SMT概述如何提高无铅产品组装质量

1、1-2 SMT概述：如何提高无铅产品组装质量顾霭云2009年4月SMT概述：如何提高无铅产品组装质量提倡DFM,使设计规范化二工艺规范化如何提高印刷焊膏质量四.如何提高自动贴装机的贴装质量和贴装效率 五.如何提高无铅焊接质量运用焊接理论，正确设置再流焊温度曲线，提高无铅焊接质量一. 提倡DFM,使设计规范化1、对客户：原始设备制造商（OEM）的要求按照DFM设计审核对PCB加工厂商提出加工要求，确保PCB加工质量2、对SMT加工厂：电子制造服务（EMS）的要求根据本企业生产线的设备条件，写出本企业SMT设 备对PCB设计的要求（规范）,并交给客户客户（OEM）应按照SMT加工厂（EMS） “S

2、MT设备对 PCB设计的要求”进行设计SMT设备对PCB设计的要求1PCB外形、尺寸设计2. PCB定位孔和夹持边的设置3.基准标志(Mark)设计4拼板设计5选择元器件封装及包装形式(根据送料器配置)6PCB设计的输出文件二. 工艺规范化制订本企业的SMT通用工艺 学习并掌握通用工艺严格按照通用工艺操作表面组装(SMT)通用工艺通用工艺又称典型工艺。是根据工艺内容的通用性、 成熟性和先进性并结合本单位的设备条件和产品特点 而提出的工艺课题，是按照具体工艺内容编写的。通用工艺的内容:工艺条件、工艺流程、操作程序、安全技术操作方法、工艺参数、检验标准和检验方法等。通用工艺是指导工人操作的最基本的

3、技术文件学习“通用工艺”的目的掌握正确的工艺方法提高产品质量提高生产效率使工艺规范化以获得长期稳定、可靠、高效的制造技术SMT通用工艺包括:施加焊膏施加贴片胶贴装元器件再流焊波峰焊手工焊与返修清洗底部填充检验和测试电子组装件三防涂覆工艺三. 如何提高印刷焊膏质量1工艺目的2施加焊膏要求3. 印刷焊膏的原理4影响印刷质量的主要因素5.提高印刷质量的措施焊膏印刷是保证SMT质量的关键工序。据资料统计，在PCB设计正确、元器件和印制板质 量有保证的前提下，表面组装质量问题中有70%的 质量问题出在印刷工艺。1工艺目的把适量的焊膏均匀地施加在PCB的焊盘上,以保证 贴片元器件与PCB相对应的焊盘达到良

4、好的电气连 接并具有足够的机械强度。2施加焊膏要求仗)焊膏量均匀一致性好。焊膏图形清晰，相邻图形之间尽量不粘连。焊膏图形与焊盘图形要尽量不要错位。(b)在一般情况下，焊盘上单位面积的焊膏量应为0. 8mg/mm2左右。对窄间距元器件，应为0. 5mg/mm2左右。(c)印刷在基板上的焊膏与希望重量值相比，允许有一定的偏差，焊膏覆盖焊盘的面积，应在75%以上。(d)焊膏印刷后应无严重塌落， 边缘整齐，错位不大于0.2mm, 00优选的对窄间距元器件焊盘，错位不大于0.1mm。(e)基板不允许被焊膏污染。000合格的令格的合格的SJ/T10670标准0 00O O免清洗要求 无铅要求焊膏缺陷少印C

5、E3错位凹形边缘不齐(GS1拉尖 厶 .“ jim-JP沁CaFF, J沾污3.印刷焊膏的原理焊膏和贴片胶都是触变流体，具有粘性。当刮刀以一定 速度和角度向前移动时，对焊膏产生一定的压力，推动焊膏在刮板前滚动，产生将焊膏注入网孔或漏孔所需的压力，焊膏的粘性摩擦力使焊膏在刮板与网板交接处产生切变，切变力使焊膏的粘性下降，使焊膏顺利地注入网孔或漏孔。4影响印刷质量的主要因素(a) 首先是模板质量一一模板印刷是接触印刷，因此模板厚度 与开口尺寸确定了焊膏的印刷量。焊膏量过多会产生桥接， 焊膏量过少会产生焊锡不足或虚焊。模板开口形状以及开口 是否光滑也会影响脱模质量。(b) 其次是焊膏质量一一焊膏的黏

6、度、印刷性(滚动性、转移 性)、触变性、常温下的使用寿命等都会影响印刷质量。(c) 印刷工艺参数一一刮刀速度、刮刀压力、刮刀与网板的角 度以及焊膏的黏度之间都存在一定的制约关系，因此只有正 确控制这些参数，才能保证焊膏的印刷质量。(d) 设备精度方面一一在印刷高密度窄间距产品时，印 刷机的印刷精度和重复印刷精度也会起一定的作用。(e) 环境温度、湿度、以及环境卫生一一环境温度过高会降低焊膏黏度，湿度过大时焊膏会吸收空气中的水 分，湿度过小时会加速焊膏中溶剂的挥发，环境中灰 尘混入焊膏中会使焊点产生针孔。(一般要求环境温度233C,相对湿度45-70%)从以上分析中可以看出，影响印刷质量的因素非

7、常多，而且印刷焊膏是一种动态工艺。焊膏的量随时间而变化，如果不能及时添加焊膏的量，会造成焊膏漏印量少，图形不饱满。 焊膏的黏度和质量随时间、环境温度、湿度、环境 卫生而变化; 模板底面的清洁程度及开口内壁的状态不断变化;5提高印刷质量的措施(1) 加工合格的模板(2) 选择适合工艺要求的焊膏并正确使用焊膏(3) 印刷工艺控制(1) 加工合格的模板模板厚度与开口尺寸基本要求:（IPC7525标准）L宽厚比:开口宽度(W) /模板厚度(T) 1. 5(无铅1.6)面积比：开口面积(WXL)/孔壁面积2X (L+W) XT 0. 66(无铅0.71)蚀刻钢板：过度蚀刻或蚀刻不足过度蚀刻 开口变大蚀刻

8、不足 开口变小(2)焊膏的选择方法不同的产品要选择不同的焊膏。(a)根据产品本身的价值和用途，高可靠产品选择高质量的焊膏。(b )根据PCB和元器件存放时间和表面氧化程度选择焊膏的活性。一般釆用RMA级；高可靠性产品选择R级；PCB、元器件存放时间长, 表面严重氧化，应采用RA级，焊后清洗。(c)根据组装工艺、印制板、元器件的具体情况选择合金组分。一般镀铅锡印制板采用63Sn/37Pb；耙金或耙银厚膜端头和引脚可焊性较差的元器件、要求焊点质量高的印制板采用62Sn/36Pb /2Ag；水金板一般不要选择含银的焊膏；(金与焊料中的锡形成金锡间共价化合物AuSn4,焊料中金的含量超过3%会使焊点变

9、脆，用于焊接的金层厚度Slpm) o无铅工艺一般选择Sn-Ag-Cu合金焊料。(d)根据产品对清洁度的要求来选择是否采用免清洗。免清洗工艺要选用不含卤素或其它弱腐蚀性化合物的焊膏;高可靠、航天、军工、仪器仪表以及涉及生命安全的 医用器材要采用水清洗或溶剂清洗的焊膏，焊后必须 清洗干净。(e) BGA和CSP般都需要采用高质量的免清洗焊膏;(f) 焊接热敏元件时，应选用含钮的低熔点焊膏。(g)根据PCB的组装密度(有无窄间距)来选择合金粉末颗粒度常用合金粉末的类型和颗粒尺寸分为六种粒度等级(原四种)(目前已推出适应高密度的20 um微粉颗粒)合金粉末类型80%以上粉 末颗粒尺寸(|Lim)180

10、9053453225质量V1%的粉 末尺寸(pm) 150 75 45 38 25 15 10% 的 微粉颗粒 尺寸(pm)20202020155注：表示此项为可选项目，经供需双方同意，此要求可不作考核。如何选择合金粉末颗粒度根据组装密度(有无窄间距)来选择合金粉末颗粒度一般焊料颗粒最大直径约为模板最小开口尺寸的1/5； 窄间距时一般选择25-45UmoSMD引脚间距和焊料颗粒的关系0.550以下0.440以下引脚间距(mm)08以上0.65颗粒直径(pm)75以下60以下(3)印刷工艺控制 图形对准通过人工对工作台或对模板作X、Y、0的精细调整，使PCB的焊盘图形与模板漏孔图形完全重合。 刮

11、刀与网板的角度一一角度越小，向下的压力越大，容易将焊膏注入漏孔中，但也容易使焊膏污染模板底面,造成焊膏图形粘连。一般为4560。目前自动和半自动印刷机大多采用60 o 焊膏的投入量（滚动直径）焊膏的滚动直径4 h =915mm较合适Oh过小不利于焊膏漏印（印刷的填充性）4h过大，过多的焊膏长时间暴露在空气中不断滚动, 对焊膏质量不利。焊膏的投入量应根据刮刀的长度加入。根据PCB组装密度（每快PCB的焊膏用量），估计出印刷100快还 是150快添加一次焊膏。刮刀运动方向焊膏高度（滚动直径） 刮刀压力一一刮刀压力也是影响印刷质量的重要因素。刮刀压力实际是指刮刀下降的深度，压力太小，可能会 发生两种

12、情况：第种情况是由于刮刀压力小，刮刀在前进过程中产生的向下的Y分力也小，会造成漏印量不足；第种情况是由于刮刀压力小，刮刀没有紧贴模板表面，印刷时由于刮刀与PCB之间存在微小的间隙，因此相当于增加了印刷厚度。另外压力过小会使模板表留有一层焊膏，容易造成图形粘连等印刷缺陷。因此理想的刮刀压力应该恰好将焊膏从模板表面刮干净。金属刮刀的压力应比橡胶刮刀的压力大一些，一般大1. 2-1.5倍。橡胶刮刀的压力过大，印刷时刮刀会压入开 口中，造成印刷量减少，特别是大尺寸的开口。因此加工模板时，可将大开口中间加一条小筋礫桥）O注意:紧固金属刮刀时，紧固程度要适当。用力过大由于应力会造成刮刀变形，影响刮刀寿命。

13、NO SCAVENGINGPASTE金属刮刀PC BOARDPUMPING ACTION OF SQUEEGEE. C橡胶刮刀SCAVENGING*STENCILSTENCIL STRETCH FROM FRICTIONPASTEPC BOARD 印刷速度一一由于刮刀速度与焊膏的粘稠度呈反比关 系，有窄间距，高密度图形时，速度要慢一些。速度过快，刮刀经过模板开口的时间太短，焊膏不能充分渗入开口中，容易造成焊膏图形不饱满或漏印的印刷缺陷。在刮刀角度一定的情况下，印刷速度和刮刀压力存在 一定的关系，降速度相当于增加压力，适当降低压力可起到提高印刷速度的效果。 网板（模板与PCB）分离速度有窄间距、

14、高密度图形时，网板分离速度要慢一些。为了提高窄间距、高密度印刷质量，日立公司推出“加速度控制”方法一一随印刷工作台下降行程，对下降速度进行变速控制。模板与PCB分离速度分离速度增加时，模板与PCB间变成负压，焊膏与焊盘的凝聚力 小，使部分焊膏粘在模板底面和开口壁上，造成少印和粘连。分离速度减慢时，PCB与模板间的负压变小，焊膏的凝聚力大， 而使焊膏很容易脱离模板开口壁，印刷状态良好。模板分离PCB的速度2mm/s以下为宜。 清洗模式和清洗频率_经常清洗模板底面也是保证 印刷质量的因素。应根据焊膏、模板材料、厚度及开 口大小等情况确定清洗模式和清洗频率。（1湿1干或2 湿1干等，印20块清洗一次

15、或印1块清洗一次等）污染主要是由于焊膏从开口边缘溢出造成的。果不及时清洗，会污染PCB表面，模板开口四周的残留焊膏会变硬，严重时还会堵塞开口。手工清洗时，顺开口长度方向效果较好。 建立检验制度必须严格首件检验。有BGA、CSP、高密度时每一块PCB都要检验。一般密度时可以抽检。印刷焊膏取样规则取样数不合格品的允许批次范围量数量1 500130501320050132011000080210001350001253印刷缺陷举例错位塌边粘连少印缺陷名称和含义印刷不完全，部分焊 盘上没有印上焊膏焊膏太薄，焊膏厚度 达不能规定要求焊膏厚度不一致，焊 盘上焊膏有的地方 薄，有的地方厚不良品的判定和调整方

16、法判定标准未印上部分应小于焊盘面积的25%焊膏在焊盘上的厚度 同模板厚度，一般为0.150 2mm小于或大于模板厚度产生原因和解决措施1. 漏孔睹塞：擦模板底部，严重时用无纤维纸 软毛牙刷蘸无水乙醇擦。2. 缺焊膏或在刮刀宽度方向焊膏不均匀：加/ 膏，使均匀。3. 焊膏粘度不合适，印刷性不好：换焊膏。4. 焊膏滚动性不好：减慢印刷速度，适当增） 刮刀延时，使刮刀上的焊膏充分流到模板上。5焊膏粘在模板底部：减慢离板速度。1. 减慢印刷速度2. 减小印刷压力3增加印刷遍数缺陷名称和含义 图形坍塌，焊膏往四 边塌陷判定标准产生原因和解决措施焊膏图形粘连拉尖，焊盘上的焊膏 呈小丘状PCB表面沾污PCB

17、两端沾污超出焊盘面积的25% 或焊膏图形粘连相邻焊盘图形连在一 起焊膏上表面不平度小 于 0. 2mmPCB表面被焊膏沾污焊膏粘度小、触变性不好：应换焊膏1. 模板底部不干净：清洁模板底部2. 印刷遍数多：修正参数3压力过大：修正参数1焊膏粘度大：换焊膏2离板速度快：调参数1.清洗模板底面2在程序中增加清洗模板的频率刮刀的前后极限离图形太近：调整刮刀的前后极 限。四.如何提高自动贴装机的贴装质量和贴装效率 1贴装元器件的工艺要求 2自动贴装机贴装原理 3如何提高自动贴装机的贴装质量.4如何提高自动贴装机的贴装效率贴装元器件的工艺要求a各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记 要符合

18、产品的装配图和明细表要求。b贴装好的元器件要完好无损。C贴装元器件焊端或引脚不小于1/2厚度要浸入焊膏。对于一 般元器件贴片时的焊膏挤出量（长度）应小于0.2mm,对于窄 间距元器件贴片时的焊膏挤出量（长度）应小于0. lmmod元器件的端头或引脚均和焊盘图形对齐、居中。由于再流焊时有自定位效应，因此元器件贴装位置允许有一定 的偏差。保证贴装质量的三要素:a元件正确 b位置准确 c压力（贴片高度）合适。a元件正确一一要求各装配位号元器件的类型、型号、 标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图和明 细表要求，不能贴错位置；b位置准确一一元器件的端头或引脚均和焊盘图形要尽量对齐、居 中，还要确保元

19、件焊端接触焊膏图形。两个端头的Chip元件自定位效应的作用比较大，贴装时元 件宽度方向有3/4以上搭接在焊盘上，长度方向两个端头只要搭 接到相应的焊盘上并接触焊膏图形，再流焊时就能够自定位， 但如果其中一个端头没有搭接到焊盘上或没有接触焊膏图形， 再流焊时就会产生移位或吊桥；正确不正确对于SOP、SOJ、QFP、PLCC等器件的自定位作用比较小, 贴装偏移是不能通过再流焊纠正的。如果贴装位置超出允许 偏差范围，必须进行人工拨正后再进入再流焊炉焊接。否则 再流焊后必须返修，会造成工时、材料浪费，甚至会影响产 品可靠性。生产过程中发现贴装位置超出允许偏差范围时应 及时修正贴装坐标。手工贴装或手工拨

20、正时要求贴装位置准确，引脚与焊盘对齐，居中，切勿贴放不准，在焊膏上拖动找正，以免焊膏 图形粘连，造成桥接。引脚宽度方向：P引脚宽度的3/4引脚长度方向：引脚的跟部和趾部在焊盘上BGA贴装要求 BGA的焊球与相对应的焊盘一一对齐;焊球的中心与焊盘中心的最大偏移量小于1/2焊球直径。DV1/2焊球直径C压力（贴片高度）贴片压力（Z轴高度）要恰当合适贴片压力过小，元器件焊端或引脚浮在焊膏表面，焊 膏粘不住元器件，在传递和再流焊时容易产生位置移动， 另外由于Z轴高度过高，贴片时元件从高处扔下，会造成贴 片位置偏移；贴片压力过大，焊膏挤出量过多，容易造成焊膏粘连,再流焊时容易产生桥接，同时也会由于滑动造

21、成贴片位置 偏移，严重时还会损坏元器件。贴片压力（吸嘴高度）吸嘴高度过低吸嘴髙度合适吸嘴高度过高（H等于最大焊球直径）rPCB吸嘴高度合适 贴片压力适当元件从高处扔下 元件移位贴片压力过大 焊膏被挤出造成粘连、 元件移位、 损坏元件2自动贴装机贴装原理2.1 PCB基准校准原理2.2元器件贴片位置对中方式与对中原理2. 1 PCB基准校准原理自动贴装机贴装时，元器件的贴装坐标是以PCB的某 一个顶角（一般为左下角或右下角）为源点计算的。 而PCB加工时多少存在一定的加工误差，因此在高精度贴装时必须对PCB进行基准校准。基准校准釆用基准标志（Mark）和贴装机的光学对 中系统进行。基准标志什么是

22、基准标志?局部基准PCBmarl局部基准基准标志是一个特定的标记，属于电路图形的一部分。用来识别 和修正电路图形偏移量，以此保证精确的贴装。基准标志的类型有两种类型：PCB基准标志和局部基准标志a）PCB基准标志：用来修正PCB之间的电路图形偏移量。b）局部基准标志：用来修正大的SMD的焊盘图形偏移量。一个基准标志：测量直线运动方向（XY）的偏移量。两个基准标志：测量直线运动方向（XY）和旋转角度（T）的偏移量。el PCB Marf的作用和PCE基准弦准黒理PCB MarK是用来修正PCB加工误差的。贴片前要给PCB Mark照一个标准图像存入图像库中，并将PCB MarK的坐标录入贴片程序

23、中。贴片时每上一块PCB,首先照PCB Mark,与图像库中的标准图像比校:一是比较每块PCB Mark图像是否正确，如果图像不正确，贴装机则认为PCB的型号错误，会报警不工作；二是比较每块PCB Mark的中心坐标与标准图像的坐标是否一致，如果有偏移，贴片时贴装机会自动根据偏移量（见图5中AX、AY）修正每个贴装元器件的贴装位置。以保证精确地贴装元器件。 Y利用PCB Mar修正PCB加工误差示意图b局部Mark的作用多引脚窄间距的器件，贴装精度要求非常高，靠PCB Mar不能满足定位要求，需要采用24个局部M吐k单独定位，以保证单个器件的贴装精度。2. 2元器件贴片位置对中方式与对中原理元器件贴片位置对中方式有机械对中、激光对中、全 视觉对中、激光与视觉混合对中。(1) 机械对中原理(靠机械对中爪对中)(2) 激光对中原理(靠光学投影对中)(3) 视觉对中原理(靠CCD摄象，图像比较对中)吸嘴元件I定中台元镐件贴片位置视觉对中 理贴片前要给每种元器件照一个标准图像存入图像库中，贴片时每拾取一个元器件都要进行照相并与该元器件在图像库中的标准图 像比较：一是比较图像是否正确，如果图像不正确，贴装机则认为 该元器件的型号错误，会根据程序设置抛弃元