ict與波峰焊的學(xué)習(xí)資料smt-train

1、表面貼裝工程,----關(guān)于SMA的介紹,目 錄,,,,,什么是SMA？,SMT工藝流程,Screen Printer,MOUNT,REFLOW,AOI,ESD,WAVE SOLDER,SMT Tester,SMA Clean,SMT Inspection spec.,SMA Introduce,什么是SMA？,SMA(Surface Mount Assembly)的英文縮寫，中文意思是 表面貼裝工程 。是新一代電子組裝技術(shù)，它將傳統(tǒng)

2、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，無源元件被廣泛使用，近十年有

3、源元件被廣泛使用。,,,,,SMA Introduce,,,SMA Introduce,,,什么是SMA？,Surface mount,Through-hole,與傳統(tǒng)工藝相比SMA的特點(diǎn)：,,,SMA Introduce,,,SMT工藝流程,一、單面組裝： 來料檢測(cè) => 絲印焊膏（點(diǎn)貼片膠）=> 貼片 => 烘干（固化）=> 回流焊接=> 清洗 => 檢測(cè) => 返修 二

4、、雙面組裝； A：來料檢測(cè) => PCB的A面絲印焊膏（點(diǎn)貼片膠）=> 貼片 => 烘干（固化） => A面回流焊接 => 清洗 => 翻板=> PCB的B面絲印焊膏（點(diǎn)貼片膠）=> 貼片 => 烘干 => 回流焊接 （最好僅對(duì)B面 => 清洗 =>檢測(cè) => 返修） 此工藝適用于在PCB兩面均貼裝有PLCC等較大的SMD時(shí)采

5、用。,最最基礎(chǔ)的東西,,,SMA Introduce,,,B：來料檢測(cè) => PCB的A面絲印焊膏（點(diǎn)貼片膠）=> 貼片 => 烘干（固化）=> A面回流焊接 => 清洗 => 翻板=> PCB的B面點(diǎn)貼片膠 => 貼片 => 固化 => B面波峰焊 => 清洗 => 檢測(cè) => 返修） 此工藝適用于在PCB的A面回流焊，B面波峰焊。在P

6、CB的B面組裝的SMD中，只有SOT或SOIC（28）引腳以下時(shí)，宜采用此工藝。 三、單面混裝工藝： 來料檢測(cè) => PCB的A面絲印焊膏（點(diǎn)貼片膠）=> 貼片 => 烘干（固化）=>回流焊接 => 清洗 => 插件 => 波峰焊 =>清洗 => 檢測(cè) => 返修,SMT工藝流程,,,SMA Introduce,,,四、雙面混裝工藝： A：來料

7、檢測(cè) => PCB的B面點(diǎn)貼片膠 => 貼片 => 固化 => 翻板 => PCB的A面插件 => 波峰焊 => 清洗 => 檢測(cè) => 返修 先貼后插，適用于SMD元件多于分離元件的情況 B：來料檢測(cè) => PCB的A面插件（引腳打彎）=> 翻板 => PCB的B面點(diǎn) 貼片膠 => 貼片 => 固化 => 翻板 =>

8、; 波峰焊 => 清洗 => 檢測(cè) => 返修 先插后貼，適用于分離元件多于SMD元件的情況 C：來料檢測(cè) => PCB的A面絲印焊膏 => 貼片 => 烘干 => 回流焊接 => 插件，引腳打彎 => 翻板 =>PCB的B面點(diǎn)貼片膠 => 貼片 => 固化 => 翻板 => 波峰焊 => 清洗 => 檢

9、測(cè) => 返修 A面混裝，B面貼裝。,SMT工藝流程,,,SMA Introduce,,,D：來料檢測(cè) => PCB的B面點(diǎn)貼片膠 => 貼片 => 固化 => 翻板 => PCB的A面 絲印焊膏 => 貼片 => A面回流焊接 => 插件 => B面波峰焊 => 清洗 => 檢測(cè) => 返修 A面混裝，B面貼裝。先貼兩面SMD，回流

10、焊接，后插裝，波峰焊 E：來料檢測(cè) => PCB的B面絲印焊膏（點(diǎn)貼片膠）=> 貼片 => 烘干（固化）=> 回流焊接 => 翻板 => PCB的A面絲印焊膏 => 貼片 => 烘干 => 回流焊接1（可采用局部焊接）=> 插件 => 波峰焊2 （如插裝元件少，可使用手工焊接）=> 清洗 => 檢測(cè) => 返修 A面貼裝、B面混裝。,SM

11、T工藝流程,,,SMA Introduce,,,,,,Screen Printer,Mount,Reflow,AOI,SMT工藝流程,,,SMA Introduce,,,Screen Printer,STENCIL PRINTING,Screen Printer 內(nèi)部工作圖,Screen Printer,Screen Printer 的基本要素：,Solder (又叫錫膏） 經(jīng)驗(yàn)公式：三球定律 至少有三個(gè)最大直徑的錫珠能垂直排

12、在模板的厚度方向上 至少有三個(gè)最大直徑的錫珠能水平排在模板的最小孔的寬度方向上 單位： 錫珠使用米制（Micron)度量，而模板厚度工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)的專用 單位Thou.(1m=1*10-3mm,1thou=1*10-3inches,25mm>>1thou) 判斷錫膏具有正確粘度的一種經(jīng)濟(jì)和實(shí)際的方法： 攪拌錫膏30秒，挑起一些高出容器三，四英寸，錫膏自行下滴， 如果開始時(shí)象稠的糖漿一樣

13、滑落，然后分段斷裂落下到容器內(nèi) 為良好。反之，粘度較差。,,,SMA Introduce,,,,,,,,,SMA Introduce,,,Screen Printer,,,SMA Introduce,,,Squeegee(又叫刮板或刮刀）,,,,,,菱形刮刀,拖裙形刮刀,,,,,聚乙烯材料或類似材料,金屬,Screen Printer,,,SMA Introduce,,,第一步：在每50mm的Squeegee長(zhǎng)度上施加1kg的壓

14、力。第二步：減少壓力直到錫膏開始留在模板上刮不干凈，在增加 1kg的壓力第三步：在錫膏刮不干凈開始到掛班沉入絲孔內(nèi)挖出錫膏之間 有1-2kg的可接受范圍即可達(dá)到好的印制效果。,Screen Printer,Squeegee的硬度范圍用顏色代號(hào)來區(qū)分： very soft 紅色 soft 綠色 hard 藍(lán)色

15、 very hard 白色,,,,SMA Introduce,,,,,Stencil,,,,PCB,,Stencil的梯形開口,Screen Printer,,,,,PCB,Stencil,,,Stencil的刀鋒形開口,激光切割模板和電鑄成行模板,化學(xué)蝕刻模板,,,SMA Introduce,,,Screen Printer,模板(Stencil)制造技術(shù):,,,SMA Introduce,,,Screen Print

16、er,模板(Stencil)材料性能的比較:,,,SMA Introduce,,,Screen Printer,錫膏絲印缺陷分析:,問題及原因 對(duì) 策,搭錫BRIDGING 錫粉量少、粘度低、粒度大、室溫度、印膏太厚、放置壓力太大等。（通常當(dāng)兩焊墊之間有少許印膏搭連，于高溫熔焊時(shí)常會(huì)被各墊上的主錫體所拉回去，一旦無法拉回，

17、將造成短路或錫球，對(duì)細(xì)密間距都很危險(xiǎn)）。,提高錫膏中金屬成份比例（提高到88 %以上）。增加錫膏的粘度（70萬 CPS以上）減小錫粉的粒度（例如由200目降到300目）降低環(huán)境的溫度（降至27OC以下）降低所印錫膏的厚度（降至架空高度SNAP-OFF，減低刮刀壓力及速度）加強(qiáng)印膏的精準(zhǔn)度。調(diào)整印膏的各種施工參數(shù)。減輕零件放置所施加的壓力。調(diào)整預(yù)熱及熔焊的溫度曲線。,,,SMA Introduce,,,問題及原因

18、 對(duì) 策,2.發(fā)生皮層 CURSTING 由于錫膏助焊劑中的活化劑太強(qiáng),環(huán)境溫度太高及鉛量太多時(shí),會(huì)造成粒子外層上的氧化層被剝落所致. 3.膏量太多 EXCESSIVE PASTE 原因與“搭橋”相似.,避免將錫膏暴露于濕氣中.降低錫膏中的助焊劑的活性.降低金屬中的鉛含量.減少所印之錫膏厚度提升印著的精準(zhǔn)度.調(diào)整錫膏印刷的參數(shù).,錫膏絲

19、印缺陷分析:,Screen Printer,,,SMA Introduce,,,錫膏絲印缺陷分析:,Screen Printer,問題及原因 對(duì) 策,4.膏量不足 INSUFFICIENT PASTE 常在鋼板印刷時(shí)發(fā)生,可能是網(wǎng)布的絲徑太粗,板膜太薄等原因.5.粘著力不足 POOR TACK R

20、ETENTION 環(huán)境溫度高風(fēng)速大,造成錫膏中溶劑逸失太多,以及錫粉粒度太大的問題.,增加印膏厚度,如改變網(wǎng)布或板膜等.提升印著的精準(zhǔn)度.調(diào)整錫膏印刷的參數(shù). 消除溶劑逸失的條件(如降低室溫、減少吹風(fēng)等）。降低金屬含量的百分比。降低錫膏粘度。降低錫膏粒度。調(diào)整錫膏粒度的分配。,,,SMA Introduce,,,錫膏絲印缺陷分析:,Screen Printer,問題及

21、原因 對(duì) 策,6.坍塌 SLUMPING 原因與“搭橋”相似。7.模糊 SMEARING 形成的原因與搭橋或坍塌 很類似，但印刷施工不善的原因居多，如壓力太大、架空高度不足等。,增加錫膏中的金屬含量百分比。增加錫膏粘度。降低錫膏粒度。降低環(huán)境溫度。減少印膏的厚度。減輕零件放置所施加

22、的壓力。增加金屬含量百分比。增加錫膏粘度。調(diào)整環(huán)境溫度。調(diào)整錫膏印刷的參數(shù)。,,,SMA Introduce,,,Screen Printer,在SMT中使用無鉛焊料：,在前幾個(gè)世紀(jì)，人們逐漸從醫(yī)學(xué)和化學(xué)上認(rèn)識(shí)到了鉛（PB）的毒性。而被限制使用?，F(xiàn)在電子裝配業(yè)面臨同樣的問題，人們關(guān)心的是：焊料合金中的鉛是否真正的威脅到人們的健康以及環(huán)境的安全。答案不明確，但無鉛焊料已經(jīng)在使用。歐洲委員會(huì)初,步計(jì)劃在2004年或2

23、008年強(qiáng)制執(zhí)行。目前尚待批準(zhǔn)，但是電子裝配業(yè)還是要為將來的變化作準(zhǔn)備。,,,SMA Introduce,,,無鉛錫膏熔化溫度范圍：,Screen Printer,,,SMA Introduce,,,Screen Printer,無鉛焊接的問題和影響：,,,SMA Introduce,,,MOUNT,表面貼裝對(duì)PCB的要求：,第一：外觀的要求,光滑平整,不可有翹曲或高低不平.否者基板會(huì)出現(xiàn) 裂紋，傷痕，銹斑等不良.,第二：

24、熱膨脹系數(shù)的關(guān)系.元件小于3.2*1.6mm時(shí)只遭受部分應(yīng)力，元件 大于3.2*1.6mm時(shí)，必須注意。,第三：導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系.,第四：耐熱性的關(guān)系.耐焊接熱要達(dá)到260度10秒的實(shí)驗(yàn)要求，其耐熱性 應(yīng)符合：150度60分鐘后，基板表面無氣泡和損壞不良。,第五：銅鉑的粘合強(qiáng)度一般要達(dá)到1.5kg/cm*cm,第六：彎曲強(qiáng)度要達(dá)到25kg/mm以上,第七：電性能要求,第八：對(duì)清潔劑的反應(yīng)，在液體中浸漬5分鐘，表面不

25、產(chǎn)生任何不良， 并有良好的沖載性,,,SMA Introduce,,,MOUNT,表面貼裝元件介紹：,表面貼裝元件具備的條件,,元件的形狀適合于自動(dòng)化表面貼裝,,尺寸，形狀在標(biāo)準(zhǔn)化后具有互換性,有良好的尺寸精度,適應(yīng)于流水或非流水作業(yè),有一定的機(jī)械強(qiáng)度,可承受有機(jī)溶液的洗滌,可執(zhí)行零散包裝又適應(yīng)編帶包裝,具有電性能以及機(jī)械性能的互換性,耐焊接熱應(yīng)符合相應(yīng)的規(guī)定,,,,,,,,,,,SMA Introduce,,,MOUNT,

26、表面貼裝元件的種類,,有源元件（陶瓷封裝）,無源元件,單片陶瓷電容,鉭電容,厚膜電阻器,薄膜電阻器,軸式電阻器,CLCC （ceramic leaded chip carrier）陶瓷密封帶引線芯片載體,DIP（dual -in-line package）雙列直插封裝,SOP（small outline package）小尺寸封裝,QFP(quad flat package) 四面引線扁平封裝,,,,,,BGA( ball gr

27、id array) 球柵陣列,,SMC泛指無源表面 安裝元件總稱,SMD泛指有源表 面安裝元件,,,,SMA Introduce,,,阻容元件識(shí)別方法1．元件尺寸公英制換算（0.12英寸=120mil、0.08英寸=80mil）,,Chip 阻容元件,IC 集成電路,,,,,,,英制名稱,公制 mm,英制名稱,公制 mm,1206,0805,0603,0402,0201,3.2×1.6,50,30,25,25,1

28、2,1.27,0.8,0.65,0.5,0.3,2.0×1.25,1.6×0.8,1.0×0.5,0.6×0.3,,MOUNT,,,,,SMA Introduce,,,MOUNT,阻容元件識(shí)別方法2．片式電阻、電容識(shí)別標(biāo)記,,,,,,,,,,電 阻,電 容,標(biāo)印值,電阻值,標(biāo)印值,電阻值,,,,2R2,5R6,102,682,333,104,564,2.2Ω,5.6Ω,1KΩ,6

29、800Ω,33KΩ,100KΩ,560KΩ,0R5,010,110,471,332,223,513,0.5PF,1PF,11PF,470PF,3300PF,22000PF,51000PF,,,SMA Introduce,,,MOUNT,IC第一腳的的辨認(rèn)方法,,,,,① IC有缺口標(biāo)志,② 以圓點(diǎn)作標(biāo)識(shí),③ 以橫杠作標(biāo)識(shí),④ 以文字作標(biāo)識(shí)（正看IC下排引腳的左邊第一個(gè)腳為“1”）,,,SMA Introduce,,,MOUNT,常見IC

30、的封裝方式,,,,,,,,,,,,,,SMA Introduce,,,MOUNT,常見IC的封裝方式,,,,,,,,,,,,,,SMA Introduce,,,MOUNT,常見IC的封裝方式,,,,,,,,,,,,,,SMA Introduce,,,MOUNT,來料檢測(cè)的主要內(nèi)容,,,SMA Introduce,,,MOUNT,,貼片機(jī)的介紹,拱架型(Gantry),元件送料器、基板(PCB)是固定的，貼片頭(安裝多個(gè)真空吸料嘴)在送

31、料器與基板之間來回移動(dòng)，將元件從送料器取出，經(jīng)過對(duì)元件位置與方向的調(diào)整，然后貼放于基板上。由于貼片頭是安裝于拱架型的X/Y坐標(biāo)移動(dòng)橫梁上，所以得名。,這類機(jī)型的優(yōu)勢(shì)在于： 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)高精度，適于各種大小、形狀的元件，甚至異型元件，送料器有帶狀、管狀、托盤形式。適于中小批量生產(chǎn)，也可多臺(tái)機(jī)組合用于大批量生產(chǎn)。,這類機(jī)型的缺點(diǎn)在于： 貼片頭來回移動(dòng)的距離長(zhǎng)，所以速度受到限制。,,,SMA Introduce,,

32、,MOUNT,對(duì)元件位置與方向的調(diào)整方法：,1)、機(jī)械對(duì)中調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，這種方法能達(dá)到的精 度有限，較晚的機(jī)型已再不采用。,2)、激光識(shí)別、X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，這種 方法可實(shí)現(xiàn)飛行過程中的識(shí)別，但不能用于球柵列陳元件BGA。,3)、相機(jī)識(shí)別、X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，一般相 機(jī)固定，貼片頭飛行劃過相機(jī)上空，進(jìn)行成像識(shí)別，比激光識(shí) 別耽誤一點(diǎn)時(shí)間，

33、但可識(shí)別任何元件，也有實(shí)現(xiàn)飛行過程中的 識(shí)別的相機(jī)識(shí)別系統(tǒng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)方面有其它犧牲。,,,SMA Introduce,,,MOUNT,轉(zhuǎn)塔型(Turret),元件送料器放于一個(gè)單坐標(biāo)移動(dòng)的料車上，基板(PCB)放于一個(gè)X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)移動(dòng)的工作臺(tái)上，貼片頭安裝在一個(gè)轉(zhuǎn)塔上，工作時(shí)，料車將元件送料器移動(dòng)到取料位置，貼片頭上的真空吸料嘴在取料位置取元件，經(jīng)轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)動(dòng)到貼片位置(與取料位置成180度)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中經(jīng)過對(duì)元件位置與

34、方向的調(diào)整，將元件貼放于基板上。,一般，轉(zhuǎn)塔上安裝有十幾到二十幾個(gè)貼片頭，每個(gè)貼片頭上安裝2~4個(gè)真空吸嘴(較早機(jī)型)至5~6個(gè)真空吸嘴(現(xiàn)在機(jī)型)。由于轉(zhuǎn)塔的特點(diǎn)，將動(dòng)作細(xì)微化，選換吸嘴、送料器移動(dòng)到位、取元件、元件識(shí)別、角度調(diào)整、工作臺(tái)移動(dòng)(包含位置調(diào)整)、貼放元件等動(dòng)作都可以在同一時(shí)間周期內(nèi)完成，所以實(shí)現(xiàn)真正意義上的高速度。目前最快的時(shí)間周期達(dá)到0.08~0.10秒鐘一片元件。,這類機(jī)型的優(yōu)勢(shì)在于：,這類機(jī)型的缺點(diǎn)在于：

35、 貼裝元件類型的限制，并且價(jià)格昂貴。,,,SMA Introduce,,,MOUNT,對(duì)元件位置與方向的調(diào)整方法：,1)、機(jī)械對(duì)中調(diào)整位置、吸嘴旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，這種方法能達(dá)到的 精度有限，較晚的機(jī)型已再不采用。,2)、相機(jī)識(shí)別、X/Y坐標(biāo)系統(tǒng)調(diào)整位置、吸嘴自旋轉(zhuǎn)調(diào)整方向，相 機(jī)固定，貼片頭飛行劃過相機(jī)上空，進(jìn)行成像識(shí)別。,,,SMA Introduce,,,MOUNT,貼片機(jī)過程能力的驗(yàn)證：,第一步 ：最

36、初的24小時(shí)的干循環(huán)，期間機(jī)器必須連續(xù)無誤地工作。,第二步：要求元件準(zhǔn)確地貼裝在兩個(gè)板上，每個(gè)板上包括32個(gè)140引腳的玻璃 心子元件。主板上有6個(gè)全局基準(zhǔn)點(diǎn)，用作機(jī)器貼裝前和視覺測(cè)量系 統(tǒng)檢驗(yàn)元件貼裝精度的參照。貼裝板的數(shù)量視乎被測(cè)試機(jī)器的特定頭 和攝像機(jī)的配置而定 。,第三步：用所有四個(gè)貼裝芯軸，在所有四個(gè)方向：0° , 90° , 180° , 270&

37、#176; 貼裝元件。,一種用來驗(yàn)證貼裝精度的方法使用了一種玻璃心子，它和一個(gè)“完美的”高引腳數(shù)QFP的焊盤鑲印在一起，該QFP是用來機(jī)器貼裝的(看引腳圖)。通過貼裝一個(gè)理想的元件，這里是140引腳、0.025”腳距的QFP，攝像機(jī)和貼裝芯軸兩者的精度都可被一致地測(cè)量到。除了特定的機(jī)器性能數(shù)據(jù)外，內(nèi)在的可用性、生產(chǎn)能力和可靠性的測(cè)量應(yīng)該在多臺(tái)機(jī)器的累積數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上提供。,,,SMA Introduce,,,MOU

38、NT,貼片機(jī)過程能力的驗(yàn)證：,第四步：用測(cè)量系統(tǒng)掃描每個(gè)板，可得出任何偏移的完整列表。每個(gè)140引 腳的玻璃心子包含兩個(gè)圓形基準(zhǔn)點(diǎn)，相對(duì)于元件對(duì)應(yīng)角的引腳布 置精度為± 0.0001”，用于計(jì)算X、Y和q 旋轉(zhuǎn)的偏移。所有32個(gè) 貼片都通過系統(tǒng)測(cè)量，并計(jì)算出每個(gè)貼片的偏移。這個(gè)預(yù)定的參 數(shù)在X和Y方向?yàn)?#177; 0.003”，q 旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?#177; 0.2

39、，機(jī)器對(duì)每個(gè) 元件貼裝都必須保持。,第五步：為了通過最初的“慢跑”，貼裝在板面各個(gè)位置的32個(gè)元件都必須 滿足四個(gè)測(cè)試規(guī)范：在運(yùn)行時(shí)，任何貼裝位置都不能超出± 0.003” 或± 0.2的規(guī)格。另外，X和Y偏移的平均值不能超過± 0.0015”， 它們的標(biāo)準(zhǔn)偏移量必須在0.0006”范圍內(nèi)， q 的標(biāo)準(zhǔn)偏移量必須小 于或等于0.

40、047° ，其平均偏移量小于± 0.06° ，Cpk(過程能力 指數(shù)process capability index) 在所有三個(gè)量化區(qū)域都大于1.50。 這轉(zhuǎn)換成最小4.5s 或最大允許大約每百萬之3.4個(gè)缺陷 (dpm, defects per million)。,,,SMA Introduce,,,MOUNT,貼片機(jī)過程能力的驗(yàn)證：,3σ = 2,700

41、 DPM4σ = 60 DPM5σ = 0.6 DPM6σ = 0.002DPM,在今天的電子制造中，希望cmk要大于1.33，甚至還大得多。1.33的cmk也顯示已經(jīng)達(dá)到4σ工藝能力。6σ的工藝能力，是今天經(jīng)常看到的一個(gè)要求，意味著cmk必須至少為2.66。在電子生產(chǎn)中，DPM的使用是有實(shí)際理由的，因?yàn)槊恳粋€(gè)缺陷都產(chǎn)生成本。統(tǒng)計(jì)基數(shù)3、4、5、6σ和相應(yīng)的百萬缺陷率(DPM)之間的關(guān)系如下：,在實(shí)際測(cè)試中還有專門的分析軟

42、件是JMP專門用于數(shù)據(jù)分析，這樣簡(jiǎn)化了整個(gè)的過程，得到的數(shù)據(jù)減少了人為的錯(cuò)誤。,,,SMA Introduce,,,REFLOW,再流的方式：,,,SMA Introduce,,,REFLOW,熱風(fēng)回流焊過程中，焊膏需經(jīng)過以下幾個(gè)階段，溶劑揮發(fā)；焊劑清除焊件表面的氧化物；焊膏的熔融、再流動(dòng)以及焊膏的冷卻、凝固。,基本工藝：,,,SMA Introduce,,,REFLOW,工藝分區(qū)：,（一）預(yù)熱區(qū) 目的： 使PCB和元器件

43、預(yù)熱 ，達(dá)到平衡，同時(shí)除去焊膏中的水份 、溶劑，以防焊膏發(fā)生塌落和焊料飛濺。要保證升溫比較 緩慢，溶劑揮發(fā)。較溫和，對(duì)元器件的熱沖擊盡可能小， 升溫過快會(huì)造成對(duì)元器件的傷害，如會(huì)引起多層陶瓷電容 器開裂。同時(shí)還會(huì)造成焊料飛濺，使在整個(gè)PCB的非焊接 區(qū)域形成焊料球以及焊料不足的焊點(diǎn)。,,,SMA Introduce,,,REFLOW,目的：保證在達(dá)到再流溫度

44、之前焊料能完全干燥，同時(shí)還起 著焊劑活化的作用，清除元器件、焊盤、焊粉中的金 屬氧化物。時(shí)間約60~120秒，根據(jù)焊料的性質(zhì)有所差異。,工藝分區(qū)：,（二）保溫區(qū),,,SMA Introduce,,,REFLOW,目的：焊膏中的焊料使金粉開始熔化，再次呈流動(dòng)狀態(tài)，替代液態(tài)焊 劑潤(rùn)濕 焊盤和元器件，這種潤(rùn)濕作用導(dǎo)致焊料進(jìn)一步擴(kuò)展，對(duì) 大多數(shù)焊料潤(rùn)濕時(shí)間為60~90秒。再流焊的溫度要高于焊膏的熔

45、 點(diǎn)溫度，一般要超過熔點(diǎn)溫度20度才能保證再流焊的質(zhì)量。有 時(shí)也將該區(qū)域分為兩個(gè)區(qū)，即熔融區(qū)和再流區(qū)。（四）冷卻區(qū) 焊料隨溫度的降低而凝固，使元器件與焊膏形成良好的電接觸，冷卻速度要求同預(yù)熱速度相同。,（二）再流焊區(qū),工藝分區(qū)：,,,SMA Introduce,,,REFLOW,影響焊接性能的各種因素：,,工藝因素,焊接前處理方式，處理的類型，方法，厚度，層數(shù)。處理后到焊接的時(shí)間內(nèi)是否加熱，

46、剪切或經(jīng)過其他的加工方式。,,焊接工藝的設(shè)計(jì),焊區(qū)：指尺寸，間隙，焊點(diǎn)間隙 導(dǎo)帶（布線）：形狀，導(dǎo)熱性，熱容量 被焊接物：指焊接方向，位置，壓力，粘合狀態(tài)等,,,SMA Introduce,,,REFLOW,,焊接條件,指焊接溫度與時(shí)間，預(yù)熱條件，加熱，冷卻速度 焊接加熱的方式，熱源的載體的形式（波長(zhǎng)，導(dǎo)熱速度等）,,焊接材料,焊劑：成分，濃度，活性度，熔點(diǎn)，沸點(diǎn)等 焊料：成分，組織，不純物含量，熔點(diǎn)等 母材：母

47、材的組成，組織，導(dǎo)熱性能等 焊膏的粘度，比重，觸變性能 基板的材料，種類，包層金屬等,影響焊接性能的各種因素：,,,SMA Introduce,,,REFLOW,幾種焊接缺陷及其解決措施,回流焊中的錫球,,回流焊中錫球形成的機(jī)理,回流焊接中出的錫球，常常藏于矩形片式元件兩端之間的側(cè)面或細(xì)距引腳之間。在元件貼裝過程中，焊膏被置于片式元件的引腳與焊盤之間，隨著印制板穿過回流焊爐，焊膏熔化變成液體，如果與焊盤和器件引腳等潤(rùn)濕不

48、良，液態(tài)焊錫會(huì)因收縮而使焊縫填充不充分，所有焊料顆粒不能聚合成一個(gè)焊點(diǎn)。部分液態(tài)焊錫會(huì)從焊縫流出，形成錫球。因此，焊錫與焊盤和器件引腳潤(rùn)濕性差是導(dǎo)致錫球形成的根本原因。,,,SMA Introduce,,,原因分析與控制方法,以下主要分析與相關(guān)工藝有關(guān)的原因及解決措施： a) 回流溫度曲線設(shè)置不當(dāng)。焊膏的回流是溫度與時(shí)間的函數(shù)，如果未到 達(dá)足夠的溫度或時(shí)間，焊膏就不會(huì)回流。預(yù)熱區(qū)溫度上升速度過快， 達(dá)到平頂溫度的時(shí)

49、間過短，使焊膏內(nèi)部的水分、溶劑未完全揮發(fā)出來 ，到達(dá)回流焊溫區(qū)時(shí)，引起水分、溶劑沸騰，濺出焊錫球。實(shí)踐證明， 將預(yù)熱區(qū)溫度的上升速度控制在1～4°C/s是較理想的。 b) 如果總在同一位置上出現(xiàn)焊球，就有必要檢查金屬板設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。模板 開口尺寸腐蝕精度達(dá)不到要求，對(duì)于焊盤大小偏大，以及表面材質(zhì)較 軟（如銅模板），造成漏印焊膏的外形輪廓不清晰，互相橋連，這種 情況多出現(xiàn)在對(duì)細(xì)間距器件的焊盤漏印時(shí)，

50、回流焊后必然造成引腳間 大量錫珠的產(chǎn)生。因此，應(yīng)針對(duì)焊盤圖形的不同形狀和中心距，選擇 適宜的模板材料及模板制作工藝來保證焊膏印刷質(zhì)量。,REFLOW,,,SMA Introduce,,,c) 如果在貼片至回流焊的時(shí)間過長(zhǎng)，則因焊膏中焊料粒子的氧化，焊劑 變質(zhì)、活性降低，會(huì)導(dǎo)致焊膏不回流，焊球則會(huì)產(chǎn)生。選用工作壽命 長(zhǎng)一些的焊膏（至少4小時(shí)），則會(huì)減輕這種影響。 d) 另外，焊膏印錯(cuò)的印制板清洗不充分，使焊膏殘

51、留于印制板表面及通 孔中?；亓骱钢埃毁N放的元器件重新對(duì)準(zhǔn)、貼放，使漏印焊膏變 形。這些也是造成焊球的原因。因此應(yīng)加強(qiáng)操作者和工藝人員在生產(chǎn) 過程的責(zé)任心，嚴(yán)格遵照工藝要求和操作規(guī)程行生產(chǎn)，加強(qiáng)工藝過程 的質(zhì)量控制。,REFLOW,,,SMA Introduce,,,REFLOW,立片問題（曼哈頓現(xiàn)象）,,回流焊中立片形成的機(jī)理,矩形片式元件的一端焊接在焊盤上，而另一端則翹立，這種現(xiàn)象就稱為曼哈頓現(xiàn)象。引起

52、該種現(xiàn)象主要原因是元件兩端受熱不均勻，焊膏熔化有先后所致。,,,SMA Introduce,,,REFLOW,如何造成元件兩端熱不均勻：,a) 有缺陷的元件排列方向設(shè)計(jì)。我們?cè)O(shè)想在 再流焊爐中有一條橫跨爐子寬度的再流焊 限線，一旦焊膏通過它就會(huì)立即熔化。片 式矩形元件的一個(gè)端頭先通過再流焊限線， 焊膏先熔化，完全浸潤(rùn)元件的金屬表面， 具有液態(tài)表面張力;而另一端未達(dá)到183°C 液相溫度，

53、焊膏未熔化，只有焊劑的粘接 力，該力遠(yuǎn)小于再流焊焊膏的表面張力， 因而，使未熔化端的元件端頭向上直立。 因此，保持元件兩端同時(shí)進(jìn)入再流焊限 線，使兩端焊盤上 的焊膏同時(shí)熔化，形 成均衡的液態(tài)表面張力，保持元件位置 不變。,,,SMA Introduce,,,在進(jìn)行汽相焊接時(shí)印制電路組件預(yù)熱不充分。 汽相焊是利用惰性液體蒸汽冷凝在元件引腳和PCB焊盤上時(shí)，釋放出熱 量而熔化焊膏。汽相焊分平衡

54、區(qū)和飽和蒸汽區(qū)，在飽和蒸汽區(qū)焊接溫度 高達(dá)217°C，在生產(chǎn)過程中我們發(fā)現(xiàn)，如果被焊組件預(yù)熱不充分，經(jīng)受 一百多度的溫差變化，汽相焊的汽化力容易將小于1206封裝尺寸的片式 元件浮起，從而產(chǎn)生立片現(xiàn)象。我們通過將被焊組件在高低箱內(nèi)以 145°C-150°C的溫度預(yù)熱1-2分鐘，然后在汽相焊的平衡區(qū)內(nèi)再預(yù)熱1 分鐘左右，最后緩慢進(jìn)入飽和蒸汽區(qū)焊接消除了立片現(xiàn)象。,c) 焊盤設(shè)計(jì)質(zhì)

55、量的影響。 若片式元件的一對(duì)焊盤大小不同或不對(duì)稱，也會(huì)引起漏印的焊膏量不 一致，小焊盤對(duì)溫度響應(yīng)快，其上的焊膏易熔化，大焊盤則相反，所 以，當(dāng)小焊盤上的焊膏熔化后，在焊膏表面張力作用下，將元件拉直 豎起。焊盤的寬度或間隙過大，也都可能出現(xiàn)立片現(xiàn)象。嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)范進(jìn)行焊盤設(shè)計(jì)是解決該缺陷的先決條件。,REFLOW,,,SMA Introduce,,,REFLOW,細(xì)間距引腳橋接問題,導(dǎo)致細(xì)間距元器件

56、引腳橋接缺陷的主要因素有： a) 漏印的焊膏成型不佳； b) 印制板上有缺陷的細(xì)間距引線制作； c) 不恰當(dāng)?shù)幕亓骱笢囟惹€設(shè)置等。 因而，應(yīng)從模板的制作、絲印工藝、回流焊工藝等關(guān)鍵 工序的質(zhì)量控制入手，盡可能避免橋接隱患。,,,SMA Introduce,,,回流焊接缺陷分析:,REFLOW,1.吹孔 BLOWHOLES 焊點(diǎn)中（SOLDER JOINT）所出現(xiàn)的孔洞，大者稱為吹孔，小者叫做

57、針孔，皆由膏體中的溶劑或水分快速氧化所致。,調(diào)整預(yù)熱溫度，以趕走過多的溶劑。調(diào)整錫膏粘度。提高錫膏中金屬含量百分比。,問題及原因 對(duì) 策,2.空洞 VOIDS 是指焊點(diǎn)中的氧體在硬化前未及時(shí)逸出所致，將使得焊點(diǎn)的強(qiáng)度不足，將衍生而致破裂。,調(diào)整預(yù)熱使盡量趕走錫膏中的氧體。增加錫膏的粘度。增加錫膏中金屬含量百分比。,,,

58、SMA Introduce,,,回流焊接缺陷分析:,REFLOW,問題及原因 對(duì) 策,3.零件移位及偏斜 MOVEMENT AND MISALIGNNENT 造成零件焊后移位的原因可能有：錫膏印不準(zhǔn)、厚度不均、零件放置不當(dāng)、熱傳不均、焊墊或接腳之焊錫性不良，助焊劑活性不足，焊墊比接腳大的太多等，情況較嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)纬杀ⅰ＃═OMBSTONING 或 MAMBAT

59、HAN EFFECT，或 DRAWBRIGING），尤以質(zhì)輕的小零件為甚。,改進(jìn)零件的精準(zhǔn)度。改進(jìn)零件放置的精準(zhǔn)度。調(diào)整預(yù)熱及熔焊的參數(shù)。改進(jìn)零件或板子的焊錫性。增強(qiáng)錫膏中助焊劑的活性。改進(jìn)零件及與焊墊之間的尺寸比例。不可使焊墊太大。,,,SMA Introduce,,,回流焊接缺陷分析:,REFLOW,問題及原因 對(duì) 策,4.縮錫 DEWETTING

60、 零件腳或焊墊的焊錫性不佳。5.焊點(diǎn)灰暗 DULL JINT 可能有金屬雜質(zhì)污染或給錫成份不在共熔點(diǎn)，或冷卻太慢，使得表面不亮。6.不沾錫 NON-WETTING 接腳或焊墊之焊錫性太差，或助焊劑活性不足，或熱量不足所致。,改進(jìn)電路板及零件之焊錫性。增強(qiáng)錫膏中助焊劑之活性。 防止焊后裝配板在冷卻中發(fā)生震動(dòng)。焊后加速板子的冷卻率。提高熔焊溫度。改進(jìn)零

61、件及板子的焊錫性。增加助焊劑的活性。,,,SMA Introduce,,,回流焊接缺陷分析:,REFLOW,問題及原因 對(duì) 策,7.焊后斷開 OPEN 常發(fā)生于J型接腳與焊墊之間，其主要原因是各腳的共面性不好，以及接腳與焊墊之間的熱容量相差太多所致（焊墊比接腳不容易加熱及蓄熱）。,改進(jìn)零件腳之共面性增加印膏厚度，以克服共面性之少許誤差。調(diào)整預(yù)熱，

62、以改善接腳與焊墊之間的熱差。增加錫膏中助焊劑之活性。減少焊熱面積，接近與接腳在受熱上的差距。調(diào)整熔焊方法。改變合金成份（比如將63/37改成10/90，令其熔融延后，使焊墊也能及時(shí)達(dá)到所需的熱量）。,,,SMA Introduce,,,AOI,自動(dòng)光學(xué)檢查(AOI, Automated Optical Inspection),運(yùn)用高速高精度視覺處理技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)PCB板上各種不同帖裝錯(cuò)誤及焊接缺陷.PCB板的范圍可從細(xì)間距高密

63、度板到低密度大尺寸板,并可提供在線檢測(cè)方案,以提高生產(chǎn)效率,及焊接質(zhì)量 .,通過使用AOI作為減少缺陷的工具,在裝配工藝過程的早期查找和消除錯(cuò)誤,以實(shí)現(xiàn)良好的過程控制.早期發(fā)現(xiàn)缺陷將避免將壞板送到隨后的裝配階段,AOI將減少修理成本將避免報(bào)廢不可修理的電路板.,,,,,SMA Introduce,,,通過使用AOI作為減少缺陷的工具,在裝配工藝過程的早期查找和消除錯(cuò)誤,以實(shí)現(xiàn)良好的過程控制.早期發(fā)現(xiàn)缺陷將避免將壞板送到隨后的

64、裝配階段,AOI將減少修理成本將避免報(bào)廢不可修理的電路板.,由于電路板尺寸大小的改變提出更多的挑戰(zhàn),因?yàn)樗故止z查更加困難.為了對(duì)這些發(fā)展作出反應(yīng)，越來越多的原設(shè)備制造商采用AOI.,為 什 么 使 用 AOI,AOI,,,SMA Introduce,,,AOI 檢 查 與 人 工 檢 查 的 比 較,AOI,,,SMA Introduce,,,1）高速檢測(cè)系統(tǒng) 與PCB板帖裝密度無關(guān),2）快速便捷的編程系統(tǒng)

65、 - 圖形界面下進(jìn)行 -運(yùn)用帖裝數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè) -運(yùn)用元件數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)的快速編輯,主 要 特 點(diǎn),4）根據(jù)被檢測(cè)元件位置的瞬間變化進(jìn)行檢測(cè)窗口的 自動(dòng)化校正，達(dá)到高精度檢測(cè),5）通過用墨水直接標(biāo)記于PCB板上或在操作顯示器 上用圖形錯(cuò)誤表示來進(jìn)行檢測(cè)電的核對(duì),3）運(yùn)用豐富的專用多功能檢測(cè)算法和二元或灰度水 平光學(xué)成像處理技術(shù)進(jìn)行檢測(cè),AOI,,,SMA Introduce

66、,,,可 檢 測(cè) 的 元 件,元件類型,-矩形chip元件（0805或更大）-圓柱形chip元件-鉭電解電容-線圈-晶體管-排組-QFP,SOIC（0.4mm 間距或更大）-連接器-異型元件,AOI,,,SMA Introduce,,,AOI,檢 測(cè) 項(xiàng) 目,-無元件：與PCB板類型無關(guān)-未對(duì)中：（脫離）-極性相反：元件板性有標(biāo)記-直立：編程設(shè)定-焊接破裂：編程設(shè)定-元件翻轉(zhuǎn)：元件上下有不同的特征-

67、錯(cuò)帖元件：元件間有不同特征-少錫：編程設(shè)定-翹腳：編程設(shè)定-連焊：可檢測(cè)20微米-無焊錫：編程設(shè)定-多錫：編程設(shè)定,,,SMA Introduce,,,影 響 AOI 檢 查 效 果 的 因 素,影響AOI檢查效果的因素,內(nèi)部因素,外部因素,部件,貼片質(zhì)量,助焊劑含量,室內(nèi)溫度,焊接質(zhì)量,AOI 光 度,機(jī)器內(nèi)溫度,相機(jī)溫度,機(jī)械系統(tǒng),圖形分析運(yùn)算法則,AOI,

68、,,SMA Introduce,,,序號(hào) 缺陷 原因 解決方法,1 元器件移位 安放的位置不對(duì) 校準(zhǔn)定位坐標(biāo) 焊膏量不夠或定位壓力不夠 加大焊膏量，增加安放元器件 焊膏中焊劑含量太高， 的壓力

69、 在再流焊過程中焊劑的 減小錫膏中焊劑的含量 流動(dòng)導(dǎo)致元器件移動(dòng),2 橋接 焊膏塌落 增加錫膏金屬含量或黏度 焊膏太多 減小絲網(wǎng)孔徑，增加刮刀壓力

70、 加熱速度過快 調(diào)整再流焊溫度曲線,3 虛焊 焊盤和元器件可焊性差 加強(qiáng) PCB 和元器件的篩選 印刷參數(shù)不正確 檢查刮刀壓力、速度 再流焊溫度和升溫速度不當(dāng) 調(diào)整再流焊溫度曲線,,,,,,,,,,,,,,,,,,,