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SMT工藝設計及製程改善分析Chip元件layout設計SMT制程控制序言•在SMT生产过程中，都希望基板从印刷工序开始到回流焊接工序结束，质量处于零缺陷状态，但实际上这是很难达到。由于SMT工序较多，不能保证每道工序不出现差错。因此在SMT生产过程中会碰到一些焊接缺陷这些缺陷由多种原因造成。对于每个缺陷应分析其产生的根本原因，这样才能消除这些缺陷，做好后续的预防工作。那么怎样才能控制这些缺陷的产生呢？首先要认识什么是制程控制。简单来说，制程控制是运用最合适的设备，工具或者方法材料，控制制造过程中各个环节，使之能生产出品质稳定的产品。实际上实施制程控制的目的也就是希望提高生产效率，提高生产品质，稳定工艺流程，用最经济的手段得到最佳的效益，这些主要体现在生产能力的提升上。SMT制程控制•制程控制需要重点考虑以下几个方面1：明确装配要求，工艺流程，工艺参数设定。2：作业流程规范化，包括标准的制定和指导文件的规范化3：需要有培训合格的作业员，使他们能够适应新的工艺和新的设备与技术。4：新产品试做时应了解各个环节的问题，再进行改善，便于量产的正常生产。实际上SMT制程控制中做关键的工序还是印刷工序，是影响制程品质的重点所在。SMT制程控制•SMT制程常见缺陷有：•锡少，胶少，沾锡，冷焊，移位，短路，竖立(墓碑)，浮起，脱落，缺件，损伤，装错，印字不清，方向反……SMT制程常见缺陷分析与改善不良项目锡少不良概述指元件端子或电极片的锡量到不到高度要求及端子前端没有锡轮廓发生原因1)印刷机刮刀压力过大，使刮刀将网孔中的锡膏刮掉，印刷在基板铜箔上的效果为四周高中间底，使回流后元件锡量少。2)印刷网板的网孔由于未清洗干净，锡粒粘附在开口部周边凝固后造成网孔堵塞而导致印刷锡少3)印刷网板开口偏小或网板厚度偏薄不能满足元件回流后的端子锡量4)贴装移位造成元件回流后锡少5)印刷速度过快，锡膏在刮刀片下滚动过快，使锡膏来不及充分的印刷在网孔中6)网板开口表面光洁度不够且粗糙，使锡粒子印刷下锡量较少改善方法1)减少印刷刮刀压力，使印刷锡量增加，另外可轻微增大网板与基板之间的印刷间距，使锡量增加。2)增加网板擦拭频率，自动擦拭后适当采用手动擦拭，另外对网板清洗的网板一定要用显微镜进行检查。3)适当加大网板开口尺寸，使其铜箔有足够的锡量。4)调整贴装坐标及元件识别方法，使元件贴在铜箔正中间。5)调整印刷机参数设定，使印刷速度降低。6)网板开口工艺采用激光加工法，对细间距IC通常采用电抛光加工SMT制程常见缺陷分析与改善不良项目沾锡不良概述由于回流过程中加热急速造成的锡颗粒分散在元件的周围或基板上，冷却后形成发生原因1)锡膏接触空气后，颗粒表面产生氧化或锡膏从冰箱里取出后没有充分的解冻，使回流后锡颗粒不能有效的结合在一起。2)回流炉的预热阶段的保温区时间或温度不充分，使锡膏内的水分与溶剂未充分挥发溶解。3)网板擦拭不干净，印刷时使残留在网板孔壁的锡颗粒印在基板上，回流后形成。4)印刷锡量较厚（主要为Chip元件)贴装时锡膏塌陷，回流过程中塌陷的锡膏扩散后不能收回5)针对电解电容沾锡粒，主要是由于两铜箔锡量太多，大部分的锡都压在元件本体树脂下面，回流后锡全部从树脂底下溢出形成锡粒。6)锡膏超过有效期，阻焊剂已经沉淀出来与锡颗粒不能融合在一起，回流后使锡颗粒扩散形成7)回流炉保温区与回流区的温度急剧上升，造成锡颗粒扩散后不能收回。改善方法1)避免锡膏直接与空气接触，对停留在网板上长时间不使用的锡膏则回收再锡膏瓶内，放进冰箱。从冰箱内取出锡膏放在室温下回温到适宜的时间并按规定时间搅拌后才能使用。2)适当增加预热温度，延长回流曲线图的预热时间，使锡膏中的焊料互相融化。3)擦拭网板采用适当的擦拭形式，如：湿，干式等。4)针对Chip元件开网板时采用防锡珠开口方式，减少锡量。5)此类元件网板开口时通常要采用将其向外平移0.3~0.6mm的方法，使其锡量大部分印刷在元件树脂以外的铜箔上。6)更换过期锡膏，按锡膏的有效期使用，严格要求按先入先出的原则适用。7)适当调整回流炉的保温区与回流区的温度，使温度上升速度缓慢上升，一般保温区控制在0.3~0.5℃/S，回流区控制在2~5℃/S.SMT制程常见缺陷分析与改善不良项目冷焊不良概述锡膏在过回流炉后未彻底的融化，存在像细沙一样的颗粒，焊点表面无光泽发生原因1)主要由于回流炉的回流温度偏低，回流区时间偏短，使锡膏未完全融化而形成2)锡膏过期，在正常的回流温度下使锡膏未得到充分的融化。3)较大元件回流时由于部品吸热较多，使锡膏没有吸收到较大的热量而出现。4)回流过程中基板被卡在回流炉中间，未通过回流区便人为取出，导致锡膏未彻底溶化。5)回流炉的链速设定过快或风机频率设定偏低，使锡膏未彻底的回流融化。改善方法1)在曲线图规定条件内适当增高回流区的温度与时间范围，使锡膏得到充分融化2)更换过期锡膏，另外可加入阻焊剂再充分搅拌（一般不采用)3)针对有大型元件的基板，回流时可适当增加各温区的温度，使锡膏能吸收到充分的热量，而充分融化。4)对回流更换产品时，轨道调整到比基板宽出0.5~1mm。使基板能顺畅通过。5)适当调整回流炉的参数设置，降低链速设定或增大风机频率设定。SMT制程常见缺陷分析与改善不良项目移位不良概述元件的端子或电极片移出了铜箔，超出了判定基准发生原因1)贴装坐标或角度偏移，元件未装在铜箔正中间2)实装机部品相机识别方式选择不适当，造成识别不良而贴装移位3)基板定位不稳定，MAEK电设置不适当或顶针布置不合适造成移位。4)吸料位置偏移，造成贴装时吸嘴没有吸在元件的中间位置而移位5)印刷时锡量偏少而不均匀，回流时由于张力作用拉动部品使其移位。6)部品数据库中数据参数设置错误，（如：吸嘴设置不适当)使贴装移位。改善方法1)调整实装程序的X,Y坐标或角度2)更改贴装时部品相机识别方式，特别是QFP,较密集的CN类元件。3)确认轨道宽度（轨道宽度设置一般是比基板宽度宽0.5MM)，确认顶针布置均匀合理，MAER数据正常，设置位置合理，不会错识别到旁边点。4)调整吸料位置，使吸嘴吸在元件中间无偏移。5)适当减少印刷刮刀压力及均匀分布顶针，使印刷锡量增加且均匀6)根据元件实际尺寸设置元件数据，正确选择吸嘴。SMT制程常见缺陷分析与改善不良项目短路不良概述相邻两端子或电路线发生锡连接现象发生原因1)印刷锡量过多，元件贴装后将锡膏压塌，使相邻两铜箔间发生锡膏连接，回流后短路。2)印刷移位，使相邻两铜箔的锡膏与原件端子发生锡连接，回流后发生短路3)印刷脱模速度过快而至印刷拉锡，印刷锡膏呈山坡状，部品贴装后使相邻两铜箔间的锡膏连接在一起。4)网板开口部适当或网板钢片选择过厚，特别是排阻与0.65pitch以下的QFP类IC开口过大，从而造成印刷锡量多。贴装回流后短路5)贴装移位，特别是QFP类IC，回流后移位的IC端子脚与相邻的锡膏发生锡连接。6)印刷机程序中PCB厚度数据设置不当，印刷时网板与基板间距过大，造成印刷锡膏厚度过大或向周边扩散。改善方法1)适当增大印刷压力，使锡量减少或将有0.5pitch的IC印刷网板的钢片厚度改为0.15MM或0.13MM，减少锡量厚度，另外可调整贴装压力，使部品轻放在锡膏上而不产生塌陷。2)调整印刷位置，使锡膏印在铜箔正中间位置。3)合理布置顶针，再调整印刷脱模速度与距离。4)此类部品一般根据有铅与无铅做适当的开口或减少钢片厚度，网板建议采用电抛光加工方法5)调整贴装坐标或吸料位置，较大的部品可适当调慢吸料贴装速度。6)调整印刷机程序中PCB厚度设置值，减少印刷锡量不良项目竖立不良概述指元件一端翘起脱离基板的铜箔，没有与铜箔连接在一起，而另一端则焊在铜箔上发生原因1)元件贴装偏移，与元件接触较多的锡膏端得到更多的热熔量而先熔化，从而把另一端拉起形成竖立。2)印刷锡量较薄或铜箔两边锡量不均匀，锡膏熔化时的表面张力随之减小，故竖立机率也增大。3)回流炉预热阶段的保温区温度设置低，时间短，元件两端不同时熔化的概率大，也容易形成。4)铜箔外形尺寸设计不当，两边大小不一样，两铜箔间距大或偏小，主要指1005型chip元件。5)网板张力不够松动，印刷时由于刮刀有压力，刮动时网板钢片发生变形，印刷的锡量也高低不平，回流后元件竖立6)基板表面沾基板屑或其他异物，元件装上后一端浮起而致竖立7)chip元件两端电极片大小差异较大，回流时使元件两端张力大小不平衡而形成竖立8)基板回流过程中各元件受热不均匀所致。改善方法1)调整贴装坐标，使部品装在两铜箔正中间。2)增加印刷锡量厚度或印刷平整度，另外开网板时针对1005型元件开0.15MM厚的网板3)适当增加预热阶段的保温区温度，将其时间延长至偏上限值，使两端的锡能同时充分熔化。4)联络改善基板，但从网板开口方面也有较好的改善，可将1005型元件开口尺寸长方向为0.5MM，宽为0.6MM即可。5)生产前先确认网板有无松动，对松动的网板及时重新绷网。6)印刷前先用风枪吹干净基板表面或先擦拭后再印刷。7)联络材料供应商改善8)调整回流炉的各参数设置，使基板充分且均匀受热。SMT制程常见缺陷分析与改善SMT制程常见缺陷分析与改善不良项目假焊不良概述指元件端子没有与铜箔的锡膏熔接在一起，即没有焊好发生原因1)chip类元件两端铜箔印刷锡量不均匀，部品回流后由于锡量多的一侧张力大拉起部品使锡少的一侧造成未焊锡/假焊。2)元件贴装时移位（主要针对排阻和1005型chip元件)锡膏有熔化至冷却凝固状态的过程中，部品沾锡膏多的一侧冷却凝固时牵引力较沾锡膏少的那侧要大，从而拉动元件移向锡较多的一侧而形成。3)元件端子轻微向上翘起变形或端子来料氧化，回流后锡膏不能侵到端子上而造成4)回流的预热区时间或温度不够高，造成锡与端子熔接时未完全侵润5)锡膏超过印刷至回流的有效期，回流时锡膏不能与端子完全熔化形成焊锡不良6)锡膏过期，回流时由于锡膏的焊料变质，不能与原件的电极片或端子熔接在一起形成。改善方法1)适当均匀分布顶针，使印刷锡量均匀，同时再确认印刷刮刀片是否变形，磨损，更换不良的刮刀片2)调整贴装位置，使其装在铜箔正中间3)端子变形的需要整形后在贴装，来料氧化联络供应商处理改善。4)适当增加回流预热区的温度与时间，使其充分熔接。5)严格控制印刷至回流的时间，6)更换过期锡膏，严格控制按锡膏的有效期于先入先出进行管理使用。SMT制程常见缺陷分析与改善不良项目缺件不良概述指元件根本就没有贴装在基板上的铜箔上，或铜箔上的锡膏红胶也没有被元件装过的痕迹。发生原因1)吸嘴沾脏未及时清洗或吸嘴真空气管破裂使吸嘴真空太小，头部在旋转过程中将原件甩落，未装在基板上。2)NC程序错，无此元件的贴装坐标。3)基板铜箔上漏印刷锡膏或红胶，元件贴上后由于未被固定而致漏装。4)设备故障死机，关机时没有记忆，重新开机时未找点生产而致漏装。5)NC程序中元件贴装数据项被SKIP，6)网板制作时，漏开口，元件贴装时被打飞。7)元件库数据中元件厚度设置不当。改善方法1)清洗吸嘴或更换破裂气管，增大真空气压。2)修改NC程序，增加此元件的贴装数据3)清洗网板网孔，使其正常印刷，对漏印刷的采用人工补胶后再投入生产。4)对设备故障重新开机时采用找点法重新找点后再生产。5)恢复NC程序中的SKIP项，6)对新网板制作投入生产前需按要求对网板进行确认，对发现漏开孔，应立即送外补开网孔。7)根据元件的实际厚度进行设定。不良项目浮起不良概述元件本体或端子未贴紧在基板的铜箔上，有一定的间隙。发生原因1)红胶印刷的厚度偏高，使元件不能紧贴基板，或者由于印刷锡量较厚。2)贴装移位，元件回流后由于张力作用将元件轻微拉致浮起。3)基板沾有基板屑或异物，元件贴装后使其浮起或贴装装乱，贴装元件底部掉落了其它元件，使其浮起。4)FPC软基板变形或翘起，元件贴装后另一端未装在铜箔上而且有一定的间隙。5)对电解电容浮起，主要由于回流后此元件树脂底部沾锡粒所致。6)元件本体底部来料不平整或端子翘起，实装后元件与基板之间就形成间隙。改善方法1)减少红胶印刷