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文檔簡介
79/79SMT操作員培訓(xùn)手冊SMT基礎(chǔ)知識目錄SMT簡介SMT工藝介紹元器件知識SMT輔助材料SMT質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)安全及防靜電常識第一章SMT簡介SMT是Surfacemountingtechnology的簡寫,意為表面貼裝技術(shù)。亦即是無需對PCB鉆插裝孔而直接將元器件貼裝焊接到PCB表面規(guī)定位置上的焊接技術(shù)。SMT的特點(diǎn)從上面的定義上,我們知道SMT是從傳統(tǒng)的穿孔插裝技術(shù)(THT)發(fā)展起來的,但又區(qū)別于傳統(tǒng)的THT。那么,SMT與THT比較它有什么優(yōu)點(diǎn)呢?下面就是其最為突出的優(yōu)點(diǎn):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%??煽啃愿?、抗振能力強(qiáng)。焊點(diǎn)缺陷率低。高頻特性好。減少了電磁和射頻干擾。易于實(shí)現(xiàn)自動化,提高生產(chǎn)效率。降低成本達(dá)30%~50%。節(jié)省材料、能源、設(shè)備、人力、時(shí)間等。采用表面貼裝技術(shù)(SMT)是電子產(chǎn)品業(yè)的趨勢我們知道了SMT的優(yōu)點(diǎn),就要利用這些優(yōu)點(diǎn)來為我們服務(wù),而且隨著電子產(chǎn)品的微型化使得THT無法適應(yīng)產(chǎn)品的工藝要求。因此,SMT是電子焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢。其表現(xiàn)在:電子產(chǎn)品追求小型化,使得以前使用的穿孔插件元件已無法適應(yīng)其要求。電子產(chǎn)品功能更完整,所采用的集成電路(IC)因功能強(qiáng)大而引腳眾多,已無法做成傳統(tǒng)的穿孔元件,特別是大規(guī)模、高集成IC,不得不采用表面貼片元件的封裝。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(qiáng)市場競爭力。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。電子產(chǎn)品的高性能及更高焊接精度要求。電子科技革命勢在必行,追逐國際潮流。SMT有關(guān)的技術(shù)組成SMT從70年代發(fā)展起來,到90年代廣泛應(yīng)用的電子焊接技術(shù)。由于其涉及多學(xué)科領(lǐng)域,使其在發(fā)展初期較為緩慢,隨著各學(xué)科領(lǐng)域的協(xié)調(diào)發(fā)展,SMT在90年代得到迅速發(fā)展和普及,預(yù)計(jì)在21世紀(jì)SMT將成為電子焊接技術(shù)的主流。下面是SMT相關(guān)學(xué)科技術(shù)。電子元件、集成電路的設(shè)計(jì)制造技術(shù)電子產(chǎn)品的電路設(shè)計(jì)技術(shù)電路板的制造技術(shù)自動貼裝設(shè)備的設(shè)計(jì)制造技術(shù)電路裝配制造工藝技術(shù)裝配制造中使用的輔助材料的開發(fā)生產(chǎn)技術(shù)第二章SMT工藝介紹SMT工藝名詞術(shù)語表面貼裝組件(SMA)(surfacemountassemblys)采用表面貼裝技術(shù)完成貼裝的印制板組裝件?;亓骱福╮eflowsoldering)通過熔化預(yù)先分配到PCB焊盤上的焊膏,實(shí)現(xiàn)表面貼裝元器件與PCB焊盤的連接。波峰焊(wavesoldering)將溶化的焊料,經(jīng)專用設(shè)備噴流成設(shè)計(jì)要求的焊料波峰,使預(yù)先裝有電子元器件的PCB通過焊料波峰,實(shí)現(xiàn)元器與PCB焊盤之間的連接。細(xì)間距(finepitch)小于0.5mm引腳共面性(leadcoplanarity)指表面貼裝元器件引腳垂直高度偏差,即引腳的最高腳底與最低引腳底形成的平面這間的垂直距離。其數(shù)值一般不大于0.1mm焊膏(solderpaste)由粉末狀焊料合金、助焊劑和一些起粘性作用及其他作用的添加劑混合成具有一定粘度和良好觸變性的焊料膏。固化(curing)在一定的溫度、時(shí)間條件下,加熱貼裝了元器件的貼片膠,以使元器件與PCB板暫時(shí)固定在一起的工藝過程。貼片膠或稱紅膠(adhesives)(SMA)固化前具有一定的初粘度有外形,固化后具有足夠的粘接強(qiáng)度的膠體。點(diǎn)膠(dispensing)表面貼裝時(shí),往PCB上施加貼片膠的工藝過程。膠機(jī)(dispenser)能完成點(diǎn)膠操作的設(shè)備。貼裝(pickandplace)將表面貼裝元器件從供料器中拾取并貼放到PCB規(guī)定位置上的操作。貼片機(jī)(placementequipment)完成表面貼裝元器件貼片功能的專用工藝設(shè)備。高速貼片機(jī)(highplacementequipment)實(shí)際貼裝速度大于2萬點(diǎn)/小時(shí)的貼片機(jī)。多功能貼片機(jī)(multi-functionplacementequipment)用于貼裝體形較大、引線間距較小的表面貼裝器件,要求較高貼裝精度的貼片機(jī),熱風(fēng)回流焊(hotairreflowsoldering)以強(qiáng)制循環(huán)流動的熱氣流進(jìn)行加熱的回流焊。貼片檢驗(yàn)(placementinspection)貼片完成后,對于是否有漏貼、錯位、貼錯、元器件損壞等情況進(jìn)行的質(zhì)量檢驗(yàn)。鋼網(wǎng)印刷(metalstencilprinting)使用不銹鋼網(wǎng)板將焊錫膏印到PCB焊盤上的印刷工藝過程。印刷機(jī)(printer)在SMT中,用于鋼網(wǎng)印刷的專用設(shè)備。爐后檢驗(yàn)(inspectionaftersoldering)對貼片完成后經(jīng)回流爐焊接或固化的PCBA的質(zhì)量檢驗(yàn)。爐前檢驗(yàn)(inspectionbeforesoldering)貼片完成后在回流爐焊接或固化前進(jìn)行貼片質(zhì)量檢驗(yàn)。返修(reworking)為去除PCBA的局部缺陷而進(jìn)行的修復(fù)過程。返修工作臺(reworkstation)能對有質(zhì)量缺陷的PCBA進(jìn)行返修的專用設(shè)備。表面貼裝方法分類根據(jù)SMT的工藝制程不同,把SMT分為點(diǎn)膠制程(波峰焊)和錫膏制程(回流焊)。它們的主要區(qū)別為:貼片前的工藝不同,前者使用貼片膠,后者使用焊錫膏。貼片后的工藝不同,前者過回流爐后只起固定作用、還須再過波峰焊,后者過回流爐后起焊接作用。根據(jù)SMT的工藝過程則可把其分為以下幾種類型。第一類只采用表面貼裝元件的裝配IA只有表面貼裝的單面裝配
工序:絲印錫膏=>貼裝元件=>回流焊接IB只有表面貼裝的雙面裝配
工序:絲印錫膏=>貼裝元件=>回流焊接=>反面=>絲印錫膏=>貼裝元件=>回流焊接第二類一面采用表面貼裝元件和另一面采用表面貼元件與穿孔元件混合的裝配工序:絲印錫膏(頂面)=>貼裝元件=>回流焊接=>反面=>點(diǎn)膠(底面)=>貼裝元件=>烘干膠=>反面=>插元件=>波峰焊接第三類頂面采用穿孔元件,底面采用表面貼裝元件的裝配工序:點(diǎn)膠=>貼裝元件=>烘干膠=>反面=>插元件=>波峰焊接SMT的工藝流程領(lǐng)PCB、貼片元件貼片程式錄入、道軌調(diào)節(jié)、爐溫調(diào)節(jié)上料上PCB點(diǎn)膠(印刷)貼片檢查固化檢查包裝保管各工序的工藝要求與特點(diǎn):生產(chǎn)前準(zhǔn)備清楚產(chǎn)品的型號、PCB的版本號、生產(chǎn)數(shù)量與批號。清楚元器件的種類、數(shù)量、規(guī)格、代用料。清楚貼片、點(diǎn)膠、印刷程式的名稱。有清晰的Feederlist。有生產(chǎn)作業(yè)指導(dǎo)卡、及清楚指導(dǎo)卡內(nèi)容。轉(zhuǎn)機(jī)時(shí)要求確認(rèn)機(jī)器程式正確。確認(rèn)每一個Feeder位的元器件與Feederlist相對應(yīng)。確認(rèn)所有軌道寬度和定位針在正確位置。確認(rèn)所有Feeder正確、牢固地安裝與料臺上。確認(rèn)所有Feeder的送料間距是否正確。確認(rèn)機(jī)器上板與下板是非順暢。檢查點(diǎn)膠量及大小、高度、位置是否適合。檢查印刷錫膏量、高度、位置是否適合。檢查貼片元件及位置是否正確。檢查固化或回流后是否產(chǎn)生不良。點(diǎn)膠點(diǎn)膠工藝主要用于引線元件通孔插裝(THT)與表面貼裝(SMT)共存的貼插混裝工藝。在整個生產(chǎn)工藝流程(見圖)中,我們可以看到,印刷電路板(PCB)其中一面元件從開始進(jìn)行點(diǎn)膠固化后,到了最后才能進(jìn)行波峰焊焊接,這期間間隔時(shí)間較長,而且進(jìn)行其他工藝較多,元件的固化就顯得尤為重要。
PCB點(diǎn)PCB點(diǎn)B面貼片B面再流焊固化絲網(wǎng)印刷A面貼片A面再流焊焊接自動插裝人工流水插裝波峰焊接B面
點(diǎn)膠過程中的工藝控制。生產(chǎn)中易出現(xiàn)以下工藝缺陷:膠點(diǎn)大小不合格、拉絲、膠水浸染焊盤、固化強(qiáng)度不好易掉片等。因此進(jìn)行點(diǎn)膠各項(xiàng)技術(shù)工藝參數(shù)的控制是解決問題的辦法。3.1點(diǎn)膠量的大小根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn),膠點(diǎn)直徑的大小應(yīng)為焊盤間距的一半,貼片后膠點(diǎn)直徑應(yīng)為膠點(diǎn)直徑的1.5倍。這樣就可以保證有充足的膠水來粘結(jié)元件又避免過多膠水浸染焊盤。點(diǎn)膠量多少由點(diǎn)膠時(shí)間長短及點(diǎn)膠量來決定,實(shí)際中應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)情況(室溫、膠水的粘性等)選擇點(diǎn)膠參數(shù)。3.2點(diǎn)膠壓力目前公司點(diǎn)膠機(jī)采用給點(diǎn)膠針頭膠筒施加一個壓力來保證足夠膠水?dāng)D出點(diǎn)膠嘴。壓力太大易造成膠量過多;壓力太小則會出現(xiàn)點(diǎn)膠斷續(xù)現(xiàn)象,漏點(diǎn),從而造成缺陷。應(yīng)根據(jù)同品質(zhì)的膠水、工作環(huán)境溫度來選擇壓力。環(huán)境溫度高則會使膠水粘度變小、流動性變好,這時(shí)需調(diào)低壓力就可保證膠水的供給,反之亦然。3.3點(diǎn)膠嘴大小在工作實(shí)際中,點(diǎn)膠嘴內(nèi)徑大小應(yīng)為點(diǎn)膠膠點(diǎn)直徑的1/2,點(diǎn)膠過程中,應(yīng)根據(jù)PCB上焊盤大小來選取點(diǎn)膠嘴:如0805和1206的焊盤大小相差不大,可以選取同一種針頭,但是對于相差懸殊的焊盤就要選取不同的點(diǎn)膠嘴,這樣既可以保證膠點(diǎn)質(zhì)量,又可以提高生產(chǎn)效率。3.4點(diǎn)膠嘴與PCB板間的距離不同的點(diǎn)膠機(jī)采用不同的針頭,點(diǎn)膠嘴有一定的止動度。每次工作開始應(yīng)保證點(diǎn)膠嘴的止動桿接觸到PCB。3.5膠水溫度一般環(huán)氧樹脂膠水應(yīng)保存在0--50C的冰箱中,使用時(shí)應(yīng)提前1/2小時(shí)拿出,使膠水充分與工作溫度相符合。膠水的使用溫度應(yīng)為230C--2503.6膠水的粘度膠的粘度直接影響點(diǎn)膠的質(zhì)量。粘度大,則膠點(diǎn)會變小,甚至拉絲;粘度小,膠點(diǎn)會變大,進(jìn)而可能滲染焊盤。點(diǎn)膠過程中,應(yīng)對不同粘度的膠水,選取合理的壓力和點(diǎn)膠速度。3.7固化溫度曲線對于膠水的固化,一般生產(chǎn)廠家已給出溫度曲線。在實(shí)際應(yīng)盡可能采用較高溫度來固化,使膠水固化后有足夠強(qiáng)度。3.8氣泡膠水一定不能有氣泡。一個小小氣泡就會造成許多焊盤沒有膠水;每次裝膠水時(shí)時(shí)應(yīng)排空膠瓶里的空氣,防止出現(xiàn)空打現(xiàn)象。對于以上各參數(shù)的調(diào)整,應(yīng)按由點(diǎn)及面的方式,任何一個參數(shù)的變化都會影響到其他方面,同時(shí)缺陷的產(chǎn)生,可能是多個方面所造成的,應(yīng)對可能的因素逐項(xiàng)檢查,進(jìn)而排除??傊谏a(chǎn)中應(yīng)該按照實(shí)際情況來調(diào)整各參數(shù),既要保證生產(chǎn)質(zhì)量,又能提高生產(chǎn)效率印刷在表面貼裝裝配的回流焊接中,錫膏用于表面貼裝元件的引腳或端子與焊盤之間的連接,有許多變量。如錫膏、絲印機(jī)、錫膏應(yīng)用方法和印刷工藝過程。在印刷錫膏的過程中,基板放在工作臺上,機(jī)械地或真空夾緊定位,用定位銷或視覺來對準(zhǔn),用模板(stencil)進(jìn)行錫膏印刷。在模板錫膏印刷過程中,印刷機(jī)是達(dá)到所希望的印刷品質(zhì)的關(guān)鍵。在印刷過程中,錫膏是自動分配的,印刷刮板向下壓在模板上,使模板底面接觸到電路板頂面。當(dāng)刮板走過所腐蝕的整個圖形區(qū)域長度時(shí),錫膏通過模板/絲網(wǎng)上的開孔印刷到焊盤上。在錫膏已經(jīng)沉積之后,絲網(wǎng)在刮板之后馬上脫開(snapoff),回到原地。這個間隔或脫開距離是設(shè)備設(shè)計(jì)所定的,大約0.020"~0.040"。脫開距離與刮板壓力是兩個達(dá)到良好印刷品質(zhì)的與設(shè)備有關(guān)的重要變量。
如果沒有脫開,這個過程叫接觸(on-contact)印刷。當(dāng)使用全金屬模板和刮刀時(shí),使用接觸印刷。非接觸(off-contact)印刷用于柔性的金屬絲網(wǎng)。在錫膏絲印中有三個關(guān)鍵的要素,我們叫做3S:Solderpaste(錫膏),Stencils(模板),和Squeegees(絲印刮板)。三個要素的正確結(jié)合是持續(xù)的絲印品質(zhì)的關(guān)鍵所在。刮板(squeegee)刮板作用,在印刷時(shí),使刮板將錫膏在前面滾動,使其流入模板孔內(nèi),然后刮去多余錫膏,在PCB焊盤上留下與模板一樣厚的錫膏。常見有兩種刮板類型:橡膠或聚氨酯(polyurethane)刮板和金屬刮板。金屬刮板由不銹鋼或黃銅制成,具有平的刀片形狀,使用的印刷角度為30~55°。使用較高的壓力時(shí),它不會從開孔中挖出錫膏,還因?yàn)槭墙饘俚?,它們不象橡膠刮板那樣容易磨損,因此不需要鋒利。它們比橡膠刮板成本貴得多,并可能引起模板磨損。橡膠刮板,使用70-90橡膠硬度計(jì)(durometer)硬度的刮板。當(dāng)使用過高的壓力時(shí),滲入到模板底部的錫膏可能造成錫橋,要求頻繁的底部抹擦。甚至可能損壞刮板和模板或絲網(wǎng)。過高的壓力也傾向于從寬的開孔中挖出錫膏,引起焊錫圓角不夠。刮板壓力低造成遺漏和粗糙的邊緣,刮板的磨損、壓力和硬度決定印刷質(zhì)量,應(yīng)該仔細(xì)監(jiān)測。對可接受的印刷品質(zhì),刮板邊緣應(yīng)該鋒利、平直和直線。模板(stencil)類型目前使用的模板主要有不銹鋼模板,其的制作主要有三種工藝:化學(xué)腐蝕、激光切割和電鑄成型。由于金屬模板和金屬刮板印出的錫膏較飽滿,有時(shí)會得到厚度太厚的印刷,這可以通過減少模板的厚度的方法來糾正。另外可以通過減少(“微調(diào)”)絲孔的長和寬10%,以減少焊盤上錫膏的面積。從而可改善因焊盤的定位不準(zhǔn)而引起的模板與焊盤之間的框架的密封情況,減少了錫膏在模板底和PCB之間的“炸開”。可使印刷模板底面的清潔次數(shù)由每5或10次印刷清潔一次減少到每50次印刷清潔一次。錫膏(solderpaste)錫膏是錫粉和松香(resin)的結(jié)合物,松香的功能是在回流(reflowing)焊爐的第一階段,除去元件引腳、焊盤和錫珠上的氧化物,這個階段在150C持續(xù)大約三分鐘。焊錫是鉛、錫和銀的合金,在回流焊爐的第二階段,大約220C時(shí)回流。粘度是錫膏的一個重要特性,我們要求其在印刷行程中,其粘性越低,則流動性越好,易于流入模板孔內(nèi),印到PCB的焊盤上。在印刷過后,錫膏停留在PCB焊盤上,其粘性高,則保持其填充的形狀,而不會往下塌陷。錫膏的標(biāo)準(zhǔn)粘度大約在500kcps~1200kcps范圍內(nèi),較為典型的800kcps用于模板絲印是理想的。判斷錫膏是否具有正確的粘度,有一種實(shí)際和經(jīng)濟(jì)的方法,如下:用刮勺在容器罐內(nèi)攪拌錫膏大約30秒鐘,然后挑起一些錫膏,高出容器罐三、四英寸,讓錫膏自行往下滴,開始時(shí)應(yīng)該象稠的糖漿一樣滑落而下,然后分段斷裂落下到容器罐內(nèi)。如果錫膏不能滑落,則太稠,粘度太低。如果一直落下而沒有斷裂,則太稀,粘度太低。
印刷的工藝參數(shù)的控制模板與PCB的分離速度與分離距離(Snap-off)絲印完后,PCB與絲印模板分開,將錫膏留在PCB上而不是絲印孔內(nèi)。對于最細(xì)密絲印孔來說,錫膏可能會更容易粘附在孔壁上而不是焊盤上,模板的厚度很重要,有兩個因素是有利的,第一,焊盤是一個連續(xù)的面積,而絲孔內(nèi)壁大多數(shù)情況分為四面,有助于釋放錫膏;第二,重力和與焊盤的粘附力一起,在絲印和分離所花的2~6秒時(shí)間內(nèi),將錫膏拉出絲孔粘著于PCB上。為最大發(fā)揮這種有利的作用,可將分離延時(shí),開始時(shí)PCB分開較慢。很多機(jī)器允許絲印后的延時(shí),工作臺下落的頭2~3mm行程速度可調(diào)慢。印刷速度印刷期間,刮板在印刷模板上的行進(jìn)速度是很重要的,因?yàn)殄a膏需要時(shí)間來滾動和流入??變?nèi)。如果時(shí)間不夠,那么在刮板的行進(jìn)方向,錫膏在焊盤上將不平。當(dāng)速度高于每秒20mm時(shí),刮板可能在少于幾十毫秒的時(shí)間內(nèi)刮過小的???。印刷壓力印刷壓力須與刮板硬度協(xié)調(diào),如果壓力太小,刮板將刮不干凈模板上的錫膏,如果壓力太大,或刮板太軟,那么刮板將沉入模板上較大的孔內(nèi)將錫膏挖出。壓力的經(jīng)驗(yàn)公式在金屬模板上使用刮板,為了得到正確的壓力,開始時(shí)在每50mm的刮板長度上施加1kg壓力,例如300mm的刮板施加6kg的壓力,逐步減少壓力直到錫膏開始留在模板上刮不干凈,然后再增加1kg壓力。在錫膏刮不干凈開始到刮板沉入絲孔內(nèi)挖出錫膏之間,應(yīng)該有1~2kg的可接受范圍都可以到達(dá)好的絲印效果。為了達(dá)到良好的印刷結(jié)果,必須有正確的錫膏材料(黏度、金屬含量、最大粉末尺寸和盡可能最低的助焊劑活性)、正確的工具(印刷機(jī)、模板和刮刀)和正確的工藝過程(良好的定位、清潔拭擦)的結(jié)合。根據(jù)不同的產(chǎn)品,在印刷程序中設(shè)置相應(yīng)的印刷工藝參數(shù),如工作溫度、工作壓力、刮刀速度、模板自動清潔周期等,同時(shí)要制定嚴(yán)格的工藝管理制定及工藝規(guī)程。①
嚴(yán)格按照指定品牌在有效期內(nèi)使用焊膏,平日焊膏保存在冰箱中,使用前要求置于室溫6小時(shí)以上,之后方可開蓋使用,用后的焊膏單獨(dú)存放,再用時(shí)要確定品質(zhì)是否合格。②
生產(chǎn)前操作者使用專用不銹鋼棒攪拌焊膏使其均勻,并定時(shí)用黏度測試儀對焊膏黏度進(jìn)行抽測。③當(dāng)日當(dāng)班印刷首塊印刷析或設(shè)備調(diào)整后,要利用焊膏厚度測試儀對焊膏印刷厚度進(jìn)行測定,測試點(diǎn)選在印刷板測試面的上下,左右及中間等5點(diǎn),記錄數(shù)值,要求焊膏厚度范圍在模板厚度-10%-模板厚度+15%之間。④
生產(chǎn)過程中,對焊膏印刷質(zhì)量進(jìn)行100%檢驗(yàn),主要內(nèi)容為焊膏圖形是否完整、厚度是否均勻、是否有焊膏拉尖現(xiàn)象。⑤當(dāng)班工作完成后按工藝要求清洗模板。⑥在印刷實(shí)驗(yàn)或印刷失敗后,印制板上的焊膏要求用超聲波清洗設(shè)備進(jìn)行徹底清洗并晾干,或用酒精及用高壓氣清洗,以防止再次使用時(shí)由于板上殘留焊膏引起的回流焊后出現(xiàn)焊球等現(xiàn)象。貼裝貼裝前應(yīng)進(jìn)行下列項(xiàng)目的檢查:`元器件的可焊性、引線共面性、包裝形式PCB尺寸、外觀、翹曲、可焊性、阻焊膜(綠油)Feeder位置的元件規(guī)格核對是否有需要人工貼裝元器件或臨時(shí)不貼元器件、加貼元器件Feeder與元件包裝規(guī)格是否一致。貼裝時(shí)應(yīng)檢查項(xiàng)目:檢查所貼裝元件是否有偏移等缺陷,對偏移元件要進(jìn)行位置調(diào)整。檢查貼裝率,并對元件與貼片頭進(jìn)行時(shí)時(shí)臨控。固化、回流在固化、回流工藝?yán)镒钪饕强刂坪霉袒?、回流的溫度曲線亦即是固化、回流條件,正確的溫度曲線將保證高品質(zhì)的焊接錫點(diǎn)。在回流爐里,其內(nèi)部對于我們來說是一個黑箱,我們不清楚其內(nèi)部發(fā)生的事情,這樣為我制定工藝帶來重重困難。為克服這個困難,在SMT行業(yè)里普遍采用溫度測試儀得出溫度曲線,再參考之進(jìn)行更改工藝。溫度曲線是施加于電路裝配上的溫度對時(shí)間的函數(shù),當(dāng)在笛卡爾平面作圖時(shí),回流過程中在任何給定的時(shí)間上,代表PCB上一個特定點(diǎn)上的溫度形成一條曲線。幾個參數(shù)影響曲線的形狀,其中最關(guān)鍵的是傳送帶速度和每個區(qū)的溫度設(shè)定。傳送帶速度決定機(jī)板暴露在每個區(qū)所設(shè)定的溫度下的持續(xù)時(shí)間,增加持續(xù)時(shí)間可以允許更多時(shí)間使電路裝配接近該區(qū)的溫度設(shè)定。每個區(qū)所花的持續(xù)時(shí)間總和決定總共的處理時(shí)間。每個區(qū)的溫度設(shè)定影響PCB的溫度上升速度,高溫在PCB與區(qū)的溫度之間產(chǎn)生一個較大的溫差。增加區(qū)的設(shè)定溫度允許機(jī)板更快地達(dá)到給定溫度。因此,必須作出一個圖形來決定PCB的溫度曲線。接下來是這個步驟的輪廓,用以產(chǎn)生和優(yōu)化圖形。需要下列設(shè)備和輔助工具:溫度曲線儀、熱電偶、將熱電偶附著于PCB的工具和錫膏參數(shù)表。測溫儀器一般分為兩類:實(shí)時(shí)測溫儀,即時(shí)傳送溫度/時(shí)間數(shù)據(jù)和作出圖形;而另一種測溫儀采樣儲存數(shù)據(jù),然后上載到計(jì)算機(jī)。將熱電偶使用高溫焊錫如銀/錫合金,焊點(diǎn)盡量最小附著于PCB,或用少量的熱化合物(也叫熱導(dǎo)膏或熱油脂)斑點(diǎn)覆蓋住熱電偶,再用高溫膠帶(如Kapton)粘住附著于PCB。附著的位置也要選擇,通常最好是將熱電偶尖附著在PCB焊盤和相應(yīng)的元件引腳或金屬端之間。如圖示
(將熱電偶尖附著在PCB焊盤和相應(yīng)的元件引腳或金屬端之間)錫膏的特性參數(shù)表也是必要的,其應(yīng)包含所希望的溫度曲線持續(xù)時(shí)間、錫膏活性溫度、合金熔點(diǎn)和所希望的回流最高溫度。理想的溫度曲線理論上理想的曲線由四個部分或區(qū)間組成,前面三個區(qū)加熱、最后一個區(qū)冷卻。爐的溫區(qū)越多,越能使溫度曲線的輪廓達(dá)到更準(zhǔn)確和接近設(shè)定。
(理論上理想的回流曲線由四個區(qū)組成,前面三個區(qū)加熱、最后一個區(qū)冷卻)預(yù)熱區(qū),用來將PCB的溫度從周圍環(huán)境溫度提升到所須的活性溫度。其溫度以不超過每秒2~5°C速度連續(xù)上升,溫度升得太快會引起某些缺陷,如陶瓷電容的細(xì)微裂紋,而溫度上升太慢,錫膏會感溫過度,沒有足夠的時(shí)間使PCB達(dá)到活性溫度。爐的預(yù)熱區(qū)一般占整個加熱通道長度的25~33%?;钚詤^(qū),有時(shí)叫做干燥或浸濕區(qū),這個區(qū)一般占加熱通道的33~50%,有兩個功用,第一是,將PCB在相當(dāng)穩(wěn)定的溫度下感溫,使不同質(zhì)量的元件具有相同溫度,減少它們的相當(dāng)溫差。第二個功能是,允許助焊劑活性化,揮發(fā)性的物質(zhì)從錫膏中揮發(fā)。一般普遍的活性溫度范圍是120~150°C,如果活性區(qū)的溫度設(shè)定太高,助焊劑沒有足夠的時(shí)間活性化。因此理想的曲線要求相當(dāng)平穩(wěn)的溫度,這樣使得PCB的溫度在活性區(qū)開始和結(jié)束時(shí)是相等的?;亓鲄^(qū),其作用是將PCB裝配的溫度從活性溫度提高到所推薦的峰值溫度。典型的峰值溫度范圍是205~230°C,這個區(qū)的溫度設(shè)定太高會引起PCB的過分卷曲、脫層或燒損,并損害元件的完整性。理想的冷卻區(qū)曲線應(yīng)該是和回流區(qū)曲線成鏡像關(guān)系。越是靠近這種鏡像關(guān)系,焊點(diǎn)達(dá)到固態(tài)的結(jié)構(gòu)越緊密,得到焊接點(diǎn)的質(zhì)量越高,結(jié)合完整性越好。實(shí)際溫度曲線當(dāng)我們按一般PCB回流溫度設(shè)定后,給回流爐通電加熱,當(dāng)設(shè)備臨測系統(tǒng)顯示爐內(nèi)溫度達(dá)到穩(wěn)定時(shí),利用溫度測試儀進(jìn)行測試以觀察其溫度曲線是否與我們的預(yù)定曲線相符。否則進(jìn)行各溫區(qū)的溫度重新設(shè)置及爐子參數(shù)調(diào)整,這些參數(shù)包括傳送速度、冷卻風(fēng)扇速度、強(qiáng)制空氣沖擊和惰性氣體流量,以達(dá)到正確的溫度為止。典型PCB回流區(qū)間溫度設(shè)定區(qū)間區(qū)間溫度設(shè)定區(qū)間末實(shí)際板溫預(yù)熱210°C140°C活性1150°C回流2210°C以下是一些不良的回流曲線類型:
圖一、預(yù)熱不足或過多的回流曲線
圖二、活性區(qū)溫度太高或太低
圖三、回流太多或不夠
圖四、冷卻過快或不夠當(dāng)最后的曲線圖盡可能的與所希望的圖形相吻合,應(yīng)該把爐的參數(shù)記錄或儲存以備后用。雖然這個過程開始很慢和費(fèi)力,但最終可以取得熟練和速度,結(jié)果得到高品質(zhì)的PCB的高效率的生產(chǎn)回流焊主要缺陷分析: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,太慢且不均勻。4、加熱速率太快且預(yù)熱區(qū)間太長。5、錫膏干得太快。6、助焊劑活性不夠。7、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(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)是:當(dāng)焊盤或印制導(dǎo)線的之間距離為0.13mm時(shí),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。錫橋(Bridging):一般來說,造成錫橋的因素就是由于錫膏太稀,包括錫膏內(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、助焊劑表面張力太小。焊盤上太多錫膏,回流溫度峰值太高等。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,一個解決方法是在焊盤上預(yù)先上錫。引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。檢查、包裝檢查是為我們客戶(亦是下一工序)提供100%良好品的保障,因此我們必須對每一個PCBA進(jìn)行檢查。檢查著重項(xiàng)目:PCBA的版本號是否為更改后的版本??蛻粲蟹褚笤骷褂么昧匣蛑付◤S商、牌子的元器件。IC、二極管、三極管、鉭電容、鋁電容、開關(guān)等有方向的元器件的方向是否正確。焊接后的缺陷:短路、開路、缺件、假焊包裝是為把PCBA安全地運(yùn)送到客戶(下一工序)的手上。要保證運(yùn)輸途中的PCBA的安全,我們就要有可靠的包裝以進(jìn)行運(yùn)輸。公司目前所用的包裝工具有:用膠袋包裝后豎狀堆放于防靜電膠盆把PCBA使用專用的存儲架(公司定做、設(shè)備專商提供)存放客戶指定的包裝方式不管使用何種包裝均要求對包裝箱作明確的標(biāo)識,該標(biāo)識必須包含下元列內(nèi)容:產(chǎn)品名稱及型號產(chǎn)品數(shù)量生產(chǎn)日期檢驗(yàn)人8、在SMT貼裝過程中,難免會遇上某些元器件使用人工貼裝的方法,人工貼裝時(shí)我們要注意下列事項(xiàng):避免將不同的元件混在一起切勿使元器件受到過度的拉力和壓力轉(zhuǎn)動元器件應(yīng)該夾著主體,不應(yīng)該夾著引腳或焊接端放置元件是應(yīng)使用清潔的鑷子不使用丟掉或標(biāo)識不明的元器件使用清潔的元器件小心處理可編程裝置,避免導(dǎo)線損壞第三章元器件知識SMT無器件名詞解釋小外形晶體管(SOT)(smalloutlinetransister)采用小外形封裝結(jié)構(gòu)的表面組裝晶體管。小外形二極管(SOD)(smalloutlinediode)采用小外形封裝結(jié)構(gòu)的表面組裝二極管。片狀元件(chip)(rectangularchipcomponent)兩端無引線,有焊接端,外形為薄片矩形的表面組裝元件。小外形封裝(SOP)(smalloutlinepackage)小外形模壓著塑料封裝,元件兩側(cè)有翼形狀或J形狀短引線的一種表面組裝元器件封裝形式。四邊扁平封裝(QFP)(quadflatpackage)四邊具有翼形狀短引線,引線間距為1.00,0.80,0.65,0.50,0.40,0.30mm等的塑料封裝薄形表面組裝集成電路。細(xì)間距(finepitch)不大于0.5mm的引腳間距引腳共面性(leadcoplanarity)指表面組裝元器件引腳垂直高度偏差,即引腳的最高腳底與最低三條引腳的腳底形成的平面之間的垂直距離。封裝(packages)SMT元器件種類在SMT生產(chǎn)過程中,員工們會接上百種以上的元器件,了解這些元器件對我們在工作時(shí)不出錯或少出錯非常有用。現(xiàn)在,隨著SMT技術(shù)的普及,各種電子元器件幾乎都有了SMT的封裝。而公司目前使用最多的電子元器件為電阻(R-resistor)、電容(C-capacitor)(電容又包括陶瓷電容—C/C,鉭電容—T/C,電解電容—E/C)、二極管(D-diode)、穩(wěn)壓二極管(ZD)、三極管(Q-transistor)、壓敏電阻(VR)、電感線圈(L)、變壓器(T)、送話器(MIC)、受話器(RX)、集成電路(IC)、喇叭(SPK)、晶體振蕩器(XL)等,而在SMT中我們可以把它分成如下種類:電阻—RESISTOR電容—CAPACITOR二極管—DIODE三極管—TRANSISTOR排插—CONNECTOR電感—COIL集成塊—IC按鈕—SWITCH等。電阻單位:1Ω=1×10-3KΩ=1×10-6M規(guī)格:以元件的長和寬來定義的。有1005(0402)、1608(0603)、2012(0805)3216(1206)等。表示的方法:2R2=2.2Ω1K5=1.5KΩ2M5=2.5MΩ103J=10×103Ω=10KΩ1002F=100×102Ω=10KΩ(F、J指誤差, F指±1%精密電阻,J為±5%的普通電阻,F(xiàn)的性能比J的性能好)。電阻上面除1005外都標(biāo)有數(shù)字,這數(shù)字代表電阻的容量。電容:包括陶瓷電容—C/C、鉭電容—T/C、電解電容—E/C1.單位:1PF=1×10-3NF=1×10-6UF=1×10-9MF=1×10-122.規(guī)格:以元件的長和寬來定義的,有1005(0402)、1608(0603)、2012(0805)3216(1206)等。表式方法:103K=10×103PF=10NF104Z=10×104PF=100NF0R5=0.5PF注意:電解電容和鉭電容是有方向的,白色表示“+”極。二極管:有整流二極管、穩(wěn)壓二極管、發(fā)光二極管。二極管是有方向的,其正負(fù)極可以用萬用表來測試。集成塊:(IC)分為SOP、SOJ、QFP、PLCC電感:單位:1H=103MH=106UH=109NH表示形式:R68J=680NH068J=68NH101J=100UH1R0=1UH150K=15UHJ、K指誤差,其精度值同電容。四.資材的包裝形式:TAPE形:包括PAPER、EMBOSSED、ADHESIVE。根據(jù)TAPE的寬度分為8mm、12mm、16mm、24mm、32mm、44mm、56mm等。TAPE上兩個元件之間的距離稱為PITCH,有4mm、8mm、12mm、16STICK形TRAY形片式元件:主要是電阻、電容。晶體元件:主要有二極管、三極管、IC。以上SMT元器件均是規(guī)則的元器件,可以給它們更詳細(xì)的分述:Chip片電阻,電容等,尺寸規(guī)格:0201,0402,0603,0805,1206,1210,2010,等
鉭電容,尺寸規(guī)格:TANA,TANB,TANC,TANDSOT晶體管,SOT23,SOT143,SOT89,TO-252等Melf圓柱形元件,二極管,電阻等SOIC集成電路,尺寸規(guī)格:SOIC08,14,16,18,20,24,28,32QFP密腳距集成電路PLCC集成電路,PLCC20,28,32,44,52,68,84BGA球柵列陣包裝集成電路,列陣間距規(guī)格:1.27,1.00,0.80CSP集成電路,元件邊長不超過里面芯片邊長的1.2倍,列陣間距<0.50的μBGA連接件(Interconnect):提供機(jī)械與電氣連接/斷開,由連接插頭和插座組成,將電纜、支架、機(jī)箱或其它PCB與PCB連接起來;可是與板的實(shí)際連接必須是通過表面貼裝型接觸。異型電子元件(Odd-form):指幾何形狀不規(guī)節(jié)的元器件。因此必須用手工貼裝,其外殼(與其基本功能成對比)形狀是不標(biāo)準(zhǔn)的,例如:許多變壓器、混合電路結(jié)構(gòu)、風(fēng)扇、機(jī)械開關(guān)塊,等。SMT元器件在生產(chǎn)中常用知識電阻值、電容值的單位電阻值的單位通常為:歐姆(Ω),此外還使用:千歐姆(KΩ)、兆歐姆(MΩ),它們之間的關(guān)系如下:1MΩ=103KΩ=106Ω電容值的單位通常為:法拉(F),另外還常使用:毫法(mF)、微法(uF)、納法(NF)、皮法(PF),它們之間的關(guān)系如下:1F=103Mf=106uF=109NF=1012PF元件的標(biāo)準(zhǔn)誤差代碼表符號誤差應(yīng)用范圍符號誤差應(yīng)用范圍A10PF或以下M±20%B±0.10PFNC±0.25PFOD±0.5PFP+100%,-0EQF±1.0%RG±2.0%S+50%,-20%HTIUJ±5%VK±10%XLYZ+80%,-20%W片式電阻的標(biāo)識在片式電阻的本體上,通常都標(biāo)有一些數(shù)值,它們代表電阻器的電阻值。其表示方法如下:標(biāo)印值電阻值標(biāo)印值電阻值2R22.2Ω2222200Ω22022Ω22322000Ω221220Ω224220000Ω片式電阻的包裝標(biāo)識常見類型:1)RR12068/1561J種類尺寸功耗標(biāo)稱阻值允許偏差2)ERD10TLJ561U種類額定功耗形狀允許偏差標(biāo)稱阻值包裝形式在SMT生產(chǎn)過程中,我們須要注意的是電阻阻值、偏差、額定功耗這三個值。片式電容的標(biāo)識在普通的多層陶瓷電容本體上一般是沒有標(biāo)識的,在生產(chǎn)時(shí)應(yīng)盡量避免使用已混裝的該類元器件。而在鉭電容本體上一般均有標(biāo)識,其標(biāo)識如下:標(biāo)印值電容值標(biāo)印值電容值0R20.2PF221220PF0202PF2222200PF22022PF22322000PF片式電容器的包裝標(biāo)識常見類型:1)AVX/京都陶瓷公司06035A101KAT尺寸電壓介質(zhì)標(biāo)稱電容允許誤差失效率端頭包裝專用代碼電壓:Y=16V,1=100V,2=200V,3=25V,5=50V,7=500V,C=600V,A=1000V介質(zhì):A=NPO,C=X7R,E=Z5U,G=Y5V包裝:1=178mm卷盤膠帶,2=178mm卷盤紙帶,3=178mm卷盤膠帶,4=178mm卷盤膠帶專用代碼:A=標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,T=0.66mm,S=0.56mm,R=0.462)諾瓦(Novacap)公司0603N102J500NXTM尺寸介質(zhì)電容值允許偏差電壓端頭厚度包裝標(biāo)志介質(zhì):N=COG(NPO),X=Z5U,B=X7R電壓:與容量的表示方法相同包裝:B=散裝,T=盤式,W=方形包裝3)三星(SAMAUNG)公司CL21B102KBNC電容器尺寸溫度特性電容值允許誤差電壓厚度包裝尺寸:03=0201,05=0402,10=0603,21=0805,31=1206,32=1210溫度特性:C=COG,B=X7R,E=Z5U,F(xiàn)=Y5V,S=S2H,T=T2H,U=U2J電壓:Q=6.3V,P=10V,O=16V,A=25V,B=50V,C=100V厚度:N=標(biāo)準(zhǔn)厚度,A=比N薄,B=比N厚包裝:B=散裝,C=紙帶包裝,E=膠帶包裝,P=合裝4)TDK公司C1005CH1H100DT名稱尺寸溫度特性電壓電容值允許誤差包裝溫度特性:COG,X7R,X5R,Y5V電壓:0J=6.3V,1A=10V,1C=16V,1E=25V,1H=50V,2A=100V,2E=250V,2J=630V包裝:T=Taping,B=Bulk5)廣東風(fēng)華公司CC410805N102K500PT電容器尺寸介質(zhì)標(biāo)稱容量允許誤差電壓端頭包裝介質(zhì):N=NPO,CG=COG,B=X7R,Y=Y5V電壓:250=25V,500=50V,101=100V鉭電容器的包裝標(biāo)識常見類型:1)三星(SAMSUNG)公司TCSCN1C105MAA鉭電容型號電壓電容值誤差尺寸包裝極性方向型號:SCN與SCS系列電壓:0G=4V,0J=6.3V,1A=10V,1C=16V,1D=20V,1E=25V,1V=35V尺寸:A=3216,B=3528,C=6032,D=7343包裝:A=7”,C=包裝:R=右,L=左電感器電感值的單位為:享(H),微享(uH)、納享(nH),它們的關(guān)系如下:1H=106uH=109nH其容量值的表示法如下:代碼表示值代碼表示值3N33.3nHR100.1uH或100nH10N10nHR220.22uH或220nH33033uH5R65.6uH或5600nH1)三星(SAMSUNG)公司CIH10T3N3SNC電感系列尺寸材料容量誤差厚度包裝系列:H=CIH 系列,L=CIL系列尺寸:10=1608,21=2012誤差:C=±0.2nH,S=±0.3nH,D=±0.5nH,G=±2%厚度:N=標(biāo)準(zhǔn),A=比N薄,B=比N厚包裝:C=紙帶,E=膠帶2)TDK公司NLU160805T-2N2C系列名稱尺寸包裝電感值允許誤差二極管公司常見的二極管是LL4148和IN4148兩種,另外就是一些穩(wěn)壓二極管及發(fā)光二管,在使用穩(wěn)壓二極管時(shí)應(yīng)注意其電壓是否與料單相符,另外某些穩(wěn)壓管的外形與三極管外形(SOT)形狀一致,在使用時(shí)應(yīng)小心區(qū)分。而在使用發(fā)光二極管時(shí)則要留意其發(fā)出光的顏色種類。三極管在三極管里,其PN結(jié)的極性不同,其功能用途就不一樣,在使用時(shí),我們必須對三極管子的型號仔細(xì)分清楚,其型號里一個符號的差別可能就是完全相反功能的三極管。集成塊(IC)IC在裝貼時(shí)最容易出錯的是方向不正確,另外就是在裝貼EPROM時(shí)易把OPT片(沒燒錄程式)當(dāng)作掩膜片(已燒錄程式)來裝貼,從而造成嚴(yán)重錯誤。因此,在生產(chǎn)時(shí)必須細(xì)心核對來料。其它元器件生產(chǎn)時(shí)留意工藝卡。元器件的包裝SMT的元器件包裝須適應(yīng)設(shè)備的自動運(yùn)轉(zhuǎn)。目在SMT產(chǎn)業(yè)里的元器件包裝主要有編帶、盤式、滑道式、粘帶、散式包裝,其中粘帶是編帶中的一種。SMT輔助材料在SMT生產(chǎn)中,通常我們貼片膠、錫膏、鋼網(wǎng)稱之為SMT輔助材料。這些輔助材料在SMT整個過程中,對SMT的品質(zhì)、生產(chǎn)效率起著致關(guān)重要的作用。因此,作為SMT工作人員必須了解它們的某些性能和學(xué)會正確使用它們。一、常用術(shù)語貯存期(shelflife)在規(guī)定條件下,材料或產(chǎn)品仍能滿足技術(shù)要求并保持適當(dāng)使作性能的存放時(shí)間。放置時(shí)間(workingtime)貼片膠、焊膏在使用前暴露于規(guī)定環(huán)境中仍能保持規(guī)定化學(xué)、物理性能的最長時(shí)間。粘度(viscosity)貼片膠、焊膏在自然滴落時(shí)的滴延性的膠粘性質(zhì)。觸變性(thixotropicratio)貼片膠與錫膏在施壓擠出時(shí)具有流體的特性與擠出后迅速恢復(fù)為具有固塑性的特性。塌落(slump)焊膏印刷后在重力和表面張力的作用及溫度升高或停放時(shí)間過長等原因而引起的高度降低、底面積超出規(guī)定邊界的坍流現(xiàn)象。擴(kuò)散(spread)貼片膠在點(diǎn)膠后在室溫條件下展開的距離。粘附性(tack)焊膏對元器件粘附力的大小及其隨焊膏印刷后存放時(shí)間變化其粘附力所發(fā)生的變化潤濕(wetting)熔融的焊料在銅表面形成均勻、平滑和不斷裂的焊料薄層的狀態(tài)。免清洗焊膏(no-cleansolderpaste)焊后只含微量無害焊劑殘留物而無需清洗PCB的焊膏低溫焊膏(lowtemperaturepaste)熔化溫度比183℃低20二、貼片膠(紅膠)SMT中使用的貼片膠其作用是固定片式元件、SOT、SOIC等表面安裝器件在PCB上,以使其在插件、過波峰焊過程避免元器件的脫落或移位。貼片膠可分為兩大類型:環(huán)氧樹脂類型和丙稀酸類型。一般生產(chǎn)中采用環(huán)氧樹脂熱固化類膠水(如樂泰3609紅膠),其特點(diǎn)是:熱固化速度快接連強(qiáng)度高電特性較佳而不采用丙稀酸膠水(需紫外線照射固化)。SMT對貼片膠水的基本要求:包裝內(nèi)無雜質(zhì)及氣泡貯存期限長可用于高速/或超高速點(diǎn)膠機(jī)膠點(diǎn)形狀及體積一致點(diǎn)斷面高,無拉絲顏色易識別,便于人工及自動化機(jī)器檢查膠點(diǎn)的質(zhì)量初粘力高高速固化,膠水的固化溫度低,固化時(shí)間短熱固化時(shí),膠點(diǎn)不會下塌高強(qiáng)度及彈性以抵擋波峰焊時(shí)之溫度突變固化后有優(yōu)良的電特性無毒性具有良好的返修特性貼片膠引起的生產(chǎn)品質(zhì)問題失件(有、無貼片膠痕跡)元件偏斜接觸不良(拉絲、太多貼片膠)貼片膠使用規(guī)范:貯存膠水領(lǐng)取后應(yīng)登記到達(dá)時(shí)間、失效期、型號,并為每瓶膠水編號。然后把膠水保存在恒溫、恒濕的冰箱內(nèi),溫度在(1—10)℃。取用膠水使用時(shí),應(yīng)做到先進(jìn)先出的原則,應(yīng)提前至少1小時(shí)從冰箱中取出,寫下時(shí)間、編號、使用者、應(yīng)用的產(chǎn)品,并密封置于室溫下,待膠水達(dá)到室溫時(shí)按一天的使用量把膠水用注膠槍分別注入點(diǎn)膠瓶里。注膠水時(shí),應(yīng)小心和緩慢地注入點(diǎn)膠瓶,防止空氣泡的產(chǎn)生。使用把裝好膠水的點(diǎn)膠瓶重新放入冰箱,生產(chǎn)時(shí)提前0.5~2.0小時(shí)從冰箱取出,標(biāo)明取出時(shí)間、日期、瓶號,填寫膠水(錫膏)解凍、使用時(shí)間記錄表,使用完的膠水瓶用酒精或丙酮清洗干凈放好以備下次使用,未使用完的膠水,標(biāo)明時(shí)間放入冰箱存放。二、錫膏由焊膏產(chǎn)生的缺陷占SMT中缺陷的60%—70%,所以規(guī)范合理使用焊膏顯得尤為重要。在表面組裝件的回流焊中,焊膏被用來實(shí)施表面組裝元器件的引線或端點(diǎn)與印制板上焊盤的連接。焊膏是由合金焊料粉、焊劑和一些添加劑混合而成的,具有一定粘性和良好觸變性的一種均質(zhì)混合物,具有良好的印刷性能和再流焊性能,并在貯存時(shí)具有穩(wěn)定性的膏狀體。合金焊料粉是焊膏的主要成分,約占焊膏重量的85%—90%。常用的合金焊料粉有以下幾種:錫–鉛(Sn–Pb)、錫–鉛–銀(Sn–Pb–Ag)、錫–鉛–鉍(Sn–Pb–Bi)等,最常用的合金成分為Sn63Pb3。合金焊料粉的形狀可分為球形和橢圓形(無定形),其形狀、粒度大小影響表面氧化度和流動性,因此,對焊膏的性能影響很大。一般,由印刷鋼板或網(wǎng)版的開口尺寸或注射器的口徑來決定選擇焊錫粉顆粒的大小和形狀。不同的焊盤尺寸和元器件引腳應(yīng)選用不同顆粒度的焊料粉,不能都選用小顆粒,因?yàn)樾☆w粒有大得多的表面積,使得焊劑在處理表面氧化時(shí)負(fù)擔(dān)加重。在焊膏中,焊劑是合金焊料粉的載體,其主要的作用是清除被焊件以及合金焊料粉的表面氧化物,使焊料迅速擴(kuò)散并附著在被焊金屬表面。焊劑的組成為:活性劑、成膜劑和膠粘劑、潤濕劑、觸變劑、溶劑和增稠劑以及其他各類添加劑。焊劑的活性:對焊劑的活性必須控制,活性劑量太少可能因活性差而影響焊接效果,但活性劑量太多又會引起殘留量的增加,甚至使腐蝕性增強(qiáng),特別是對焊劑中的鹵素含量更需嚴(yán)格控制,其實(shí),根據(jù)性能要求,焊劑的重量比還可擴(kuò)大至8%—20%。焊膏中的焊劑的組成及含量對塌落度、粘度和觸變性等影響很大。金屬含量較高(大于90%)時(shí),可以改善焊膏的塌落度,有利于形成飽滿的焊點(diǎn),并且由于焊劑量相對較少可減少焊劑殘留物,有效防止焊球的出現(xiàn),缺點(diǎn)是對印刷和焊接工藝要求較嚴(yán)格;金屬含量較低(小于85%)時(shí),印刷性好,焊膏不易粘刮刀,漏版壽命長,潤濕性好,此外加工較易,缺點(diǎn)是易塌落,易出現(xiàn)焊球和橋接等缺陷。焊膏的分類可以按以下幾種方法:按熔點(diǎn)的高低分:高溫焊膏為熔點(diǎn)大于250℃,低溫焊膏熔點(diǎn)小于150℃,常用的焊膏熔點(diǎn)為179℃—183℃,成分為Sn63Pb37按焊劑的活性分:可分為無活性(R),中等活性(RMA)和活性(RA)焊膏。常用的為中等活性焊膏。SMT對焊膏有以下要求:1、具有較長的貯存壽命,在0—10℃下保存3—62、有較長的工作壽命,在印刷或滴涂后通常要求能在常溫下放置12—24小時(shí),其性能保持不變。3、在印刷或涂布后以及在再流焊預(yù)熱過程中,焊膏應(yīng)保持原來的形狀和大小,不產(chǎn)生堵塞。4、良好的潤濕性能。要正確選用焊劑中活性劑和潤濕劑成分,以便達(dá)到潤濕性能要求。5、不發(fā)生焊料飛濺。這主要取決于焊膏的吸水性、焊膏中溶劑的類型、沸點(diǎn)和用量以及焊料粉中雜質(zhì)類型和含量。6、具有較好的焊接強(qiáng)度,確保不會因振動等因素出現(xiàn)元器件脫落。7、焊后殘留物穩(wěn)定性能好,無腐蝕,有較高的絕緣電阻,且清洗性好。焊膏的選用主要根據(jù)工藝條件,使用要求及焊膏的性能:1、具有優(yōu)異的保存穩(wěn)定性。2、具有良好的印刷性(流動性、脫版性、連續(xù)印刷性)等。3、印刷后在長時(shí)間內(nèi)對SMD持有一定的粘合性。4、焊接后能得到良好的接合狀態(tài)(焊點(diǎn))。5、其焊接成分,具高絕緣性,低腐蝕性。6、對焊接后的焊劑殘?jiān)辛己玫那逑葱裕逑春蟛豢闪粲袣堅(jiān)煞?。焊膏使用和貯存的注意事頂1、領(lǐng)取焊膏應(yīng)登記到達(dá)時(shí)間、失效期、型號,并為每罐焊膏編號。然后保存在恒溫、恒濕的冰箱內(nèi),溫度在約為(2—10)℃。錫膏儲存和處理推薦方法的常見數(shù)據(jù)見表:條件時(shí)間環(huán)境裝運(yùn)4天<10°C貨架壽命(冷藏)3~6個月(標(biāo)貼上標(biāo)明)0~5°C冰箱貨架壽命(室溫)5天濕度:30~60%RH
溫度:15~25°C錫膏穩(wěn)定時(shí)間
(從冰箱取出后)8小時(shí)室溫
濕度:30~60%RH
溫度:15~25°C錫膏模板壽命4小時(shí)機(jī)器環(huán)境
濕度:30~60%RH
溫度:15~25°C2、焊膏使用時(shí),應(yīng)做到先進(jìn)先出的原則,應(yīng)提前至少2小時(shí)從冰箱中取出,寫下時(shí)間、編號、使用者、應(yīng)用的產(chǎn)品,并密封置于室溫下,待焊膏達(dá)到室溫時(shí)打開瓶蓋。如果在低溫下打開,容易吸收水汽,再流焊時(shí)容易產(chǎn)行錫珠。注意:不能把焊膏置于熱風(fēng)器、空調(diào)等旁邊加速它的升溫。3、焊膏開封前,須使用離心式的攪伴機(jī)進(jìn)行攪拌,使焊膏中的各成分均勻,降低焊膏的粘度。焊膏開封后,原則上應(yīng)在當(dāng)天內(nèi)一次用完,超過時(shí)間使用期的焊膏絕對不能使用4、焊膏置于網(wǎng)板上超過30分鐘未使用時(shí),應(yīng)重新用攪拌機(jī)攪拌后再使用。若中間間隔時(shí)間較長,應(yīng)將焊膏重新放回罐中并蓋緊瓶蓋放于冰箱中冷藏。5、根據(jù)印制板的幅面及焊點(diǎn)的多少,決定第一次加到網(wǎng)板上的焊膏量,一般第一次加200—300克6、焊膏印刷后應(yīng)在24小時(shí)內(nèi)貼裝完,超過時(shí)間應(yīng)把PCB焊膏清洗后重新印刷。7、焊膏印刷時(shí)間的最佳溫度為23℃±3℃,溫度以相對濕度55第五章SMT質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)一、SMT質(zhì)量術(shù)語1、理想的焊點(diǎn)具有良好的表面潤濕性,即熔融焊料在被焊金屬表面上應(yīng)鋪展,并形成完整、均勻、連續(xù)的焊料覆蓋層,其接觸角應(yīng)不大于90。正確的焊錫量,焊料量足夠而不過多或過少良好的焊接表面,焊點(diǎn)表面應(yīng)完整、連續(xù)和圓滑,但不要求很光亮的外觀。好的焊點(diǎn)位置元器件的焊端或引腳在焊盤上的位置偏差在規(guī)定范圍內(nèi)。2、不潤濕焊點(diǎn)上的焊料與被焊金屬表面形成的接觸角大于90度。3、開焊焊接后焊盤與PCB表面分離。4、吊橋(drawbridging)元器件的一端離開焊盤面向上方斜立或直立,亦即墓牌(Tombstone)。5、橋接兩個或兩個以上不應(yīng)相連的焊點(diǎn)之間的焊料相連,或焊點(diǎn)的焊料與相鄰的導(dǎo)線相連。6、虛焊焊接后,焊端與焊盤之間或引腳與焊盤之間有時(shí)出現(xiàn)電隔離現(xiàn)象7、拉尖焊點(diǎn)中出現(xiàn)焊料有突出向外的毛刺,但沒有與其它導(dǎo)體或焊點(diǎn)相接觸8、焊料球(solderball)焊接時(shí)粘附在印制板、陰焊膜或?qū)w上的焊料小圓球,亦稱錫珠。9、孔洞焊接處出現(xiàn)孔徑不一的空洞10、位置偏移(skewing)焊點(diǎn)在平面內(nèi)橫向、縱向或旋轉(zhuǎn)方向偏離預(yù)定位置時(shí)。11、目視檢驗(yàn)法(visualinspection)借助照明的2~5倍的放大鏡,用肉眼觀察檢驗(yàn)PCBA焊點(diǎn)質(zhì)量12、焊接后檢驗(yàn)(inspectionafteraoldering)PCB完成焊接后的質(zhì)量檢驗(yàn)。13、返修(reworking)為去除表面組裝組件的局部缺陷的修復(fù)工藝過程。14、貼片檢驗(yàn)(placementinspection)表面貼裝元器件貼裝時(shí)或完成后,對于是否漏貼、錯位、貼錯、損壞等到情況進(jìn)行的質(zhì)量檢驗(yàn)。二、SMT檢驗(yàn)方法在SMT的檢驗(yàn)中常采用目測檢查與光學(xué)設(shè)備檢查兩種方法,有只采用目測法,亦有采用兩種混合方法。它們都可對產(chǎn)品100%的檢查,但若采用目測的方法時(shí)人總會疲勞,這樣就無法保證員工100%進(jìn)行認(rèn)真檢查。因此,我們要建立一個平衡的檢查(inspection)與監(jiān)測(monitering)的策略即建立質(zhì)量過程控制點(diǎn)。為了保證SMT設(shè)備的正常進(jìn)行,加強(qiáng)各工序的加工工件質(zhì)量檢查,從而監(jiān)控其運(yùn)行狀態(tài),在一些關(guān)鍵工序后設(shè)立質(zhì)量控制點(diǎn)。這些控制點(diǎn)通常設(shè)立在如下位置:1)PCB檢測
a.印制板有無變形;b.焊盤有無氧化;c、印制板表面有無劃傷;
檢查方法:依據(jù)檢測標(biāo)準(zhǔn)目測檢驗(yàn)。
2)絲印檢測
a.印刷是否完全;b.有無橋接;c.厚度是否均勻;d.有無塌邊;e.印刷有無偏差;
檢查方法:依據(jù)檢測標(biāo)準(zhǔn)目測檢驗(yàn)或借助放大鏡檢驗(yàn)。
3)貼片檢測
a.元件的貼裝位置情況;b.有無掉片;c.有無錯件;
檢查方法:依據(jù)檢測標(biāo)準(zhǔn)目測檢驗(yàn)或借助放大鏡檢驗(yàn)。
4)回流焊接檢測
a.元件的焊接情況,有無橋接、立碑、錯位、焊料球、虛焊等不良焊接現(xiàn)象.b.焊點(diǎn)的情況.
檢查方法:依據(jù)檢測標(biāo)準(zhǔn)目測檢驗(yàn)或借助放大鏡檢驗(yàn).
三、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)則
印刷檢驗(yàn)總則:印刷在焊盤上的焊膏量允許有一定的偏差,但焊膏覆蓋在每個焊盤上的面積應(yīng)大于焊盤面積的75%。缺陷理想狀態(tài)可接受狀態(tài)不可接受狀態(tài)偏移連錫錫膏沾污錫膏高度變化大錫膏面積縮小、少印錫膏面積太大挖錫邊緣不齊點(diǎn)膠檢驗(yàn)理想膠點(diǎn):燭=焊盤和引出端面上看不到貼片膠沾染的痕跡,膠點(diǎn)位于各個焊盤中間,其大小為點(diǎn)膠嘴的1.5倍左右,膠量以貼裝后元件焊端與PCB的焊盤不占污為宜。缺陷理想狀態(tài)可接受狀態(tài)不可接受狀態(tài)偏移膠點(diǎn)過大膠點(diǎn)過小拉絲爐前檢驗(yàn)缺陷正常狀態(tài)可接受狀態(tài)不可接受狀態(tài)偏移偏移溢膠漏件錯件反向偏移懸浮旋轉(zhuǎn)爐后檢驗(yàn)良好的焊點(diǎn)應(yīng)是焊點(diǎn)飽滿、潤濕良好,焊料鋪展到焊盤邊緣。缺陷正常狀態(tài)可接受狀態(tài)不可接受狀態(tài)偏移偏移溢膠漏件錯件反向立碑旋轉(zhuǎn)焊錫球四、質(zhì)量缺陷數(shù)的統(tǒng)計(jì)
在SMT生產(chǎn)過程中,質(zhì)量缺陷的統(tǒng)計(jì)十分必要,在回流焊接的質(zhì)量缺陷統(tǒng)計(jì)中,我們引入了—DPM統(tǒng)計(jì)方法,即百萬分率的缺陷統(tǒng)計(jì)方法。計(jì)算公式如下:
缺陷率[DPM]=缺陷總數(shù)/焊點(diǎn)總數(shù)*106
焊點(diǎn)總數(shù)=檢測線路板數(shù)×焊點(diǎn)
缺陷總數(shù)=檢測線路板的全部缺陷數(shù)量
例如某線路板上共有1000個焊點(diǎn),檢測線路板數(shù)為500,檢測出的缺陷總數(shù)為20,則依據(jù)上述公式可算出:
缺陷率[PPM]=20/(1000*50)*106=40PPM五、返修當(dāng)完成PCBA的檢查后,發(fā)現(xiàn)有缺陷的PCBA就需求進(jìn)行維修,公司有返修SMT的PCBA有兩種方法。一是采用恒溫烙鐵(手工焊接)進(jìn)行返修,一是采用返修工作臺(熱風(fēng)焊接)進(jìn)行返修。不論采用那種方式都要求在最短的時(shí)間內(nèi)形成良好的焊接點(diǎn)。因此當(dāng)采用烙鐵時(shí)要求在少于5秒的時(shí)間內(nèi)完成焊接點(diǎn),最好是大約3秒鐘。鉻鐵返修法即手工焊接
新烙鐵在使用前的處理:新烙鐵在使用前先給烙鐵頭鍍上一層焊錫后才能正常使用,當(dāng)烙鐵使用一段時(shí)間后,烙鐵頭的刃面及周圍就產(chǎn)生一層氧化層,這樣便產(chǎn)生“吃錫”困難的現(xiàn)象,此時(shí)可銼去氧化層,重新鍍上焊錫。電烙鐵的握法:反握法:是用五指把電烙鐵的柄握在掌中。此法適用于大功率電烙鐵,焊接散熱量較大的被焊件。正握法:就是除大拇指外四指握住電烙鐵柄,大拇指順著電烙鐵方向壓緊,此法使用的電烙鐵也比較大,且多為彎型烙鐵頭。握筆法:握電烙鐵如握鋼筆,適用于小功率電烙鐵,焊接小的被焊件。本公司采用握筆法。焊接步驟:焊接過程中,工具要放整齊,電烙鐵要拿穩(wěn)對準(zhǔn)。一般接點(diǎn)的焊接,最好使用帶松香的管形焊錫絲。要一手拿電烙鐵,一手拿焊錫絲。清潔烙鐵頭加溫焊接點(diǎn)熔化焊料移動烙鐵頭拿開電烙鐵一是快速地把加熱和上錫的烙鐵頭接觸帶芯錫線(coredwire),然后接觸焊接點(diǎn)區(qū)域,用熔化的焊錫幫助從烙鐵到工件的最初的熱傳導(dǎo),然后把錫線移開將要接觸焊接表面的烙鐵頭。一是把烙鐵頭接觸引腳/焊盤,把錫線放在烙鐵頭與引腳之間,形成熱橋;然后快速地把錫線移動到焊接點(diǎn)區(qū)域的反面。但在產(chǎn)生中的通常有使用不適當(dāng)溫度、太大壓力、延長據(jù)留時(shí)間、或者三者一起而產(chǎn)生對PCB或元器件的損壞現(xiàn)象。焊接注意事項(xiàng):烙鐵頭的溫度要適當(dāng),不同溫度的烙鐵頭放在松香塊上,會產(chǎn)生不同的現(xiàn)象,一般來說,松香熔化較快又不冒煙時(shí)的溫度較為適宜。焊接時(shí)間要適當(dāng),從加熱焊接點(diǎn)到焊料熔化并流滿焊接點(diǎn),一般應(yīng)在幾秒鐘內(nèi)完成。如果焊接時(shí)間過長,則焊接點(diǎn)上的助焊劑完全揮發(fā),就失去了助焊作用。焊接時(shí)間過短則焊接點(diǎn)的溫度達(dá)不到焊接溫度達(dá)不到焊接溫度,焊料不能充分熔化,容易造成虛假焊。焊料與焊劑使用要適量,一般焊接點(diǎn)上的焊料與焊劑使用過多或過少會給焊接質(zhì)量造成很大的影響。防止焊接點(diǎn)上的焊錫任意流動,理想的焊接應(yīng)當(dāng)是焊錫只焊接在需要焊接的地方。在焊接操作上,開始時(shí)焊料要少些,待焊接點(diǎn)達(dá)到焊接溫度,焊料流入焊接點(diǎn)空隙后再補(bǔ)充焊料,迅速完成焊接。焊接過程中不要觸動焊接點(diǎn),在焊接點(diǎn)上的焊料尚未完全凝固時(shí),不應(yīng)移動焊接點(diǎn)上的被焊器件及導(dǎo)線,否則焊接點(diǎn)要變形,出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象。不應(yīng)燙傷周圍的元器件及導(dǎo)線焊接時(shí)要注意不要使電烙鐵燙周圍導(dǎo)線的塑膠絕緣層及元器件的表面,尤其是焊接結(jié)構(gòu)比較緊湊、形狀比較復(fù)雜的產(chǎn)品。及時(shí)做好焊接后的清除工作,焊接完畢后,應(yīng)將剪掉的導(dǎo)線頭及焊接時(shí)掉下的錫渣等及時(shí)清除,防止落入產(chǎn)品內(nèi)帶來隱患。焊接后的處理:當(dāng)焊接后,需要檢查:是否有漏焊。焊點(diǎn)的光澤好不好。焊點(diǎn)的焊料足不足。焊點(diǎn)的周圍是否有殘留的焊劑。有無連焊。焊盤有無脫落。焊點(diǎn)有無裂紋。焊點(diǎn)是不是凹凸不平。焊點(diǎn)是否有拉尖現(xiàn)象。用鑷子將每個元件拉一拉,看有否松動現(xiàn)象。典型焊點(diǎn)的外觀:如下圖所示:⑦拆焊:烙鐵頭加熱被拆焊點(diǎn)時(shí),焊料一熔化,就應(yīng)及時(shí)按垂直線路板的方向拔出元器件的引線,不管元器件的
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