表面貼裝技術(shù)介紹課件

14九月2023表面貼裝技術(shù)介紹03八月2023表面貼裝技術(shù)介紹1SMT(SurfaceMountTechnology)的英文縮寫(xiě)，中文意思是表面貼裝技術(shù)。是新一代電子組裝技術(shù)，它將傳統(tǒng)的電子元器件壓縮成為體積只有幾十分之一的器件。表面安裝不是一個(gè)新的概念，它源于較早的工藝，如平裝和混合安裝。電子線路的裝配，最初采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的布線方法，而且根本沒(méi)有基片。第一個(gè)半導(dǎo)體器件的封裝采用放射形的引腳，將其插入已用于電阻和電容器封裝的單片電路板的通孔中。50年代，平裝的表面安裝元件應(yīng)用于高可靠的軍方，60年代，混合技術(shù)被廣泛的應(yīng)用，70年代，受日本消費(fèi)類電子產(chǎn)品的影響，無(wú)源元件被廣泛使用，近十年有源元件被廣泛使用。SMT(SurfaceMountTechnology)的2SurfacemountThrough-hole與傳統(tǒng)工藝相比SMT的特點(diǎn)：高密度高可靠小型化低成本生產(chǎn)的自動(dòng)化SurfacemountThrough-hole與傳統(tǒng)工藝3自動(dòng)化程度類型THT(ThroughHoleTechnology)SMT(SurfaceMountTechnology)元器件雙列直插或DIP,針陣列PGA有引線電阻，電容SOIC,SOT,SSOIC,LCCC,PLCC,QFP,PQFP,片式電阻電容基板印制電路板，2.54mm網(wǎng)格，Φ0.8mm~0.9mm通孔印制電路板，1.27mm網(wǎng)格或更細(xì)，導(dǎo)電孔僅在層與層互連調(diào)用（Φ0.3mm~0.5mm），布線密度高2倍以上，厚膜電路，薄膜電路，0.5mm網(wǎng)格或更細(xì)焊接方法波峰焊再流焊面積大小，縮小比約1：3~1：10組裝方法穿孔插入表面安裝----貼裝自動(dòng)插件機(jī)自動(dòng)貼片機(jī)，生產(chǎn)效率高自動(dòng)化程度類型THT(ThroughHoleTechno4年代代表產(chǎn)品器件元件組裝技術(shù)電子管收音機(jī)電子管帶引線的大型元件札線，配線,手工焊接60年代黑白電視機(jī)晶體管軸向引線小型化元件半自動(dòng)插裝浸焊接70年代彩色電視機(jī)集成電路整形引線的小型化元件自動(dòng)插裝波峰焊接80年代錄象機(jī)電子照相機(jī)大規(guī)模集成電路表面貼裝元件SMC表面組裝自動(dòng)貼裝和自動(dòng)焊接電子元器件和組裝技術(shù)的發(fā)展年代代表產(chǎn)品器件元件組裝技術(shù)電子管電子管帶引線的札5表面組裝技術(shù)片時(shí)元器件關(guān)鍵技術(shù)——各種SMD的開(kāi)發(fā)與制造技術(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)——結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，端子形狀，尺寸精度，可焊型包裝——盤帶式，管裝式，散裝式裝聯(lián)工藝貼裝材料焊錫膏與無(wú)鉛焊料黏接劑/貼片膠助焊劑導(dǎo)電膠貼裝印制板涂布工藝貼裝方式基板材料：有機(jī)玻璃纖維，陶瓷板，合金板電路圖形設(shè)計(jì)：圖形尺寸設(shè)計(jì)，工藝型設(shè)計(jì)錫膏精密印刷工藝貼片膠精密點(diǎn)涂工藝及固化工藝純片式元件貼裝，單面或雙面SMD與通孔元件混裝，單面或雙面貼裝工藝：最優(yōu)化編程焊接工藝波峰焊再流焊：紅外熱風(fēng)式，N2保護(hù)再流焊，汽相焊，激光焊，通孔器件再流焊助焊劑涂布方式：發(fā)泡，噴霧雙波峰，0型波，溫度曲線的設(shè)定設(shè)備：印刷機(jī)，貼片機(jī)，焊接設(shè)備，清洗設(shè)備(在較早的工藝中使用），檢測(cè)設(shè)備，維修設(shè)備清洗技術(shù)：清洗劑，清洗工藝檢測(cè)技術(shù)：焊點(diǎn)質(zhì)量檢測(cè)，在現(xiàn)測(cè)試，功能檢測(cè)防靜電生產(chǎn)管理表面組裝技術(shù)片時(shí)元器件關(guān)鍵技術(shù)——各種SMD的開(kāi)發(fā)與制造技術(shù)6通常先作B面再作A面印刷錫高貼裝元件再流焊翻轉(zhuǎn)貼裝元件印刷錫高再流焊翻轉(zhuǎn)清洗雙面再流焊工藝A面布有大型IC器件B面以片式元件為主充分利用PCB空間，實(shí)現(xiàn)安裝面積最小化，工藝控制復(fù)雜，要求嚴(yán)格常用于密集型或超小型電子產(chǎn)品，如手機(jī)通常先作B面再作A面印刷錫高貼裝元件再流焊翻轉(zhuǎn)貼裝元件印刷錫7波峰焊插通孔元件清洗混合安裝工藝多用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品的組裝印刷錫高貼裝元件再流焊翻轉(zhuǎn)點(diǎn)貼片膠貼裝元件加熱固化翻轉(zhuǎn)先作A面：再作B面：插通孔元件后再過(guò)波峰焊：波峰焊插通孔元件清洗混合安裝工藝印刷錫高貼裝元件再流焊翻轉(zhuǎn)點(diǎn)8印刷錫高貼裝元件再流焊清洗錫膏——再流焊工藝簡(jiǎn)單，快捷涂敷粘接劑紅外加熱表面安裝元件固化翻轉(zhuǎn)插通孔元件波峰焊清洗貼片——波峰焊工藝價(jià)格低廉，但要求設(shè)備多，難以實(shí)現(xiàn)高密度組裝印刷錫高貼裝元件再流焊清洗錫膏——再流焊工藝涂敷粘接劑紅外加9印刷機(jī)貼片機(jī)回流焊AOI（自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)儀）印刷機(jī)貼片機(jī)回流焊AOI（自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)儀）10表面貼裝技術(shù)介紹課件11SMT關(guān)鍵工序的工藝控制SMT關(guān)鍵工序的工藝控制12SMT關(guān)鍵工序的工藝控制1.印刷工藝2.貼裝元件工藝3.焊接原理和再流焊工藝SMT關(guān)鍵工序的工藝控制1.印刷工藝13一.印刷焊膏工藝一.印刷焊膏工藝14印刷焊膏是SMT的關(guān)鍵工序印刷焊膏是保證SMT質(zhì)量的關(guān)鍵工序。目前一般都采用模板印刷。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，在PCB設(shè)計(jì)正確、元器件和印制板質(zhì)量有保證的前提下，表面組裝質(zhì)量問(wèn)題中有70%的質(zhì)量問(wèn)題出在印刷工藝。印刷焊膏是SMT的關(guān)鍵工序印刷焊膏是保證SMT質(zhì)量的15了解印刷原理，提高印刷質(zhì)量了解印刷原理，提高印刷質(zhì)量161.印刷焊膏的原理焊膏和貼片膠都是觸變流體，具有粘性。當(dāng)刮刀以一定速度和角度向前移動(dòng)時(shí)，對(duì)焊膏產(chǎn)生一定的壓力，推動(dòng)焊膏在刮板前滾動(dòng)，產(chǎn)生將焊膏注入網(wǎng)孔或漏孔所需的壓力，焊膏的粘性摩擦力使焊膏在刮板與網(wǎng)板交接處產(chǎn)生切變，切變力使焊膏的粘性下降，使焊膏順利地注入網(wǎng)孔或漏孔。1.印刷焊膏的原理焊膏和貼片膠都是觸變流體，具有粘性。當(dāng)刮17刮板焊膏模板PCBa焊膏在刮板前滾動(dòng)前進(jìn)b產(chǎn)生將焊膏注入漏孔的壓力c切變力使焊膏注入漏孔

X

YF

刮刀的推動(dòng)力F可分解為推動(dòng)焊膏前進(jìn)分力X和將焊膏注入漏孔的壓力Yd焊膏釋放（脫模）圖1-3焊膏印刷原理示意圖表面貼裝技術(shù)介紹課件18

焊膏在刮板前滾動(dòng)，才能產(chǎn)生將焊膏注入開(kāi)口的壓力刮板焊膏

印刷時(shí)焊膏填充模板開(kāi)口的情況脫模焊膏滾動(dòng)焊膏在刮板前滾動(dòng)，才能產(chǎn)生將焊膏注入開(kāi)口的壓力印刷時(shí)192.影響焊膏脫模質(zhì)量的因素(a)模板開(kāi)口尺寸：開(kāi)口面積B與開(kāi)口壁面積A比＞0.66時(shí)焊膏釋放（脫模）順利。

面積比＞0.66，焊膏釋放體積百分比＞80%面積比＜0.5，焊膏釋放體積百分比＜60%(b)焊膏黏度：焊膏與PCB焊盤之間的粘合力Fs＞焊膏與開(kāi)口壁之間的摩擦力Ft時(shí)焊膏釋放順利。(c)開(kāi)口壁的形狀和光滑度：開(kāi)口壁光滑、喇叭口向下或垂直時(shí)焊膏釋放順利。2.影響焊膏脫模質(zhì)量的因素(a)模板開(kāi)口尺寸：開(kāi)口面積B20圖1-4放大后的焊膏印刷脫模示意圖Ft—焊膏與PCB焊盤之間的粘合力與開(kāi)口面積、焊膏黏度有關(guān)Fs—焊膏與開(kāi)口壁之間的摩檫阻力與開(kāi)口壁面積、光滑度有關(guān)A——焊膏與模板開(kāi)口壁之間的接觸面積；B——焊膏與PCB焊盤之間的接觸面積(開(kāi)口面積)PCB開(kāi)口壁面積A開(kāi)口面積B圖1-421

(a)垂直開(kāi)口(b)喇叭口向下(c)喇叭口向上易脫模易脫模脫模差圖1-5模板開(kāi)口形狀示意圖表面貼裝技術(shù)介紹課件22(d)印刷方式

①單向印刷（刮刀只能作一個(gè)方向印刷）單向印刷時(shí)有一塊刮刀是印刷用的，另一塊刮刀是作為回料用的；

②雙向印刷雙向印刷時(shí)兩塊刮板進(jìn)行交替往返印刷。(d)印刷方式23

傳統(tǒng)的印刷方式——都是開(kāi)放式印刷，焊膏暴露在空氣中，在刮刀的推動(dòng)下在模板表面來(lái)回滾動(dòng)。有單向印刷和雙向印刷兩種印刷方式。

新型的印刷方式——隨著SMT向高密度、窄間距、無(wú)鉛焊接的發(fā)展，對(duì)印刷精度、速度以及印刷質(zhì)量有了進(jìn)一步的要求。印刷設(shè)備和技術(shù)也在不斷地改進(jìn)和發(fā)展。出現(xiàn)了各種密封式的印刷技術(shù)。最初有英國(guó)DEK公司和美國(guó)MPM公司推出的刮刀旋轉(zhuǎn)45°以及密封式ProFlow（捷流）導(dǎo)流包印刷技術(shù)。最近日本Minami公司和Hitachi公司相繼推出了單向旋轉(zhuǎn)和雙向密閉型印刷技術(shù)，見(jiàn)圖2-8。這些新技術(shù)適合免清洗、無(wú)鉛焊接、高密度、高速度印刷的要求。傳統(tǒng)的印刷方式——都是開(kāi)放式印刷，焊膏暴露在空氣中，24(a)傳統(tǒng)開(kāi)放式(b)單向旋轉(zhuǎn)式(c)固定壓入式(d)雙向密閉型圖2-8各種不同形式的印刷技術(shù)示意圖(a)傳統(tǒng)開(kāi)放式(b)單向旋轉(zhuǎn)式(c)固定壓入式254.影響印刷質(zhì)量的主要因素

a首先是模板質(zhì)量——模板印刷是接觸印刷，因此模板厚度與開(kāi)口尺寸確定了焊膏的印刷量。焊膏量過(guò)多會(huì)產(chǎn)生橋接，焊膏量過(guò)少會(huì)產(chǎn)生焊錫不足或虛焊。模板開(kāi)口形狀以及開(kāi)口是否光滑也會(huì)影響脫模質(zhì)量。

b其次是焊膏質(zhì)量——焊膏的黏度、印刷性（滾動(dòng)性、轉(zhuǎn)移性）、觸變性、常溫下的使用壽命等都會(huì)影響印刷質(zhì)量。

c印刷工藝參數(shù)——刮刀速度、刮刀壓力、刮刀與網(wǎng)板的角度以及焊膏的黏度之間都存在一定的制約關(guān)系，因此只有正確控制這些參數(shù)，才能保證焊膏的印刷質(zhì)量。4.影響印刷質(zhì)量的主要因素a首先是模板質(zhì)量——模26

d設(shè)備精度方面——在印刷高密度窄間距產(chǎn)品時(shí)，印刷機(jī)的印刷精度和重復(fù)印刷精度也會(huì)起一定的作用。

e環(huán)境溫度、濕度、以及環(huán)境衛(wèi)生——環(huán)境溫度過(guò)高會(huì)降低焊膏黏度，濕度過(guò)大時(shí)焊膏會(huì)吸收空氣中的水分，濕度過(guò)小時(shí)會(huì)加速焊膏中溶劑的揮發(fā)，環(huán)境中灰塵混入焊膏中會(huì)使焊點(diǎn)產(chǎn)生針孔。

（一般要求環(huán)境溫度23±3℃，相對(duì)濕度45~70%）d設(shè)備精度方面——在印刷高密度窄間距產(chǎn)品時(shí)，印刷機(jī)27從以上分析中可以看出，影響印刷質(zhì)量的因素非常多，而且印刷焊膏是一種動(dòng)態(tài)工藝。①焊膏的量隨時(shí)間而變化，如果不能及時(shí)添加焊膏的量，會(huì)造成焊膏漏印量少，圖形不飽滿。②焊膏的黏度和質(zhì)量隨時(shí)間、環(huán)境溫度、濕度、環(huán)境衛(wèi)生而變化；③模板底面的清潔程度及開(kāi)口內(nèi)壁的狀態(tài)不斷變化；

……從以上分析中可以看出，影響印刷質(zhì)量的因素非常多，28印刷缺陷舉例少印粘連塌邊錯(cuò)位印刷缺陷舉例少印粘連塌邊錯(cuò)位29二.貼裝元器件工藝1.保證貼裝質(zhì)量的三要素2.貼片原理二.貼裝元器件工藝1.保證貼裝質(zhì)量的三要素301.保證貼裝質(zhì)量的三要素a元件正確b位置準(zhǔn)確c壓力（貼片高度）合適。1.保證貼裝質(zhì)量的三要素a元件正確31a元件正確——要求各裝配位號(hào)元器件的類型、型號(hào)、標(biāo)稱值和極性等特征標(biāo)記要符合產(chǎn)品的裝配圖和明細(xì)表要求，不能貼錯(cuò)位置；a元件正確——要求各裝配位號(hào)元器件的類型、型號(hào)、標(biāo)稱值和極32b位置準(zhǔn)確——元器件的端頭或引腳均和焊盤圖形要盡量對(duì)齊、居中，還要確保元件焊端接觸焊膏圖形。兩個(gè)端頭的Chip元件自定位效應(yīng)的作用比較大，貼裝時(shí)元件寬度方向有3/4以上搭接在焊盤上,長(zhǎng)度方向兩個(gè)端頭只要搭接到相應(yīng)的焊盤上并接觸焊膏圖形，再流焊時(shí)就能夠自定位，但如果其中一個(gè)端頭沒(méi)有搭接到焊盤上或沒(méi)有接觸焊膏圖形，再流焊時(shí)就會(huì)產(chǎn)生移位或吊橋；正確不正確b位置準(zhǔn)確——元器件的端頭或引腳均和焊盤圖形要盡量對(duì)齊、居33C.貼片壓力（吸嘴高度）C.貼片壓力（吸嘴高度）342.貼片原理1.MARK點(diǎn)定位2.以原點(diǎn)為（0，0）坐標(biāo)，其它元器件以CAD為坐標(biāo)3.貼片機(jī)根據(jù)相關(guān)坐標(biāo)進(jìn)行貼片，目前我們使用的貼片機(jī)精度為±0.05mm2.貼片原理1.MARK點(diǎn)定位35再流焊工藝控制再流焊工藝控制36內(nèi)容1.再流焊定義2.再流焊原理3.再流焊工藝特點(diǎn)4.再流焊的工藝要求5.影響再流焊質(zhì)量的因素內(nèi)容1.再流焊定義371.再流焊定義再流焊Reflowsoldring，通過(guò)重新熔化預(yù)先分配到印制板焊盤上的膏狀軟釬焊料，實(shí)現(xiàn)表面組裝元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機(jī)械與電氣連接的軟釬焊。印刷注射滴涂高速機(jī)多功能高精機(jī)異形專用機(jī)手工貼片.紅外熱風(fēng)熱風(fēng)加紅外氣相再流焊1.再流焊定義再流焊Reflowsoldring382.再流焊原理

37Pb/63Sn鉛錫焊膏再流焊溫度曲線

2.再流焊原理37Pb/63Sn鉛錫焊膏再流焊溫度曲線39

從溫度曲線分析再流焊的原理：當(dāng)PCB進(jìn)入升溫區(qū)（干燥區(qū)）時(shí)，焊膏中的溶劑、氣體蒸發(fā)掉，焊膏軟化、塌落、覆蓋了焊盤，將焊盤、元件焊端與氧氣隔離；PCB進(jìn)入保溫區(qū)時(shí)，使PCB和元器件得到充分的預(yù)熱，以防PCB突然進(jìn)入焊接高溫區(qū)而損壞PCB和元器件；在助焊劑活化區(qū)，焊膏中的助焊劑潤(rùn)濕焊盤、元件焊端，并清洗氧化層；當(dāng)PCB進(jìn)入焊接區(qū)時(shí)，溫度迅速上升使焊膏達(dá)到熔化狀態(tài)，液態(tài)焊錫潤(rùn)濕PCB的焊盤、元件焊端，同時(shí)發(fā)生擴(kuò)散、溶解、冶金結(jié)合，漫流或回流混合形成焊錫接點(diǎn)；PCB進(jìn)入冷卻區(qū)，使焊點(diǎn)凝固。此時(shí)完成了再流焊。

從溫度曲線分析再流焊的原理：當(dāng)PCB進(jìn)入升溫區(qū)（干燥403.再流焊工藝特點(diǎn)自定位效應(yīng)（selfalignment）—當(dāng)元器件貼放位置有一定偏離時(shí)，由于熔融焊料表面張力作用，當(dāng)其全部焊端或引腳與相應(yīng)焊盤同時(shí)被潤(rùn)濕時(shí)，在表面張力作用下，自動(dòng)被拉回到近似目標(biāo)位置的現(xiàn)象；

3.再流焊工藝特點(diǎn)自定位效應(yīng)（selfalignment41自定位效應(yīng)（selfalignment）再流焊前再流焊后再流焊中自定位效應(yīng)（selfalignment）再流焊前再流焊后再424.再流焊的工藝要求1)設(shè)置合理的溫度曲線并定期做溫度曲線的實(shí)時(shí)測(cè)試。2)要按照PCB設(shè)計(jì)時(shí)的焊接方向進(jìn)行焊接。3)焊接過(guò)程中嚴(yán)防傳送帶震動(dòng)。4)必須對(duì)首塊印制板的焊接效果進(jìn)行檢查。檢查焊接是否充分、焊點(diǎn)表面是否光滑、焊點(diǎn)形狀是否呈半月?tīng)?、錫球和殘留物的情況、連焊和虛焊的情況。還要檢查PCB表面顏色變化等情況。并根據(jù)檢查結(jié)果調(diào)整溫度曲線。在整批生產(chǎn)過(guò)程中要定時(shí)檢查焊接質(zhì)量。4.再流焊的工藝要求1)設(shè)置合理的溫度曲線并定期做溫度曲4