文檔SMT焊接工藝流程

1、SMT焊接工藝流程一、概述：1、SMT（表面貼裝）的特點1）、組裝密度高、電子產(chǎn)品體積小、重量輕，貼片元件的體積和重量只有傳統(tǒng)插裝元件的1/10左右，一般采用SMT之后，電子產(chǎn)品體積縮小40%60%,重量減輕60%80%。2）、可靠性高、抗振能力強。焊點缺陷率低。3）、高頻特性好：減少了電磁和射頻干擾。4）、易于實現(xiàn)自動化，提高生產(chǎn)效率。降低成本達30%50%。節(jié)省材料、能源、設(shè)備、人力、時間等。2、為什么要用表面貼裝技術(shù)（SMT）?1）、電子產(chǎn)品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已無法縮小2）、電子產(chǎn)品功能更完整，所采用的集成電路（IC）已無穿孔元件，特別是大規(guī)模、高集成IC,不得不采用表面

2、貼片元件3）、產(chǎn)品批量化，生產(chǎn)自動化，廠方要以低成本高產(chǎn)量，出產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品以迎合顧客需求及加強市場競爭力4）、電子元件的發(fā)展，集成電路（IC）的開發(fā)，半導(dǎo)體材料的多元應(yīng)用5）、電子科技革命勢在必行，追逐國際潮流4、為什么在表面貼裝技術(shù)中應(yīng)用免清洗流程？1）、生產(chǎn)過程中產(chǎn)品清洗后排出的廢水，帶來水質(zhì)、大地以至動植物的污染。2）、除了水清洗外，應(yīng)用含有氯氟氫的有機溶劑（CFC&HCF哪清洗，亦對空氣、大氣層進行污染、破壞。3）、清洗劑殘留在機板上帶來腐蝕現(xiàn)象，嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)素。4）、減低清洗工序操作及機器保養(yǎng)成本。5）、免清洗可減少組板（PCBA庇移動與清洗過程中造成的傷害。仍有部分元件不堪清洗。6

3、）、助焊劑殘留量已受控制，能配合產(chǎn)品外觀要求使用，避免目視檢查清潔狀態(tài)的問題。7）、殘留的助焊劑已不斷改良其電氣性能，以避免成品產(chǎn)生漏電，導(dǎo)致任何傷害。8）、免洗流程已通過國際上多項安全測試，證明助焊劑中的化學(xué)物質(zhì)是穩(wěn)定的、無腐蝕性的5、回流焊缺陷分析：1）、錫珠（SolderBalls）：原因：（1）、絲印孔與焊盤不對位，印刷不精確，使錫膏弄臟PCB（2）、錫膏在氧化環(huán)境中暴露過多、吸空氣中水份太多。（3）、加熱不精確，太慢并不均勻。（4）、加熱速率太快并預(yù)熱區(qū)間太長。（5）、錫高干得太快。（6）、助焊劑活性不夠。、太多顆粒小的錫粉。（8）、回流過程中助焊劑揮發(fā)性不適當(dāng)。錫球的工藝認可標(biāo)準(zhǔn)是

4、：當(dāng)焊盤或印制導(dǎo)線的之間距離為0.13mm時，錫珠直徑不能超過0.13mm,或者在600mm平方范圍內(nèi)不能出現(xiàn)超過五個錫珠。2）、錫橋（Bridging）：一般來說，造成錫橋的因素就是由于錫膏太??；包括：（1）、錫膏內(nèi)金屬或固體含量低、搖溶性低、錫膏容易炸開，錫膏顆粒太大；（2）、助焊劑表面張力太??；（3）、焊盤上太多錫膏，回流溫度峰值太高等。3）、開路（Open）:原因：1、錫膏量不夠。2、元件引腳的共面性不夠。3、錫濕不夠（不夠熔化、流動性不好），錫膏太稀引起錫流失。4、引腳吸錫（象燈芯草一樣）或附近有連線孔。引腳的共面性對密間距和超密間距引腳元件特別重要。解決方法：是在焊盤上預(yù)先上錫。引

5、腳吸錫可以通過放慢加熱速度和底面加熱多、上面加熱少來防止。也可以用一種浸濕速度較慢、活性溫度高的助焊劑或者用一種Sn/Pb不同比例的阻滯熔化的錫膏來減少引腳吸錫。二、SMT幾種工藝流程1、SMT工藝流程-單面組裝工藝及說明來料檢測：IC器件烘干、盤、帶料處理等絲印焊膏:其作用是將焊膏或貼片膠漏e到它的焊盤上，為元器件的焊接做準(zhǔn)備。所為絲印機（絲網(wǎng)印刷機），位于SMT生產(chǎn)線的最前端。點膠（點貼片膠）：它是將膠水滴到PCB的的固定位置上,其主要作用是將元器件固定到PCB板上。所用設(shè)備為點膠機，位于SMT生產(chǎn)線的最前端或檢測設(shè)備的后面貼裝（業(yè)）：其作用是將表面組裝元器件準(zhǔn)確安裝到于SMT生產(chǎn)線中絲印

6、機的后面。PCB的固定位置上。所用設(shè)備為”機，位固化（烘干）：其作用是將貼片膠融化,從而使表面組裝元器件與為固化爐，位于SMT生產(chǎn)線中貼片機的后面。PCB板牢固粘接在一起。所用設(shè)備回流焊接:其作用是將焊膏融化，使表面組裝元器件與ECB板牢固粘接在一起。所用設(shè)備為回流焊爐,位于SMT生產(chǎn)線中貼片機的后面。目前使用在回流焊接技術(shù)中的主流焊接技術(shù)是熱風(fēng)”技術(shù)。在這技術(shù)中，空氣的加熱和對流控制是確保工藝質(zhì)量的關(guān)鍵。清洗：其作用是將組裝好的PCB板上面的對人體有害的焊接殘留物如助焊劑等除去。所用設(shè)備為適選機，位置可以不固定，可以在線，也可不在線。檢測：其作用是對組裝好的PCB板進行焊接質(zhì)量和裝配質(zhì)量的檢

7、測。所用設(shè)備有放大鏡、顯微鏡、在線測試儀（ICT）飛針測試儀、自動光學(xué)檢測（AOI）、X-RA館測系統(tǒng)、功能測試儀等。位置根據(jù)檢測的需要，可以配置在生產(chǎn)線合適的地方。返修:其作用是對檢測出現(xiàn)故障的PCB板進行返工。所用且為港、返修工作站等。配置在生產(chǎn)線中任意位置。2、SMT工藝流程單面混裝工3、SM工工藝流程-雙面組裝工藝1）、適用于在PCB兩面均貼裝有PLCC等較大的SMD時采用的工藝2）、適用于PCB的A面回流焊:B面波峰焊。在PCB的B面組裝的SMD中，只有SOT或SOC（28）引腳以下時，宜采用此工藝。4、SMT工藝流程一雙面混裝工藝1）、適用于SMD元件多于分離元件、先貼后插情況2）

8、、適用于分離元件多于SMD元件、先插后貼情況3）、適用于A面混裝，B面貼裝4）、適用于A面混裝，B面貼裝。先貼兩面SMD,回流焊接,后插裝，波峰焊5）、適用于插裝元件少，插裝元件可使用波峰焊或手工焊接、回流焊流程焊接過程是組裝中熱處理的主要部分。其過程包括了升溫”、預(yù)熱/浸泡、回流”和冷去幾個步驟。所有這些工序，如果沒有適當(dāng)?shù)奶幚恚伎赡茉斐蓪更c可靠性的破壞或威脅1、回流焊接要求總結(jié)：1）、重要的是有充分的緩慢加熱來安全地蒸發(fā)溶劑，防止錫珠形成和限制由于溫度膨脹引起的組件內(nèi)部應(yīng)力，造成斷裂痕可靠性問題。2）、其次，助焊劑活躍階段必須有適當(dāng)?shù)臅r間和溫度，允許清潔階段在焊錫顆粒剛剛開始熔化時完成

9、。時間溫度曲線中焊錫熔化的階段是最重要的，必須充分地讓焊錫顆粒完全熔化，液化形成冶金焊接，剩余溶劑和助焊劑殘余的蒸發(fā)，形成焊腳表面。此階段如果太熱或太長，可能對組件和PCB造成傷害。3）、錫膏回流溫度曲線的設(shè)定，最好是根據(jù)錫膏供貨商提供的資料進行，同時把握組件內(nèi)部溫度應(yīng)力變化原則，即加熱溫升速度小于每秒2-3C,和冷卻溫降速度小于5Co4）、PCB裝配如果尺寸和重量很相似的話，可用同一個溫度曲線。重要的是要經(jīng)常甚至每天檢測溫度曲線是否正確。2、當(dāng)錫膏至于一個加熱的環(huán)境中，錫膏回流分為五個階段：1）、首先，用于達到所需粘度和絲印性能的溶劑開始蒸發(fā)，溫度上升必需慢（大約每秒2-3C）,以限制沸騰和

10、飛濺，防止形成小錫珠。還有，一些組件對內(nèi)部應(yīng)力比較敏感，如果組件外部溫度上升太快，會造成斷裂。2、助焊劑活躍，化學(xué)清洗行動開始，水溶性助焊劑和免洗型助焊劑都會發(fā)生同樣的清洗行動，只不過溫度稍微不同。將金屬氧化物和某些污染從即將結(jié)合的金屬和焊錫顆粒上清除。好的冶金學(xué)上的錫焊點要求清潔的表面。3、當(dāng)溫度繼續(xù)上升，焊錫顆粒首先單獨熔化，并開始液化和表面吸錫的過程。這樣在所有可能的表面上覆蓋，并開始形成錫焊點。4、這個階段最為重要，當(dāng)單個的焊錫顆粒全部熔化后，結(jié)合一起形成液態(tài)錫，這時表面張力作用開始形成焊腳表面，如果組件引腳與PCB焊盤的間隙超過4mil,則極可能由于表面張力使引腳和焊盤分開，即造成錫

11、點開路。5、冷卻階段，如果冷卻快，錫點強度會稍微大一點，但不可以太快而引起組件內(nèi)部的溫度應(yīng)力。四、不同焊料的可靠性比較1、焊料、熔點和疲勞壽命認識到不同的焊料、器件焊端、以及焊盤鍍層材料的組合會提供相當(dāng)不同的可靠性表現(xiàn)。2、無鉛焊料實例與傳統(tǒng)的含鉛焊料相比，無鉛焊料的原理就是由一些合金混合物來替代原有的鉛，其特點就是這種合金的熔融溫度要略高于含鉛焊料。以Sn/Ag合金為例，其熔融溫度為221攝氏度，高于含鉛焊料的熔融溫度183攝氏度,而另一些無鉛焊料Sn/Ag/Cu熔點為218攝氏度、Sn/Ag/Cu/Sb熔點為217攝氏度。五、器件封裝的吸潮和熱損壞1、塑膠封裝器件的吸潮問題：爆米花許多塑膠

12、封裝的器件，對吸潮問題都有一定的敏感性。吸潮將可能演變成類似現(xiàn)象”之類的故障問題，從而影響器件的短期或長期壽命。雖然這不是個新的技術(shù)問題，但無鉛技術(shù)帶來的較高熱能（溫度和時間）卻加重了這問題的程度。在業(yè)界還沒有找出表現(xiàn)良好的新材料取代傳統(tǒng)塑料之前，一個過渡的簡單做法是加強防潮和處理的管制，把現(xiàn)有的防潮能力等級提高了1到2級。也就是說，同一塑料封裝器件，在錫鉛應(yīng)用中如果是被定為第3級的話，在無鉛應(yīng)用中就必須被定為4或5級能力來管理和使用。IPC/JEDEC機構(gòu)對其原有的防潮標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)進行了無鉛應(yīng)對的修改，而發(fā)布了J-STD-020C參考標(biāo)準(zhǔn)（圖1）.建議所有被稱為無鉛器件都應(yīng)該承受得起這標(biāo)準(zhǔn)中的熱

13、曲線。需要注意的一點，是該標(biāo)準(zhǔn)提供了一個范圍值（圖1中的藍色部分）。這就允許供應(yīng)之間存在一定的性能差異。這在臨界情況下可能會給用戶帶來一致性不足的問題。所以用戶和供應(yīng)商之間在使用這標(biāo)準(zhǔn)時應(yīng)該有仔細和足夠的溝通。2、無鉛的較高熱能處理下對器件的破壞性和風(fēng)險1 ）、烘烤工藝對無鉛焊接的缺陷在過去，當(dāng)器件發(fā)現(xiàn)超出防潮規(guī)范時，一個常用的做法就是對器件按照標(biāo)準(zhǔn)或供應(yīng)商推薦的參數(shù)（溫度和時間）進行烘烤處理。這種做法在無鉛技術(shù)中有必要進行重新評估。因為無鉛對可焊性以及潤濕性的要求較嚴格，而烘烤工藝是對可焊性和潤濕性不利的。2）、三方面的特性指標(biāo)：在無鉛的較高熱能處理下，由于對目前器件的破壞性和風(fēng)險提高了，所以用戶可能有必要對于其可能出現(xiàn)的破壞模式和原理進行更詳細精確的了解。一種較好的做法是和供應(yīng)商一起合作制定下列三方面的特性指標(biāo)：（1） .可以承受的最高溫度（以及時間-一般時間較短，例如3秒鐘）；（2） .能承受的最高升溫或降溫速率；（3） .能承受的總熱能（整個焊接曲線的面積）。需要分析以上三個特性的原因，是因為它們