基础知识SMT基本常识(DOC32页)

1、基础知识 SMT 基本常识SMT 就是表面组装技术（Surface Mounted Technology的缩写），是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。SMT 有何特点：组装密度高、电子产品体积小、重量轻，贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右，一般采用SMT 之后，电子产品体积缩小 40%60% ，重量减轻 60%80% 。 可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。 高频特性好。减少了电磁和射频干扰。 易于实现自动化，提高生产效率。降低成本达 30%50% 。 节省材料、能源、设备、人力、时间等。 为什么要用 SMT ： 电子产品追求小型化，以前使用的穿孔插件元件已无法缩小 电

2、子产品功能更完整，所采用的集成电路 (IC) 已无穿孔元件，特别是大规模、高集成IC ，不得不采用表面贴片元件产品批量化，生产自动化，厂方要以低成本高产量，出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力电子元件的发展，集成电路 (IC) 的开发，半导体材料的多元应用电子科技革命势在必行，追逐国际潮流SMT 工艺流程 -双面组装工艺A：来料检测1èPCB 的 A 面丝印焊膏（点贴片胶）è贴片 è烘干（固化） èA 面回流焊接 è清洗 è翻板 èPCB 的 B 面丝印焊膏（点贴片胶）è贴片 è烘干 è回

3、流焊接（最好仅对 B 面 è清洗 è检测 è返修） 此工艺适用于在 PCB 两面均贴装有 PLCC 等较大的 SMD 时采用。B：来料检测 èPCB 的 A 面丝印焊膏（点贴片胶）è贴片 è烘干（固化） èA 面回流焊接 è清洗 è翻板 èPCB 的 B 面点贴片胶 è贴片 è固化 èB 面波峰焊 è清洗 è检测 è返修） 此工艺适用于在 PCB 的 A 面回流焊， B 面波峰焊。在 PCB 的 B 面组装的SMD 中，只有 SOT 或

4、 SOIC（28 ）引脚以下时，宜采用此工艺。助焊剂产品的基本知识一. 表面贴装用助焊剂的要求具一定的化学活性 具有良好的热稳定性具有良好的润湿性对焊料的扩展具有促进作用 留存于基板的焊剂残渣 , 对基板无腐蚀性具有良好的清洗性氯的含有量在0.2%(W/W)以下 . 二. 助焊剂的作用焊接工序: 预热 /焊料开始熔化 / 焊料合金形成 / 焊点形成 / 焊料固化作用 : 辅助热传异/ 去除氧化物 / 降低表面张力 / 防止再氧化说 明: 溶剂蒸发 / 受热 , 焊剂覆盖在基材和焊料表面 , 使传热均匀 / 放出活化剂与基材表面的离子状态的氧化物反应 ,去除氧化膜 / 使熔融焊料表面张力小 ,

5、润湿良好 / 覆盖在高温焊料表面 ,控制氧化改善焊点质量. 三. 助焊剂的物理特性助焊剂的物理特性主2要是指与焊接性能相关的溶点, 沸点 , 软化点 ,玻化温度 , 蒸气 压, 表面张力 , 粘度 , 混合性等 . 四. 助焊剂残渣产生的不良与对策助焊剂残渣会造成的问题对基板有一定的腐蚀性降低电导性 , 产生迁移或短路 非导电性的固形物如侵入元件接触部会引起接合不良树脂残留过多 , 粘连灰尘及杂物 影响产品的使用可靠性 使用理由及对策选用合适的助焊剂 , 其活化剂活性适中使用焊后可形成保护膜的助焊剂 使用焊后无树脂残留的助焊剂使用低固含量免清洗助焊剂焊接后清洗五 .QQ-S-571E 规定的焊

6、剂分类代号代号 焊剂类型 S固体适度 ( 无焊剂 ) R 松香焊剂 RMA 弱活性松香焊剂RA 活性松香或树脂焊剂 AC 不含松香或树脂的焊剂美国的合成树脂焊剂分类: SR非活性合成树脂 , 松香类 SMAR 中度活性合成树脂 , 松香类 SAR 活性合成树脂 , 松香类 SSAR 极活性合成树脂 , 松香类六.助焊剂喷涂方式和工艺因素喷涂方式有以下三种: 1. 超声喷涂 :将频率大于20KHz 的振荡电能通过压电陶瓷换能器转换成机械能, 把焊剂雾化 ,经压力喷嘴到 PCB 上. 2. 丝网封方式 : 由微细 , 高密度小孔丝网的鼓旋转空气刀将焊剂喷出 , 由产 生的喷雾 ,喷到 PCB 上.

7、 3. 压力喷嘴喷涂 :直接用压力和空气带焊剂从喷嘴喷出喷涂工艺因素 : 设定喷嘴的孔径, 烽量 , 形状 , 喷嘴间距 , 避免重叠影响喷涂的均匀性 . 设定超声雾化器电压 , 以获取正常的雾化量 . 喷嘴运动速度的选择 PCB 传送带速3度的设定焊剂的固含量要稳定设定相应的喷涂宽度七. 免清洗助焊剂的主要特性可焊性好, 焊点饱满 , 无焊珠 ,桥连等不良产生无毒 ,不污染环境 , 操作安全焊后板面干燥 ,无腐蚀性 , 不粘板焊后具有在线测试能力与 SMD 和 PCB 板有相应材料匹配性焊后有符合规定的表面绝缘电阻值 (SIR)适应焊接工艺 (浸焊 , 发泡 , 喷雾 ,涂敷等助焊剂常见状况

8、与分析一、焊后 PCB 板面残留多板子脏 : 1. 焊接前未预热或预热温度过低 ( 浸焊时，时间太短 ) 。 2. 走板速度太快 (FLUX未能充分挥发 )。 3. 锡炉温度不够。4. 锡液中加了防氧化剂或防氧化油造成的。5. 助焊剂涂布太多。6. 元件脚和板孔不成比例（孔太大）使助焊剂上升 。 9FLUX 使用过程中 ，较长时间未添加稀释剂。二、 着 火： 1. 波峰炉本身没有风刀 , 造成助焊剂涂布量过多 , 预热时滴到加热管上。2. 风刀的角度不对 (使助焊剂在 PCB 上涂布不均匀) 。 3.PCB 上胶条太多 , 把胶条引燃了。4. 走板速度太快 (FLUX未完全挥发 ,FLUX 滴

9、下 )或太慢 ( 造成板面热温度太高 )。 5. 工艺问题(PCB 板材不好同时发热管与PCB 距离太近 ) 。 三、腐蚀（元器件发绿，焊点发黑）预热不充分（预热温度低，走板速度快）造成FLUX 残留多，有害物残留太多） 。使用需要清洗的助焊剂，焊完后未清洗或未及时清洗。四、连电，漏电（绝缘性不好）PCB 设计不合理，布线太近等。PCB 阻焊膜质量不好，容易导电。五、4漏焊，虚焊，连焊FLUX 涂布的量太少或不均匀。部分焊盘或焊脚氧化严重。PCB 布线不合理（元零件分布不合理） 。 发泡管堵塞，发泡不均匀，造成 FLUX 在 PCB 上涂布不均匀。手浸锡时操作方法不当。 链条倾角不合理。波峰不

10、平。 六、焊点太亮或焊点不亮1 可通过选择光亮型或消光型的FLUX 来解决此问题）； 2 所用锡不好（如：锡含量太低等） 。 七、短 路 1 ）锡液造成短路：A、发生了连焊但未检出。B、锡液未达到正常工作温度，焊点间有“锡丝 ”搭桥。 C、焊点间有细微锡珠搭桥 。 D、发生了连焊即架桥 。 2 ） PCB的问题：如：PCB 本身阻焊膜脱落造成短路八、烟大，味大： 1.FLUX本身的问题A、树脂：如果用普通树脂烟气较大B、溶剂：这里指FLUX 所用溶剂的气味或刺激性气味可能较大C、活化剂：烟雾大、且有刺激性气味2. 排风系统不完善九、飞溅、锡珠： 1 ）工 艺 A 、预热温度低（ FLUX 溶剂

11、未完全挥发）B、走板速度快未达到预热效果 C、链条倾角不好，锡液与PCB 间有气泡，气泡爆裂后产生锡珠D、手浸锡时操作方法不当E、工作环境潮湿2）P C B 板的问题A、板面潮湿，未经完全预热，或有水分产生B、PCB 跑气的孔设计不合理，造成 PCB 与锡液间窝气C、PCB 设计不合理，零件脚太密集造成窝气十、上锡不好 , 焊点不饱满使用的是双波峰工艺，一次过锡时 FLUX 中的有效分已完全挥发走板速度过慢，使预热温度过高5FLUX 涂布的不均匀。 焊盘 , 元器件脚氧化严重 ，造成吃锡不良FLUX涂布太少；未能使PCB 焊盘及元件脚完全浸润PCB 设计不合理；造成元器件在PCB 上的排布不合

12、理，影响了部分元器件的上锡十一、 FLUX 发泡不好FLUX 的选型不对发泡管孔过大或发泡槽的发泡区域过大气泵气压太低发泡管有管孔漏气或堵塞气孔的状况, 造成发泡不均匀稀释剂添加过多十二、发泡太好气压太高发泡区域太小 助焊槽中 FLUX 添加过多未及时添加稀释剂 , 造成 FLUX 浓度过高 十三、FLUX 的颜色有些无透明的 FLUX 中添加了少许感光型添加剂，此类添加剂遇光后变色，但不影响FLUX 的焊接效果及性能； 十四、 PCB 阻焊膜脱落、剥离或起泡1 、80% 以上的原因是PCB 制造过程中出的问题A、清洗不干净B、劣质阻焊膜C、PCB板材与阻焊膜不匹配D、钻孔中有脏东西进入阻焊膜

13、E、热风整平时过锡次数太多2 、锡液温度或预热温度过高3 、焊接时次数过多4 、手浸锡操作时， PCB 在锡液表面停留时间过锡膏印刷IlYGl(KIShO36dp本文介绍： “即使是最好的锡膏、设备和应用方法，也不一定充分保证得到可接受的结果。使用者必须控制工艺过程和设备变量，以达到良好的印刷品质。 ”在表面贴装装配的回流焊接中，锡膏用于表面贴装元件的引脚或端子与焊盘之间的连接。有许多变量，如锡膏、丝印机、锡膏应用方法和印刷工艺过程。在印刷锡膏的过程中，基板放在工作台上，机械地或真空夹紧定位，用定位销或视觉来对准。或者丝网 (screen)或者模板 (stencil)用于锡膏印刷。本文将着重讨

14、论几个关键的锡膏印刷问题，如模板设计和印刷工艺过程。印刷工艺过程与设备在锡膏印刷过程中 ，印刷机是达到所希望的印刷品质的关键。今天可购买到的丝印机分为两种主要类型：实验室与生产。每个类型有进一步的分类，因为每个公司希望从实验室与生产类型的印刷机得到不同的性能水平。例如，一个公司的研究与开发部门(R&D) 使用实验室类型制作产品原型，而生产则会用另一种类型。还有，生产要求可能变化很大，取决于产量。因为激光切割设备是不可能分类的，最好是选择与所希望的应用相适应的丝印机。在手工或半自动印刷机中，锡膏是手工地放在模板/ 丝网上，这时印刷刮板(squeegee)处于模板的另一端。在自动印刷机中，

15、锡膏是自动分配的。在印刷过程中，印刷刮板向下压在模板上，使模板底面接触到电路板顶面。当刮板走过所腐蚀的整个图形区域长度时，锡膏通过模板7/ 丝网上的开孔印刷到焊盘上。在锡膏已经沉积之后，丝网在刮板之后马上脱开 (snap off) ，回到原地。这个间隔或脱开距离是设备设计所定的，大约 0.020"0.040"。脱开距离与刮板压力是两个达到良好印刷品质的与设备有关的重要变量。如果没有脱开，这个过程叫接触 (on-contact)印刷。当使用全金属模板和刮刀时，使用接触印刷。非接触 (off-contact)印刷用于柔性的金属丝网。刮板(squeegee) 类型刮板的磨损、压力

16、和硬度决定印刷质量，应该仔细监测。对可接受的印刷品质，刮板边缘应该锋利和直线。刮板压力低造成遗漏和粗糙的边缘 ，而刮板压力高或很软的刮板将引起斑点状的 (smeared) 印刷，甚至可能损坏刮板和模板或丝网。过高的压力也倾向于从宽的开孔中挖出锡膏，引起焊锡圆角不够。常见有两种刮板类型：橡胶或聚氨酯 (polyurethane)刮板和金属刮板。当使用橡胶刮板时，使用 70-90 橡胶硬度计 (durometer)硬度的刮板。当使用过高的压力时，渗入到模板底部的锡膏可能造成锡桥，要求频繁的底部抹擦。为了防止底部渗透，焊盘开口在印刷时必须提供密封(gasketing) 作用。这取决于模板开孔壁的粗糙

17、度。金属刮刀也是常用的。随着更密间距元件的使用，金属刮刀的用量在增加。它们由不锈钢或黄铜制成，具有平的刀片形状，使用的印刷角度为3045 °。一些刮刀涂有润滑材料。因为使用较低的压力，它们不会8从开孔中挖出锡膏，还因为是金属的，它们不象橡胶刮板那样容易磨损，因此不需要锋利。它们比橡胶刮板成本贵得多，并可能引起模板磨损。使用不同的刮板类型在使用标准元件和密脚元件的印刷电路装配 (PCA) 中是有区分的。锡膏量的要求对每一种元件有很大的不同。密间距元件要求比标准表面贴装元件少得多的焊锡量。焊盘面积和厚度控制锡膏量 。一些工程师使用双厚度的模板来对密脚元件和标准表面贴装焊盘施用适当的锡膏数

18、量。其它工程师采用一种不同的方法- 他们使用不需要经常锋利的更经济的金属刮刀。用金属刮刀更容易防止锡膏沉积量的变化，但这种方法要求改良的模板开孔设计来防止在密间距焊盘上过多的锡膏沉积。这个方法在工业上变得更受欢迎，但是，使用双厚度印刷的橡胶刮板也还没有消失。模板(stencil)类型重要的印刷品质变量包括模板孔壁的精度和光洁度。保存模板宽度与厚度的适当的纵横比(aspect ratio)是重要的。推荐的纵横比为1.5 。这对防止模板阻塞是重要。一般，如果纵横比小于 1.5 ，锡膏会保留在开孔内 。除了纵横比之外 ，如 IPC-7525模板设计指南所推荐的，还要有大于0.66的面积比 ( 焊盘面

19、积除以孔壁面积 )。IPC-7525可作为模板设计的一个良好开端。制作开孔的工艺过程控制开孔壁的光洁度和精度。有三种常见的制作模板的工艺：化学腐蚀、激光切割和加成(additive)工艺。化学9腐蚀 (chemically etched)模板金属模板和柔性金属模板是使用两个阳性图形通过从两面的化学研磨来蚀刻的。在这个过程中，蚀刻不仅在所希望的垂直方向进行，而且在横向也有。这叫做底切(undercutting) -开孔比希望的较大，造成额外的焊锡沉积。因为50/50从两面进行蚀刻，其结果是几乎直线的孔壁，在中间有微微沙漏形的收窄。因为电蚀刻模板孔壁可能不平滑，电抛光，一个微蚀刻工艺，是达到平滑孔

20、壁的一个方法。另一个达到较平滑孔壁的方法是镀镍层 (nickel plating)。抛光或平滑的表面对锡膏的释放是好的，但可能引起锡膏越过模板表面而不在刮板前滚动。这个问题可通过选择性地抛光孔壁而不是整个模板表面来避免。镀镍进一步改善平滑度和印刷性能。可是，它减小了开孔，要求图形调整激光切割 (laser-cut)模板激光切割是另一种减去 (subtractive)工艺，但它没有底切问题。模板直接从Gerber数据制作，因此开孔精度得到改善。数据可按需要调整以改变尺寸。更好的过程控制也会改善开孔精度。激光切割模板的另一个优点是孔壁可成锥形。化学蚀刻的模板也可以成锥形，如果只从一面腐蚀，但是开孔

21、尺寸可能太大。板面的开口稍微比刮板面的大一点的锥形开孔(0.001"0.002"，产生大约 2°的角度 )，对锡膏释放更容易。激光切割可以制作出小至 0.004" 的开孔宽度，精度达到0.0005"，因此很适合于超密间距10(ultra-fine-pitch)的元件印刷。激光切割的模板也会产生粗糙的边缘，因为在切割期间汽化的金属变成金属渣。这可能引起锡膏阻塞。更平滑的孔壁可通过微蚀刻来产生。激光切割的模板如果没有预先对需要较薄的区域进行化学腐蚀，就不能制成台阶式多级模板。激光一个一个地切割每一个开孔，因此模板成本是要切割的开孔数量而定。电铸成型

22、 (electroformed)模板制作模板的第三种工艺是一种加成工艺，最普遍地叫做电铸成型。在这个工艺中，镍沉积在铜质的阴极心上以形成开孔。一种光敏干胶片叠层在铜箔上( 大约 0.25" 厚度)。胶片用紫外光通过有模板图案的遮光膜进行聚合 。经过显影后，在铜质心上产生阴极图案 ，只有模板开孔保持用光刻胶 (photoresist)覆盖。然后在光刻胶的周围通过镀镍形成了模板。在达到所希望的模板厚度后，把光刻胶从开孔除掉。电铸成型的镍箔通过弯曲从铜心上分开 - 一个关键的工艺步骤。现在箔片准备好装框，制作模板的其它步骤。电铸成型台阶式模板可以做得到，但成本增加。由于可达到精密的公差，电

23、铸成型的模板提供良好的密封作用，减少了模板底面的锡膏渗漏。这意味着模板底面擦拭的频率显著地降低，减少潜在的锡桥。结论化学腐蚀和激光切割是制作模板的减去工艺。化学蚀刻工艺是最老的、使用最广的。激光切割相对较新，而电铸成型模板是最新时兴的东西。为了达到良好的印刷结果，必须11有正确的锡膏材料 (黏度、金属含量、最大粉末尺寸和尽可能最低的助焊剂活性 ) 、正确的工具 ( 印刷机、模板和刮刀 ) 和正确的工艺过程( 良好的定位、清洁拭擦 ) 的结合。W&O(g#Cq*,n-#H9gWt/m_Rp ki#i712y0b>o印刷的相关术语1 开孔面积百分率open mesh area per

24、centage丝网所有网孔的面积与相应的丝网总面积之比，用百分数表示。2模版开孔面积open stencil area丝网印刷模版上所有图像区域面积的总和。3网框外尺寸outer frame dimension在网框水平位置上，测得包括网框上所有部件在内的长与宽的乘积。4印刷头 printing head印刷机上通过靠着印版动作、为焊膏或胶水转移提供必要压力的部件。 5焊膏或胶水印刷过程中敷附于PCB 板上的物质。6印刷面printing side(lowerside)丝网印版的底面 ，即焊膏或胶水与PCB 板相接触的一面。 7 丝网 screen mesh一种带有排列规则、大小相同的开孔的丝

25、网印刷模版的载体。8 丝网印刷screen printing使用印刷区域呈筛网状开孔印版的漏印方式。9 印刷网框screenprinting frame固定并支撑丝网印刷模版载体的框架装置。10离网 snap-off印刷过程中，丝网印版与附着于PCB 板上的焊膏或胶水的脱离。11刮刀 squeegee在丝网印刷中，迫使丝网印版紧靠PCB 板，并使焊膏或胶水透过丝网印版的开孔转移到 PCB 板上，同时刮除印版上多余焊膏或胶水的装置。 12刮刀角度squeegee angle刮刀的切线方向与PCB 板水平面或与压印辊接触点的切线之间的夹角，在刮刀定位后非受力或非运动13的状态下测得。13 刮刀 s

26、queegee blade刮刀的刀状部分，直接作用于印版上的印刷焊膏或胶水，使焊膏或胶水附着在PCB板上。14 刮区 squeegeeing area刮刀在印版上刮墨运行的区域。15 刮刀相对压力squeegee pressure, relative刮刀在某一段行程内作用于印版上的线性压力除以这段行程的长度。16丝网厚度thickness of mesh丝网模版载体上下两面之间的距离。锡膏印刷质量控制在表面贴装装配的回流焊接中，锡膏用于表面贴装元件的引脚或端子与焊盘之间的连接。有许多变量，如锡膏、丝印机、锡膏应用方法和印刷工艺过程。在印刷锡膏的过程中，基板放在工作台上，机械地或真空夹紧定位，用

27、定位销或视觉来对准。或者丝网 (screen)或者模板 (stencil)用于锡膏印刷。本文将着重讨论几个关键的锡膏印刷问题，如模板设计和印刷工艺过程。印刷工艺过程与设备在锡膏印刷过程中 ，印刷机是达到所希望的印刷品质的关键。今天可购买到的丝印机分为两种主要类型：实验室与生产。每个类型有进一步的分类，因为每个公司希望从实验室与生产类型的印刷机得到不同的性能水平。例如，一个公司的研究与开发部门 (R&D) 使用实验室类型制作产品原型，而生产则会用另一种类型。还有，生产要求可能变化很大，取决于产量。因为激光切割设备是不可能分类的，最好是选择与所希望的应用相适应的丝印机。14在手工或半自动印

28、刷机中，锡膏是手工地放在模板/ 丝网上，这时印刷刮板 (squeegee)处于模板的另一端。在自动印刷机中，锡膏是自动分配的。在印刷过程中，印刷刮板向下压在模板上，使模板底面接触到电路板顶面。当刮板走过所腐蚀的整个图形区域长度时，锡膏通过模板 / 丝网上的开孔印刷到焊盘上。在锡膏已经沉积之后，丝网在刮板之后马上脱开(snap off)，回到原地。这个间隔或脱开距离是设备设计所定的，大约0.020"0.040"。脱开距离与刮板压力是两个达到良好印刷品质的与设备有关的重要变量。如果没有脱开，这个过程叫接触 (on-contact)印刷。当使用全金属模板和刮刀时，使用接触印刷。非

29、接触 (off-contact)印刷用于柔性的金属丝网。刮板 (squeegee)类型刮板的磨损、压力和硬度决定印刷质量，应该仔细监测。对可接受的印刷品质，刮板边缘应该锋利和直线。刮板压力低造成遗漏和粗糙的边缘，而刮板压力高或很软的刮板将引起斑点状的 (smeared)印刷，甚至可能损坏刮板和模板或丝网。过高的压力也倾向于从宽的开孔中挖出锡膏，引起焊锡圆角不够。常见有两种刮板类型：橡胶或聚氨酯(polyurethane)刮板和金属刮板。当使用橡胶刮板时，使用70-90橡胶硬度计 (durometer)硬度的刮板。当使用过高的压力时，渗入到模板底部的锡膏可能造成锡桥，要求频繁的底部抹擦。为了防止

30、底部渗透，焊盘开口在印刷时必须提供15密封 (gasketing)作用。这取决于模板开孔壁的粗糙度。金属刮刀也是常用的。随着更密间距元件的使用，金属刮刀的用量在增加。它们由不锈钢或黄铜制成，具有平的刀片形状，使用的印刷角度为3045 °。一些刮刀涂有润滑材料。因为使用较低的压力，它们不会从开孔中挖出锡膏，还因为是金属的，它们不象橡胶刮板那样容易磨损，因此不需要锋利。它们比橡胶刮板成本贵得多，并可能引起模板磨损。使用不同的刮板类型在使用标准元件和密脚元件的印刷电路装配 (PCA) 中是有区分的。锡膏量的要求对每一种元件有很大的不同。密间距元件要求比标准表面贴装元件少得多的焊锡量。焊盘面

31、积和厚度控制锡膏量 。一些工程师使用双厚度的模板来对密脚元件和标准表面贴装焊盘施用适当的锡膏数量。其它工程师采用一种不同的方法- 他们使用不需要经常锋利的更经济的金属刮刀。用金属刮刀更容易防止锡膏沉积量的变化，但这种方法要求改良的模板开孔设计来防止在密间距焊盘上过多的锡膏沉积。这个方法在工业上变得更受欢迎，但是，使用双厚度印刷的橡胶刮板也还没有消失。模板(stencil)类型重要的印刷品质变量包括模板孔壁的精度和光洁度。保存模板宽度与厚度的适当的纵横比(aspect ratio)是重要的。推荐的纵横比为1.5 。这对防止模板阻塞是重要。一般，如果纵横比小于 1.5 ，锡膏会保留在开孔内 。除了

32、纵横比之外 ，如 IPC-752516模板设计指南所推荐的，还要有大于0.66的面积比 ( 焊盘面积除以孔壁面积 )。IPC-7525可作为模板设计的一个良好开端。制作开孔的工艺过程控制开孔壁的光洁度和精度。有三种常见的制作模板的工艺：化学腐蚀、激光切割和加成(additive)工艺。化学腐蚀 (chemically etched)模板金属模板和柔性金属模板是使用两个阳性图形通过从两面的化学研磨来蚀刻的。在这个过程中，蚀刻不仅在所希望的垂直方向进行，而且在横向也有。这叫做底切(undercutting) -开孔比希望的较大，造成额外的焊锡沉积。因为50/50从两面进行蚀刻，其结果是几乎直线的孔

33、壁，在中间有微微沙漏形的收窄。因为电蚀刻模板孔壁可能不平滑，电抛光，一个微蚀刻工艺，是达到平滑孔壁的一个方法。另一个达到较平滑孔壁的方法是镀镍层 (nickel plating)。抛光或平滑的表面对锡膏的释放是好的，但可能引起锡膏越过模板表面而不在刮板前滚动。这个问题可通过选择性地抛光孔壁而不是整个模板表面来避免。镀镍进一步改善平滑度和印刷性能。可是，它减小了开孔，要求图形调整激光切割 (laser-cut)模板激光切割是另一种减去 (subtractive)工艺，但它没有底切问题。模板直接从Gerber数据制作，因此开孔精度得到改善。数据可按需要调整以改变尺寸。更好的过程控制也会改善开孔精度

34、。激光切割模板的另一个优点是孔壁可成锥形。化学蚀刻17的模板也可以成锥形，如果只从一面腐蚀，但是开孔尺寸可能太大。板面的开口稍微比刮板面的大一点的锥形开孔(0.001"0.002"，产生大约 2°的角度 )，对锡膏释放更容易。激光切割可以制作出小至 0.004" 的开孔宽度，精度达到0.0005"，因此很适合于超密间距(ultra-fine-pitch)的元件印刷。激光切割的模板也会产生粗糙的边缘，因为在切割期间汽化的金属变成金属渣。这可能引起锡膏阻塞。更平滑的孔壁可通过微蚀刻来产生。激光切割的模板如果没有预先对需要较薄的区域进行化学腐蚀，就不

35、能制成台阶式多级模板。激光一个一个地切割每一个开孔，因此模板成本是要切割的开孔数量而定。电铸成型 (electroformed)模板制作模板的第三种工艺是一种加成工艺，最普遍地叫做电铸成型。在这个工艺中，镍沉积在铜质的阴极心上以形成开孔。一种光敏干胶片叠层在铜箔上( 大约 0.25" 厚度)。胶片用紫外光通过有模板图案的遮光膜进行聚合 。经过显影后，在铜质心上产生阴极图案 ，只有模板开孔保持用光刻胶 (photoresist)覆盖。然后在光刻胶的周围通过镀镍形成了模板。在达到所希望的模板厚度后，把光刻胶从开孔除掉。电铸成型的镍箔通过弯曲从铜心上分开 - 一个关键的工艺步骤。现在箔片准

36、备好装框，制作模板的其它步骤。电铸成型台阶式模板可以做得到，但成本增加。由于可达到精密的公差，电铸成型的模板提供良好的密封作用，减少了模板18底面的锡膏渗漏。这意味着模板底面擦拭的频率显著地降低，减少潜在的锡桥。结论化学腐蚀和激光切割是制作模板的减去工艺。化学蚀刻工艺是最老的、使用最广的。激光切割相对较新，而电铸成型模板是最新时兴的东西。为了达到良好的印刷结果，必须有正确的锡膏材料 (黏度、金属含量、最大粉末尺寸和尽可能最低的助焊剂活性 ) 、正确的工具 ( 印刷机、模板和刮刀 ) 和正确的工艺过程( 良好的定位、清洁拭擦 ) 的结合。Vj19Go-cEs.20kHESMT 基本工艺构成要素丝

37、印 （或点胶） 贴装 （固化） 回流焊接清洗 检测 返修 丝印：其作用是将焊膏或贴片胶漏印到PCB 的焊盘上，为元器件的焊接做准备。所用设备为丝印机（丝网印刷机），位于 SMT 生产线的最前端。 点胶：它是将胶水滴到 PCB 的的固定位置上，其主要作用是将元器件固定到 PCB 板上。所用设备为点胶机，位于 SMT 生产线的最前端或检测设备的后面。 贴装：其作用是将表面组装元器件准确安装到 PCB 的固定位置上。所用设备为贴片机，位于 SMT 生产线中丝印机的后面。 固化：其作用是将贴片胶融化，从而使表面组装元器件与 PCB 板牢固粘接在一起。所用设备为固化炉，位于 SMT 生产线中贴片机的后面

38、。 回流焊接：其作用是将焊膏融化，使表面组装元器件与 PCB 板牢固粘接在一起。所用设备为回流焊炉，位于 SMT 生产线中贴片机的后面。 清洗：其作用是将组装好的 PCB 板上面的对人体有害的焊接残留物如助焊剂等除去。所用设备为清洗机，位置可以不固定，可以在线，也可不在线。 检测：其作用是对组装好的 PCB 板进行焊接质量和装配质量的检测。所用设备有放大镜、显微镜、在线测试仪（ ICT ）、飞针测试仪、自动光学检测（ AOI ）、X-RAY 检测系统、功能测试仪等。位置根据检测的需要，可以配置在生产线合适的地方。 返修：其作用是对检测出现故障的 PCB 板进行返工。所用工具为烙铁、返修工作站等

39、。配置在21生产线中任意位置。焊接材料焊锡作为所有三种级别的连接：裸片(die) 、包装 (package)和电路板装配 (board assembly)的连接材料。另外，锡 / 铅(tin/lead)焊锡通常用于元件引脚和PCB 的表面涂层。考虑到铅 (Pb) 在技术上已存在的作用与反作用，焊锡可以分类为含铅或不含铅。现在，已经在无铅系统中找到可行的、代替锡/ 铅材料的、元件和PCB 的表面涂层材料。可是对连接材料，对实际的无铅系统的寻找仍然进行中。这里，总结一下锡/ 铅焊接材料的基本知识，以及焊接点的性能因素，随后简要讨论一下无铅焊锡。焊锡通常定义为液化温度在400°C(750&

40、#176; F) 以下的可熔合金。裸片级的( 特别是倒装芯片 ) 锡球的基本合金含有高温、高铅含量，比如Sn5/Pb95或 Sn10/Pb90。共晶或临共晶合金，如Sn60/Pb40，Sn62/Pb36/Ag2和 Sn63/Pb37，也成功使用。例如，载体CSP/BGA板层底面的锡球可以是高温、高铅或共晶、临共晶的锡/铅或锡 / 铅/ 银材料。由于传统板材料，如FR-4 ，的赖温水平，用于附着元件和 IC 包装的板级焊锡局限于共晶，临共晶的锡 / 铅或锡 / 铅/银焊锡。在某些情况，使用了锡/ 银共晶和含有铋 (Bi) 或铟 (In) 的低温焊锡成分。焊锡可以有各种物理形式使用，包括锡条、锡锭

41、、锡线、锡粉、预制锭、锡球与柱、锡膏和熔化状态。焊锡材料的固有特性可从三个方面考虑：物理、冶金和机械。物理特性对今天的包22装和装配特别重要的有五个物理特性：冶金相化温度(Metallurgical phase-transition temperature)有实际的暗示，液相线温度可看作相当于熔化温度，固相线温度相当于软化温度。对给定的化学成分，液相线与固相线之间的范围叫做塑性或粘滞阶段。选作连接材料的焊锡合金必须适应于最恶劣条件下的最终使用温度。因此，希望合金具有比所希望的最高使用温度至少高两倍的液相线。当使用温度接近于液相线时 ，焊锡通常会变得机械上与冶金上“脆弱”。 焊锡连接的导电性 (

42、electrical conductivity)描述了它们的电气信号的传送性能 。从定义看，导电性是在电场的作用下充电离子( 电子) 从一个位置向另一个位置的运动。电子导电性是指金属的，离子导电性是指氧化物和非金属的。焊锡的导电性主要是电子流产生的。电阻 与导电性相反 随着温度的上升而增加 。这是由于电子的移动性减弱，它直接与温度上升时电子运动的平均自由路线(mean-free-path)成比例。焊锡的电阻也可能受塑性变形的程度的影响 ( 增加 ) 。 金属的导热性 (thermal conductivity)通常与导电性直接相关，因为电子主要是导电和导热。( 可是，对绝缘体，声子的活动占主要

43、。 ) 焊锡的导热性随温度的增加而减弱。自从表面贴装技术的开始，温度膨胀系数(CTE, coefficient of thermalexpansion)问题是经常讨论到的 ，它发生在 SMT 连接材料特性的温23度膨胀系数 (CTE) 通常相差较大的时候。一个典型的装配由FR-4板、焊锡和无引脚或有引脚的元件组成。它们各自的温度膨胀系数(CTE) 为， 16.0×10-6/°C(FR-4); 23.0×10-6/°C(Sn63/Pb37); 16.5×10-6/°C( 铜引脚 );和 6.4×10-6/°C( 氧化

44、铝 Al2O3 无引脚元件 ) 。在温度的波动和电源的开关下，这些 CTE 的差别增加焊接点内的应力和应变，缩短使用寿命，导致早期失效。两个主要的材料特性决定CTE 的大小，晶体结构和熔点。当材料具有类似的晶格结构，它们的CTE 与熔点是相反的联系。 熔化的焊锡的表面张力 (surface tension)是一个关键参数，与可熔湿性和其后的可焊接性相关。由于在表面的断裂的结合，作用在表面分子之间的吸引力相对强度比焊锡内部的分子力要弱。因此材料的自由表面比其内部具有更高的能量。对熔湿焊盘的已熔化的焊锡来说，焊盘的表面必须具有比熔化的焊锡表面更高的能量。换句话说，已熔化金属的表面能量越低(或金属焊

45、盘的表面能量越高)，熔湿就更容易。冶金特性在焊锡连接使用期间暴露的环境条件下，通常发生的冶金现象包括七个不同的改变。塑性变形 (plasticdeformation)。当焊锡受到外力，如机械或温度应力时，它会发生不可逆变的塑性变形。通常是从焊锡晶体结合的一些平行平面开始，它可能在全部或局部 ( 焊锡点内 ) 进行，看应力水平、应变率、温度和24材料特性而定。连续的或周期性的塑性变形最终导致焊点断裂。应变硬化 (strain-hardening)，是塑性变形的结果，通常在应力与应变的关系中观察得到。回复过程 (recovery process)是应变硬化的相反的现象，是软化的现象，即，焊锡倾向于释放储存的应变能量。该过程是热动力学过程，能量释放过程开始时快速，其后过程则较慢。对焊接点失效敏感的物理特性倾向于恢复到其初始的值。仅管如此，这不会影响微结构内的可见的变化。 再结晶 (recrystallization)是经常在使用期间观察到的焊接点内的另一个现象。它通常发生在相当较高的温度下，涉及比回复过程更大的从应变材料内释放的能量。在再结晶期间