xx18smt实用工艺

xx18smt实用工艺内容摘要：

................................ 错误 !未定义书签。 SMT 生产线设备选型步骤 ................................................................. 错误 !未定义书签。 SMT 生产线设备选型注意事项 ..................................................................... 错误 !未定义书签。 附录 SMT 在焊接中不良故障 .................................................................................. 错误 !未定义书签。 一 .再流焊的工艺特点 .......................................................................................... 错误 !未定义书签。 二 .影响再流焊质量的原因分析 ............................................................................ 错误 !未定义书签。 三、 SMT 再流焊接中常见的焊接缺陷分析与预防对策 ......................................... 错误 !未定义书签。 福建天音电子股份有限公司 SMT 实用工艺基础 第一章 SMT 概述 SMT（表面组装技术）是新一代电子组装技术。 经过 20 世纪 80 年代和 90 年代的迅速发展，已进入成熟期。 SMT 已经成为一个涉及面广，内容丰富，跨多学科的综合性高新技术。 最新几年， SMT 又进入一个新的发展高潮，已经成为电子组装技术的主流。 概述 SMT 是无需对印制板钻插装孔，直接将处式元器件或适合于表面组装的微型 元件器贴、焊到印制或其他基板表面规定位置上的装联技术。 由于各种片式元器件的几何尺寸和占空间体积比插装元器件小得多，这种组装形式具有结构紧凑、体积小、耐振动、抗冲击、高频特性好和生产效率高等优点。 采用双面贴装时，组装密度的 5 倍以左右，从而使印制板面积节约了 60％ 70％，重量减轻 90％以上。 SMT 在投资类电子产品、军事装备领域、计算机、通信设备、彩电调谐器、录像机、摄像机及袖珍式高档多波段收音机、随身听、传呼机和手机等几乎所有的电子产品生产中都得到广泛应用。 SMT 是电子装联技术的发展方向，已成为世界电子整 机组装技术的主流。 SMT 是从厚、薄膜混合电路演变发展而来的。 美国是世界上 SMD 和 SMT 最早起源的国家，并一直重视在投资类电子产品和军事装备领域发挥 SMT 高组装密度和高可靠性能方面的优势，具有很高的水平。 日本在 70 年代从美国引进 SMD 和 SMT 应用在消费类电子产品领域，并投入世资大力加强基础材料、基础技术和推广应用方面的开发研究工作，从 80 年代中后期起加速了 SMT在产业电子设备领域中的全面推广应用，仅用四年时间使 SMT 在计算机和通信设备中的应用数量增长了近 30％，在传真机中增长 40％，使日本很快超过了美国 ，在 SMT 方面处于世界领先地位。 欧洲各国 SMT 的起步较晚，但他们重视发展并有较好的工业基础，发展速度也很快，其发展水平和整机中 SMC/SMD 的使用效率仅次于日本和美国。 80 年代以来，新加坡、韩国、香港和台湾省亚洲四小龙不惜投入巨资，纷纷引进先进技术，使 SMT 获得较快的发展。 据飞利浦公司预测，到 2020 年全球范围插装元器件的使用率将由目前和 40％下降到10％，反之， SMC/SMD 将从 60％上升到 90％左右。 我国 SMT 的应用起步于 80 年代初期，最初从美、日等国成套引进了 SMT 生产线用于彩电谐器生产。 随后应 用于录像机、摄像机及袖珍式高档多波段收音机、随身听等生产中，近几年在计算机、通信设备、航空航天电子产品中也逐渐得到应用。 据 2020 年不完全统计，我国约有 40 多家企业从事 SMC/SMD 的生产，全国约有 300 多家引进了 SMT 生产线，不同程度的采用了 SMT。 全国已引进 40005000 台贴装机。 随着改革 开放的深入以及加入 WTO，近两年一些美、日、新加坡、台商已将 SMT 加工厂搬到了中国，仅 20202020 一年就引进了 4000 余台贴装机。 我国将成为 SMT 世界加工厂的基地。 我国 SMT 发展前景是广阔的。 SMT 总的 发展趋势是：元器件越来越小、组装密度越来越高、组装难度也越来越大。 最近几年 SMT 又进入一个新的发展高潮。 为了进一步适应电子设备向短、小、轻、薄方向发展，福建天音电子股份有限公司 出现了 0210（ ＊ ）的 CHIP 元年、 BGA、 CSP、 FLIP、 CHIP、复合化片式元件等新型封装元器件。 由于 BGA 等元器件技术的发展，非 ODS 清洗和元铅焊料的出现，引起了 SMT 设备、焊接材料、贴装和焊接工艺的变化，推动电子组装技术向更高阶段发展。 SMT发展速度之快，的确令人惊讶，可以说，每年、每月、每天都有变化。 SMT 相关技术 一、元器件 1. SMC――片式元件向小、薄型发展。 其尺寸从 1206（ ＊ ）向 0805（ ＊ ）－ 0603（ ＊ ）－ 0402（ ＊ ）－ 0201（ ＊ ）发展。 2. SMD――表面组装器件向小型、薄型和窄引脚间距发展。 引脚中心距从 向－ －。 3. 出现了新的封装形式 BGA（球栅阵列， ball grid arrag）、 CSP（ UBGA）和 FILP CHIP（倒装芯片）。 由于 QFP（四 边扁平封装器件受 SMT 工艺的限制， 的引脚间距已经是极限值。 而 BGA 的引脚的球形的，均匀地分布在芯片的底部。 BGA 和 QFP 相比最突出的优点首先是I/O 数的封装面积比高，节省了 PCB 面积，提高了组装密度。 其次是引脚间距较大，有 、 和 ，组装难度下降，加工窗口更大。 例： 31mm *31mmR BGA 引脚间距为，有 400 个焊球（ I/O）；引脚间距为 时，有 900 个焊球（ I/O）。 同样是 31mm＊ 31mm的 QFP208，引脚间距为 ，只有 208 条引脚。 BGA 无论在性能和价格上都有竞争力，已经在高（ I/O）数的器件封装中起主导作用。 二、窄间距技术（ FPT）是 SMT 发展的必然趋势 FPT 是指将引脚间距在 － SMD 和长＊宽小于等于 ＊ 的SMC 组装在 PCB 上的技术。 由于计算机、通信、航空航天等电子技术飞速发燕尾服，促使半导体集成电路的集成度越来越高， SMC 越来越小， SMD 的引脚间距也越来越窄。 目前， 和 引脚间距的 QFP 已成为工业和军用电子装备中的通信器件。 三、无铅焊接技术 为了防止铅 对环境和人体危害，元铅焊接也迅速地被提到议事日程上，日本已研制出无铅焊接并应用到实际生产中，美国和欧洲也在加紧研究。 由于目前无铅焊接的焊接温度较高，因此焊接设、 PCB 材料及焊盘表面镀锡的工艺、元器件耐高温性能及端头电极工艺、再流焊与波峰焊接工艺等等一系列新技术有待研究和解决。 四、 SMT 主要设备发展情况 印刷机 由于新型 SMD 不断出现、组装密度的提高以及免清洗要求，印刷机的高密度、高精度福建天音电子股份有限公司 的提高以及多功能方向发展。 目前印刷机大致分为三种档次： （ 1）半自动印刷机 （ 2）半自动印刷机加视觉识别系统。 增加了 CCD 图像识别，提高了印刷精度。 （ 3）全自动印刷机。 全自动印刷机除了有自动识别系统外，还有自动更换漏印模板、清洗网板、对 QFP 器件进行 45 度角印刷、二维和三维检查印刷结果（焊膏图形）等功能。 目前又有 PLOWER FLOWER 软料包（ DEK 挤压式、 MINAMI 单向气功式等）的成功开发与应用。 这种方法焊膏是密封式的，适合免清洗、元铅焊接以及高密度、高速度印刷的要求。 贴片机 随着 SMC 小型化、 SMD 多引脚窄间距化和复合式、组合式片式元器件、 BGA、 CSP、DCA（芯片直接贴装技术）、以及表面组装的 接插件等新型片式元器件的不断出现，对贴装技术的要求越来越高。 近年来，各类自动化贴装机正朝着高速、高精度和多功能方向发展。 采用多贴装头、多吸嘴以及高分辨率视觉系统等先进技术，使贴装速度和贴装精度大大提高。 目前最高的贴装速度可达到 ；高精度贴装机的重复贴装精度为。 多功能贴片机除了能贴装 0201(*)元件外 ,还能贴装 SOIC(小外型集成电路 )、 PLCC（塑料有引线芯片载体）、窄引线间距 QFP、 BGA 和 CSP 以及长接插件（ 150Mm长）等 SMD/SMC 的能力。 此外，现代的贴片机在传动结构（ Y 轴方向由单丝械向双丝杠发展）；元件的对中方式（由机械向激光向全视觉发展）；图像识别（采用高分辨 CCD）； BGA 和 CSP 的贴装（采用反射加直射镜技术）；采用铸铁机架以减少振动，提高精度，减少磨损；以及增强计算机功能等方面都采用了许多新技术，使操作更加简便、迅速、直观和易掌握。 再流焊炉 再流焊炉主要有热板式、红外、热风、红外＋热风和气相焊等形式。 再流焊热传导方式主要有辐射和对流两种方式。 辐射传导――主要有红外炉。 其优点是热效率高，温度 陡度大，易控制温度曲线，双面焊接时 PCB 上、下温度易控制。 其缺点是温度不均匀；在同一块 PCB 上由于器件的颜色和大小不同、其温度就不同。 为了使深颜色和大体积的元器件达到焊接温度、必须提高焊接温度，容易造成焊接不良和损坏元器件等缺陷。 对流传导――主要有热风炉。 其优点是温度均匀、焊接质量好。 缺点是 PCB 上、上温差以及沿焊接长度方向的温度梯度不易控制。 （ 1）目前再流焊倾向采用热风小对流方式，在炉子下面采用制冷手段，以保护炉子上、下和长度方向的温度梯度，从而达到工艺曲线的要求。 （ 2）是否需要充 N2选择（基于免清 洗要求提出的） 充 N2 的主要作用是防止高温下二次氧化，达到提高可焊性的目的。 对于什么样的产品需要充 N2，目前还有争议。 总的看起来，无铅焊接，以及高密度，特别是引脚中心距为 以下的焊接过程有必要用 N2，否则没有太大必要。 另外，如果 N2 纯度低（如普通 20PPN）效果不明显，因此要求 N2纯度为 100PPN。 蒸 蒸汽焊炉有再次兴起的趋势。 特别是对电性能要求极高的军品。 常用基本术语 SMT――表面组装技术； PCB――印制电路板； SMA――表面组装 组件； SMC\SMD――片式元件片 /片式器件 FPT――窄间距技术。 FPT 是指将引脚间距在 － 之间的 SMD 和长乘宽小福建天音电子股份有限公司 于等于 * SMC 组装在 PCB 上的技术。 MELF――园柱形元器件 SOP――羽翼形小外形塑料封装； SOJ―― J 形小外形塑料封装； TSOP――薄形小小外塑料封装； PLCC――塑料有引线（ J 形）芯片载体； QFP――四边扁平封装器件； PQFP――带角耳的四边扁平封装器件； BGA――球栅阵列（ ball grid array）。 DCA――芯片直接 贴装技术； CSP――芯片级封装（引脚也在器件底下，外形与 BGA 相同，封装尺寸 BGA 小。 芯片封装尺寸与芯片面积比 ≦ 称为 CSP）； THC――通孔插装元器件。 第二章 SMT 工艺概述 SMT 工艺分类 一、按焊接方式，可分为再流焊和波峰焊两种类型 再流焊工艺――先将微量的锡铅（ SN/PB）焊膏施加到印制板的焊盘上，再将片式元器件贴放在印刷板表面规定的位置上，最后将贴装好元器件的印制板放以再流焊设备的传送带上，从炉子入口到出口（大约 56 分钟）完成干燥、预热、熔化、冷却全部焊接过程。 波峰焊工艺―― 先将微量的贴片胶（绝缘粘接胶）施加到印制板的元器件底部或连忙缘位置上，再将片式元器件贴放在印制表面规定的位置上，并进行胶固化。 片式元器件被牢固地粘接在印制板的焊接面，然后插装分立元器件，最后对片式元器件与插装元器件同时进行波峰焊接。 二、按组装方式，可分为全表面组装、单面混装、双面混装三种方式（见表 21） 组装方式 示意图 电路基板 元器件 特征 全 表 面 组 装 单面表面组装 单面 PCB陶瓷基板 表面组装元器件 工艺简单、适用于小型、薄型简单电路 双面表面组装 双面 PCB陶瓷基板 表面组 装元器件 高密度组装、薄型化 福建天音电子股份有限公司 单 面 混 装 SMD 和THC 都在A 面 双面 PCB 表面组装元器件和通孔插装元器件 一般采用先贴后插，工艺简单 THC 在 A面 SMD 在B 面 单面 PCB 表面组装元器件和通孔插装元器件 PCB 成本低，工艺简单，先贴后插如采用先插后贴，工艺复杂。