口；为减少短路或起锡珠,部分组件相应于PAD的尺寸缩小开孔.*网孔的开口形状：为了便于锡膏膜的脱网，减少网孔残留锡膏，网孔应尽量保证面积的情况下减小其周长，方形网孔四角倒圆角R（0.2mm），IC焊盘两端做成半圆。*为确保印刷精度,网上应有Mark点,通常采用半刻方式.3.钢网制作要求与指针要求:A.开孔的位置精度B.开孔尺寸的精度C.孔壁的粗糙度D.孔壁呈小梯形(有利于锡膏的脱网)E.钢网的张力要求指标:A.框架尺寸B.模板在框架中的位置和方向C.模板材料D.模板厚度E.定位边或定位孔F.Mark点例：松下SPP印刷机钢网制作标准一外框尺寸宽600mm×长550mm二Stencil厚度选择如有ICPitch0.5mm的元件Stencil厚度选用0.12mm如有CSPPitch1.0mm的元件Stencil厚度选用0.12mm无上述元件的Stencil厚度选用0.15mm三制作方式ICPitch0.5mm的元件位置采用ElectropolshCSPPitch1.0mm的元件位置采用Electropolsh四开口形状Chip元件等四方直角焊盘网孔四直角均做成R=0.2mm的倒角如图1SOPQFP等长方形焊盘网孔两端开成P=Pitch/2的半圆如图2CSP元件如CSPPitch1.0mm网孔开成方形9图1图2五开口比例（特殊异形元件根据实际情况而定）A．选用0.15mm的钢板时Chip元件（1005或以下尺寸）元件按焊盘面积100%开孔Chip元件（1005以上尺寸）元件按焊盘面积95%开孔SOP，QFP等元件元件按焊盘宽度95%开孔、长度100%开孔BGA/CSP等到元件元件按焊盘面积105%开孔B．选用0.12mm的钢板时Chip元件（1005或以下尺寸）元件按焊盘面积110%开孔Chip元件（1005以上尺寸）元件按焊盘面积100%开孔SOP，QFP（Pitch=0.5mm）元件按焊盘宽度、长度100%开孔SOP，QFP（Pitch0.5mm〉元件按焊盘宽度100%、长度110%开孔BGA/CSP（Pitch=1.0mm）元件按焊盘面积115%开孔BGA/CSP（Pitch1.0mm）元件按焊盘面积120%开孔六Mark的制作底面半刻深度：网板厚度1/2图形：圆形尺寸：1.0mm七钢网方向以定位孔为正方向八钢网标记A．PCBNO.PCB板板号B．Stencil厚度C．生产方式，生产日期注明D．在外框上刻箭头标明钢网投入方向E．标记位置钢网正方向右下角4.钢网的正常使用寿命3万—5万片板10刮刀直接接触模板的生产工具，要求耐磨，边缘平整1不锈钢刮刀印刷品质良好，在细间距，超细间距模板的印刷时，大多采用钢刮刀，寿命较长，每天24小时使用，寿命一般有三四个月；对钢网的磨损较快，要注意刮刀压力*有PITCH小于0。65IC或BGA/CSP组件的钢网印刷时必需采用钢刮刀2聚亚氨酯橡胶刮刀刮刀形状有V形，棱形；由于橡胶有弹性，能压到模板的网孔中，刮走一部分锡膏，使锡膏膜不平整，印刷质量较差，一般在手工印刷时采用；寿命较短，易磨损，每日24小时使用，寿命一般在一月内印刷的主要参数1.刮刀的运行速度PrintSpeed15---50mm/s2.刮刀压力PrintPressure取决于所用机型与刮刀的材质与角度3.脱网速度SeparateSpeed0.1---1mm/s4.脱网距离SeparationDistance1---1.5mm5.印刷间隙PrintGap0mm6.印刷角度PrintDegree45---75度(推荐使用60度刮刀)7.清洁钢网模式CleaningScreenMode干擦、溶剂擦、真空擦8.清洁钢网间隔CleaningScreenInterval2---8PCS影响印刷质量的几大因素1.锡膏A.流动性(滚动性)B.粘度C.焊剂的含量(润湿性)D.锡球的尺寸2.钢网A.钢网厚度B.钢网材质C.钢网的张力D.钢网成形方式E.网孔开孔比例3.印刷参数同上4.刮刀材质11锡膏板的温度曲线(Profile)1.回焊炉的种类A.红外线炉较古老,隧道加热,受热不均匀,由于红外线不能不穿透物体，在生产PLCCBGA/CSP等焊点在组件本体下面的组件时，会产生“阴影效应”；且光波易反射，受反射面积，颜色，平整性的影响较大，已较少使用B.热风强制性炉耐热风扇或者对流喷射管来迫使气流循环,能使PCB板均匀受热,温差较小，焊接性能较佳；但在高温下易助长焊点氧化，PCB板上的板香挥发严重。现普遍采用C.气相焊炉较先进,一般采用氮气,可以防止氧化,减少锡珠等优点,但较贵，在军工产品和无铅焊锡的生产中，已大量采用2.回焊炉的要求A.相邻加热区温度不相干扰C.区内加热均匀准确D.速度精确，传送链传送平稳E.具有冷却风扇且温区不应太少F.有良好的排气系统，松香回收系统3.温度曲线的设定温度曲线(Profile)指PCB通过回焊炉时,PCB上某焊点的温度随时间变化的曲线.锡膏板一般分为预热区、恒温区、回流区、冷却区四个阶段.温度曲线的设定要考虑的四大因素：所选用锡膏的特性，锡铅合金、助焊剂的种类与比重。每种锡膏也都会推荐一种温度曲线，主要参考依据所用回焊炉的种类、温区数、长度，每种回焊炉都会推荐一种温度曲线，可作参考所生产的PCB板的板材、变形情况、外形尺寸，单面板还是双面板，板上组件的种类与分布情况，是否有特别温度要求的组件印刷锡膏膜的厚度与锡量的多少A.预热区(室温---120℃):时间上一般无要求;温升太快,由于热冲击,PCB和组件都可能受损;温升太慢,助焊剂挥发,不利于焊接;温升应为121---3