微电子制造概论-第7章-SMT

1、Surface mountThrough-hole所谓的印刷法就是用印刷的方法，将焊锡膏或粘接剂（贴片胶）通过丝网板或不锈钢漏模板的开口孔涂敷在焊盘上的一种工艺方法。简称丝网印刷法或模板漏印法。 印刷技术丝网印刷丝网印刷属于孔版印刷，孔版印刷的原理是：印版是由丝织成网，印刷时通过一定的压力使印刷材料通过网版上经过特制的网孔转移到承印物上，形成图形或文字的一种工艺方法。丝网板的结构：它是将丝网(单根聚脂丝或不锈钢丝)紧绷在铝制框架上， 获得一个平坦而有柔性的丝网表面，丝网上黏附有光敏乳胶，用光刻法制作出开口图形。开口部分与印制板上的焊盘相对应。丝网印刷的原理：丝网印刷的原理：是利用了流体动力学的

2、原理，焊膏和粘接剂（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。形成焊膏图形Solder pasteSqueegeeStencilSTENCIL PRINTING焊膏焊料合金 电子组装焊料是一种易熔金属，是通过其自身吸热融化将两种或多种不熔化的母材实现机械和电气联接的一种材料。 在电子组装中，传统使用的软钎焊的焊料主要是指锡（Sn）铅（Pb）合金。人们现在认识到铅（Pb）的危害，开始广泛的开发

3、使用以锡（Sn）为基不含铅的无铅焊料。 铅锡合金铅锡合金 不论是纯锡或是纯铅都不宜用于电子组装，在实际生产中，采用铅锡合金作为钎料，由于Sn63Pb37合金是共晶合金，流动性好，熔点比组成合金中的任一种都低，故在电子组装中获得广泛得应用。 从金相学的角度对Sn-Pb二元合金的平衡状态图（或称相图）加以研究，从相图上可以看出：不论是纯锡或是纯铅它们的熔点都比较高，铅的熔点是327.5，而锡的熔点是231.9，将它们熔化在一起形成铅锡合金后，在相图中的E点（Sn62.7，Pb37.3）这个组成部分的合金的熔点最低，只有183。并且加热时由固态直接变为液体，而冷却的时侯又是直接由液体变为固态。而其他

4、成份的金属都要经过一个固液共存的状态。而且熔点也普遍升高，如图5-2所示。常用锡铅焊料 Pb38.1%, Sn61.9%称为共晶合金，对应称为共晶合金，对应熔点温度为熔点温度为183 63 Sn/37Pb. 183 60 Sn/40Pb . 183 190 62 Sn/36Pb/2Ag . 179 焊料的分类焊料的分类1.Sn-Pb锡共晶焊料：由于Sn-Pb焊料具有材料来源广泛，价格低廉、而且形成的焊点有良好的机械、电气和热学性能，故在电子组装工艺中得到了广泛应用。但近年来人们逐渐认识到铅废弃的铅污染环境并循环到人体产生巨大的危害，无铅焊料取代Sn-Pb焊料就成为必然趋势，欧盟、美国、日本等工

5、业发达国家，除获得豁免和部分用于军事的电子产品外，已经全面禁止铅的使用，包括禁止进口含铅的电子产品。 2、低温焊料： 96 163在低温能进行组装的焊料有Sn-Bi共晶合金及In系等。Sn-Bi共晶合金将在无铅焊料的章节中详细介绍。In虽然价格高，但是其自身的熔点为156，可以用作低熔点焊料。该合金塑性也非常好。含In合金的另一个特征是具有抑制Ag或Au溶蚀的优点。在需要更低熔点的情况下，还有Sn-Pb-In等低熔点合金。 常用低熔点合金焊料 16 Sn/32Pb/52Bi 96 42 Sn/58Bi 139 43 Sn/43Pb/14Bi 163 用途：双面再流焊，特殊要求的焊接用途：双面再

6、流焊，特殊要求的焊接,热热敏元件的焊接。敏元件的焊接。 3、高温焊料：300 前面已经提到，富Pb的Sn-Pb系焊料作为高温焊料应用广泛。但是这种焊料存在着Pb中的杂质U或者Th等放射性元素放射射线的问题，在高可靠性连接方面有时会出现问题。因此，对要求高可靠性的连接希望能够不用铅。 10 Sn/90Pb 300 5 Sn/95Pb 312 3Sn/97Pb 318 用途：用途：BGA、CSP焊球，高温焊点。测曲线用。焊球，高温焊点。测曲线用。 4、高强度焊料：当焊点的强度要求较高时，在上述焊料中添加2左右的Ag，或在焊料中添加4以下的Sb构成合金。就得到高强度焊料。其强度提高是添加Ag会产生A

7、g3Sn的微细析晶强化，而添加Sb会产生固溶强化从而提高焊料的强度。 焊锡膏焊锡膏 焊锡膏是一种膏状焊接材料，外包装和膏状体焊料如图所示。是适应表面贴片元件的组装而开发出来的焊接材料，用于表面组装工艺的再流焊中，其工艺方法是将焊膏涂敷在PCB的焊盘上，再将片式元器件安装在涂有焊锡膏的焊盘上，通过加热使焊膏熔化实现表面组装元器件的引线或端点与印制板上焊盘的连接。1.焊膏的作用焊膏的作用 元件贴装后保持元件在焊盘上，不位移，元件贴装后保持元件在焊盘上，不位移，经再流焊炉后，将元件与经再流焊炉后，将元件与PCB焊接在一焊接在一起。起。 它是一种新型焊料，是它是一种新型焊料，是SMT生产中重要生产中重

8、要的辅助材料，其质量好坏直接影响到的辅助材料，其质量好坏直接影响到SMA的品质好坏。的品质好坏。2.焊膏组成与分类焊膏组成与分类(1).组成组成 : 合金焊粉合金焊粉+焊剂组份焊剂组份 重量比重量比:合金焊粉（合金焊粉（8590） 焊剂（焊剂（1510） 体积比体积比: 合金焊粉合金焊粉 60 ;焊剂焊剂40 合金焊粉合金焊粉 合金焊粉通常采用高压惰性气体（合金焊粉通常采用高压惰性气体（N2）将熔）将熔融合金喷射而成。合金成份一般为融合金喷射而成。合金成份一般为63Sn37Pb合金、合金、 62Sn36Pb2Ag，形状通常有球形和，形状通常有球形和无规则形。无规则形。 (2)焊膏焊膏中的焊剂中

9、的焊剂 即有助焊功能，又是焊膏粉末的载体，本身具有高粘度，即有助焊功能，又是焊膏粉末的载体，本身具有高粘度，(50Pa.s),膏状焊剂。决定焊膏的主要性能。膏状焊剂。决定焊膏的主要性能。组成：组成： 焊剂焊剂 松香、合成树脂，净化金属表面，提高焊料润松香、合成树脂，净化金属表面，提高焊料润湿性。湿性。 粘结剂粘结剂 松香、松香脂、聚丁烯松香、松香脂、聚丁烯 ，提供粘性，粘牢元，提供粘性，粘牢元件。件。 活化剂硬脂酸、活化剂硬脂酸、 盐酸等，净化金属表面。盐酸等，净化金属表面。 溶剂溶剂 甘油甘油 乙二醇，调节焊膏特性。乙二醇，调节焊膏特性。 触变剂防止焊膏塌陷，引起连焊。触变剂防止焊膏塌陷，引

10、起连焊。焊膏分类焊膏分类按合金焊料熔点分：高温按合金焊料熔点分：高温 300 (10Sn/90Pb)； 中温中温 183 （ 63 Sn/37Pb） 低温低温 140 (42Sn/58Bi) 按焊剂活性分：按焊剂活性分：RA 活性、松香型活性、松香型 消费类电子产品消费类电子产品 RMA 中等活性中等活性 SMT产品产品 NC 免清洗免清洗 SMT中大量采用。中大量采用。按焊膏粘度分：按焊膏粘度分： 700 Pa.s 1200 Pa.s 模板印刷模板印刷 400 Pa.s 600 Pa.s 丝网印刷丝网印刷 350 Pa.s 450 Pa.s 分配器分配器按清洗方式：有机溶剂、水清洗、半水清晰

11、、免清洗。按清洗方式：有机溶剂、水清洗、半水清晰、免清洗。4.常用焊膏常用焊膏 松香型：松香型：焊剂主要成分为松香。由于松香有优焊剂主要成分为松香。由于松香有优良的助焊性能，焊后残留物成膜性好，对焊点良的助焊性能，焊后残留物成膜性好，对焊点有保护作用；松香第二个作用是增加焊膏的黏有保护作用；松香第二个作用是增加焊膏的黏接力，使贴装的元件不产生位移；第三个作用接力，使贴装的元件不产生位移；第三个作用是和松香和其他成分混合，起到调节粘度的作是和松香和其他成分混合，起到调节粘度的作用，使金属粉末不沉淀、不分层。用，使金属粉末不沉淀、不分层。 水溶型：水溶型：焊剂主要成分为有机的水溶性物质，焊剂主要成

12、分为有机的水溶性物质，焊后可水清洗，有利于环保，但由于无松香，焊后可水清洗，有利于环保，但由于无松香，焊膏黏性不够大，应用收到一定限制。焊膏黏性不够大，应用收到一定限制。 免清洗：免清洗：焊剂中不含卤素，同时尽量减焊剂中不含卤素，同时尽量减少的松香含量，增加其他有机物的用量，少的松香含量，增加其他有机物的用量，但松香含量减少到一定程度，焊剂的活但松香含量减少到一定程度，焊剂的活性就会降低，防止焊接区二次氧化的作性就会降低，防止焊接区二次氧化的作用也会降低，采用氮气保护焊接解决问用也会降低，采用氮气保护焊接解决问题。免清洗工艺虽然是发展方向，但军题。免清洗工艺虽然是发展方向，但军品慎重使用。品慎

13、重使用。无铅焊膏无铅焊膏 无铅焊膏也越来越应用广泛，目前已有无铅焊膏也越来越应用广泛，目前已有1 13 3的的产品使用无铅焊接。最常用焊膏的是无铅焊料产品使用无铅焊接。最常用焊膏的是无铅焊料成份加各种焊剂组成。常用焊膏有：成份加各种焊剂组成。常用焊膏有：Sn 95.5%Sn 95.5%Ag3.8%Ag3.8%Cu0.7%Cu0.7%、熔点、熔点217217、比重、比重7.4(63/37-8.4)7.4(63/37-8.4)、金属成份、金属成份8989；以及；以及Sn91.3%Sn91.3%Bi4.8%-Ag3.0% Bi4.8%-Ag3.0% 、熔点、熔点205205210210。 牌号：牌号

14、：AIM/WS 483 RMA291AIM/WS 483 RMA291，MULTITORE 96SE-MULTITORE 96SE-NOCLEANNOCLEAN； INDIUM IND241INDIUM IND241（SnSnAgAgCuCu）；）；INDIUM IND249INDIUM IND249（SnSnBiBiAgAg）。）。 5.新型焊膏新型焊膏随着电子产品朝轻、薄、小方向发展，焊膏技术随着电子产品朝轻、薄、小方向发展，焊膏技术也在不断改善。也在不断改善。（1）焊料粉的微细化）焊料粉的微细化 不定形球形粉末微粒子（不定形球形粉末微粒子（20微米以下）微米以下）（2）抗疲劳性焊膏）抗疲

15、劳性焊膏 传统传统 加厚焊锡量焊膏本身加稀有元素加厚焊锡量焊膏本身加稀有元素加倍。加倍。（3）无铅焊膏）无铅焊膏 13生产产品使用无铅焊接。生产产品使用无铅焊接。焊膏使用和贮存的注意事顶 1、领取焊膏应登记焊膏到达的时间、失效期、型号，并为每罐焊膏编号。然后保存在恒温、恒湿的冰箱内，温度在约为2 10。锡膏储存和处理推荐方法的常见数据见表5-1 所示。 2、焊膏使用时，应做到先进先出的原则，应提前至少2小时从冰箱中取出，写下时间、编号、使用者、应用的产品，并密封置于室温下，待焊膏达到室温时打开瓶盖。如果在低温下打开，容易吸收水汽，再流焊时容易产生锡珠。注意：不能把焊膏置于热风器、空调等旁边加速

16、它的升温。 3、焊膏开封前，须使用离心式的搅伴机进行搅拌，使焊膏中的各成分均匀，降低焊膏的粘度。焊膏开封后，原则上应在当天内一次用完，超过时间使用期的焊膏绝对不能使用 4、焊膏置于网板上超过30分钟未使用时，应重新用搅拌机搅拌后再使用。若中间间隔时间较长，应将焊膏重新放回罐中并盖紧瓶盖放于冰箱中冷藏。 5、根据印制板的幅面及焊点的多少，决定第一次加到网板上的焊膏量，一般第一次加200克300克，印刷一段时间后再适当加入一点。 6、焊膏印刷后应在24小时内完成贴装，超过时间应把PCB焊膏清洗后重新印刷。 7、焊膏印刷时间的最佳温度为233，相对湿度555为宜。湿度过高，焊膏容易吸收水汽，在再流焊

17、时产生锡珠。无铅焊料无铅焊料 目前全球无铅焊料的实际应用较广泛的主要有五大系列无铅合金焊料，分别是Sn-Ag系、Sn-Cu系、Sn-Bi系、Sn-In系以及Sn-Zn系。最常用的无铅焊料主要是以Sn-Ag、Sn-Zn、Sn-Bi为基体，在其中添加适量其他金属元素所组成的三元合金和多元合金。 无铅焊料的主要性能 无铅焊料的主要性能，包括焊料的力学性能、物理、化学性能和工艺性能。从无铅焊点机械性能实验数据可以看出，无铅焊料的弹性模量、屈服强度、蠕变性能优于或相当于锡铅焊料，但延伸率较低，即塑性、韧性不如锡铅焊料。 1、无铅焊料的力学性能除塑性、韧性不如锡铅焊料，其他指标都优于锡铅共晶。 2、无铅焊

18、料的可焊接性比锡铅共晶的差。 3、无铅焊料的熔点温度比锡铅共晶的高。 4、无铅焊料的焊点的导电、导热性能比锡铅共晶焊料的好。 5、无铅焊料表面张力比有铅焊料高，由于表面张力的差异，其扩散率比锡铅焊料低15左右，其宏观效果就是浸润性、扩展性差。Sn-Ag-Cu三元合金 在Sn-Ag合金里添加Cu，能够在维持Sn-Ag合金良好性能的同时稍微降低熔点，而且添加Cu以后，能够减少所焊材料中铜的溶蚀，因此逐渐成为国际上标准的无铅焊料。图5-12为Sn-Ag-Cu三元合金状态图。锡银铜系焊料有着良好的物理特性。 印刷工艺在印刷过程中，要获得良好的印刷效果，需要严格控制的工艺参数有如下几个： 粘度 模板与P

19、CB的分离速度与分离距离 印刷速度 印刷压力（1）粘度： 在印刷行程中，粘性越低，则流动性越好，易于流入模板孔内，越容易转印到PCB的焊盘上。在印刷过后，锡膏停留在PCB焊盘上，又希望其粘性高，能保持其填充的形状，而不会往下塌陷。保持焊膏既有良好的流动性又有较好的形状稳定性，主要通过焊膏的粘结剂的选择性来实现通常锡膏的标准粘度大约在500kcps1200kcps范围内，根据经验，选用粘度为800kcps用于模板丝印有较好的效果。判断锡膏是否具有正确的粘度,有一种简单和经济的方法，用刮勺在容器罐内搅拌锡膏大约30s，然后挑起一些锡膏，高出容器罐8cm10cm，让锡膏自行往下滴，开始时应该象稠的糖

20、浆一样滑落而下，然后分段断裂落下到容器罐内。如果锡膏不能滑落，则太稠，粘度太低。如果一直落下而没有断裂，则太稀，粘度太低。（2）模板与PCB的分离速度与分离距离。丝印完后，PCB与丝印模板应当分开，将锡膏留在PCB 上而不是丝印孔内 。要保证焊膏粘附在PCB上，合理的确定模板与PCB的分离速度与分离距离很重要， 有两个因素对印刷效果是有利的， 第一， 由于焊盘是一个连续的面积， 而丝孔内壁大多数情况分为四面，有助于释放锡膏； 第二，焊膏的重力和焊膏与焊盘的粘附力有利于焊膏容易粘附在焊盘上，在丝印和分离所花的 2s6 s时间内，将锡膏拉出丝孔粘着于PCB上。为最大发挥这种有利的作用，可将分离延时

21、，开始时PCB分开较慢。 很多机器允许丝印后的延时，工作台下落开始时的2mm3 mm 行程速度可调慢，之后快速分离，获得良好的脱模效果。（3）印刷速度：印刷期间，刮板在印刷模板上的行进速度是很重要的，因为锡膏需要时间来滚动和流入模孔内。如果时间不够，那么在刮板的行进方向，锡膏在焊盘上将不平。当速度高于每秒20 mm 时，刮板可能在少于几十毫秒的时间内刮过小的模孔，这对印刷不利。（4）印刷压力：印刷压力须与刮板硬度协调，如果压力太小，刮板将刮不干净模板上的锡膏，如果压力太大，或刮板太软，那么刮板将沉入模板上较大的孔内将锡膏挖出。压力的经验公式：在金属模板上使用刮板，为了得到正确的压力，开始时在每

22、50 mm的刮板长度上施加1 kg 压力，例如300 mm 的刮板施加6 kg 的压力， 逐步减少压力直到锡膏开始留在模板上刮不干净，然后再增加1 kg 压力。在锡膏刮不干净开始到刮板沉入丝孔内挖出锡膏之间，应该有1 kg 2 kg的可接受范围都可以到达好的丝印效果。 贴片胶： 用于保证表面贴装元器件牢固粘在PCB上，焊接时不会脱落。热固 性能： 存储性能：时间长、性能稳定、质量一致、无毒无味 涂布性能：流变性、初粘力、形状一致，无拉丝和拖尾 固化性能：低温固化、时间短、无气体放出 固化后性能：连接强度高、良好的电器性能、能承受焊接温度、化学性质稳定、利于维修 贴片胶类型： 环氧型贴片胶：热固

23、，点胶性能好，主流 丙烯酸型贴片胶：光固（UV灯），时间短，温度低，粘结强度不如上者 贴片胶的涂布方法 针式转移法：针床， 优点：速度快 缺点：柔性不足，胶量不好控制，胶槽易混入杂质和潮湿 模版印刷： 优点：工艺快捷，精度比上者高，可以利用印刷机 缺点：环境要求高，需要清理丝网模版 压力注射： 优点：灵活，柔性，胶不易受污染 缺点：要购入点胶机，速度慢针床模版印刷压力注射含义R表示小数点前两位为精确数值，后一位为0的个数OB36HC081132412厂标型号OB36HC081132412厂标型号OB36HC081132412厂标型号T931511HC02A1132412厂标型号Typical

24、Sample(not to scale)DIP(Dual-in-linePackage)SDIP(Skinny Dual-in-linePackage)SDIP(Shrink Dual-in-line Package)ZIP(Zig-Zag In-linePackage)SOP(Small OutlinePackage)CategoriesPin CountsLead PitchesmmRemarks8, 14, 16,18, 20, 22, 24,28, 32, 36, 40, 42, 482.54100mil pitch type100mil pitch type30, 42, 641.7

25、7870mil pitch typeno image20, 222.5450mil pitch type8, 161.278 to 16-pin SOP20, 24, 28, 401.27Typical Sample(not to scale)SOP(Small OutlinePackage)SSOPup to 20 pin(Shrink SmallOutlinePackage)more than 20 pinheat-resistantTSOP(1)(Thin SmallOutlinePackage)TSOP(2)(Thin SmallOutlinePackage)RemarksCatego

26、riesPin CountsLead Pitchesmm24 to 40-pin SOP20, 28, 30, 32, 60, 64, 700.65, 0.80,0.95, 1.0024, 28, 32, 40, 441.27Type I, leads onshort side26(20), 26(24), 28,28(24), 32, 44, 44(40), 48,50, 50(44), 54, 66, 70(64),70, 860.50, 0.65,0.80, 1.27Type II, leads onlong side32, 480.5Typical Sample(not to scal

27、e)QFPStandard type(Quad FlatPackage)Ditto, modifiedleadsHeat resistant type(=64-pin)LQFP(Low ProfileQuad FlatPackage)TQFP(Thin Quad FlatPackage)SOJ(Small OutlineJ-lead)Two J-lead leadrows1.4mm bodythickness1.20mm bodythickness26, 26(20), 26(24), 28,28(24), 32, 36, 40, 42, 500.80, 1.2744, 48, 64, 80,

28、 100, 120,1280.50, 0.8044, 56, 64, 80, 100, 128,160, 208, 240, 272, 3040.50, 0.65,0.80, 1.00144, 176, 2080.5CategoriesPin CountsLead PitchesmmRemarks贴片机的供料器贴片机的供料器供料器（feeder）是用来放置各种包装形式元器件并为贴片头高效、准确提供元器件的装置，在贴装开始之前，将各种类型的供料器分别安装到相应的供料器架上；在贴装过程中，将各种片式元器件按照一定规律和顺序提供给贴片头以便吸嘴准确方便地拾取。供料器是贴片机的重要组成部分，随着贴片速

29、度和精度要求的提高，近几年来供料器的设计与安装，愈来愈受到人们的重视。根据SMC/SMD包装的不同，供料器通常有带状、管状、盘状和散料供料器等几种。1）帯式供料器：根据驱动同步棘轮的动力来源来分类，带状供料器可分为机械式、电动式和气动式。机械式就是棘轮传动结构，它是通过向进给手柄打压驱动同步棘轮前进，所以称为机械式，而电动式的同步棘轮的运行则是依靠低速直流伺服电机驱动。此外还有气动式供料器，其同步棘轮的运行依靠微型电磁阀转换来控制。目前供料器以机械式和电动式为多见。帯式供料器主要用于编带包装，适应高速贴片的需要。2）管式供料器（Stick供料器）用于有引线或短引线封装的器件。管状供料器的功能是

30、将管子内的器件按顺序送到吸片位置供贴片头吸取。管状供料器的结构形式多种多样，它由电动振动台、定位板等组成。早期仅安装一根管，现在则可以将相同的几个管叠加在一起，以减少换料的时间，也可以将几种不同的Stick并列在一道，实现同时供料，使用时只要调节料架振幅即可以方便地工作。许多SMD采用管状包装，它具有轻便、价廉的特点，通常分为两大类：第一类如PLCC、SOT等，其引脚形式为“J形”；另一类如SOP等，其引脚形式为“鸥翼形”。供料器的安装3）散料供料器散装仓储式供料器是近几年出现的新型供料器。SMC放在专用塑料盒里，每盒装有一万只元件，不仅可以减少停机时间，而且节约了大量的编带纸。这也意味着节约

31、木柴，具有“环保概念”。散装供料器的原理是由于它带有一套线性振动轨道，随着轨道的振动，元器件在轨道上排队向前。这种供料器适合矩形和圆柱形片式元件，但不适用于极性元件。目前最小元件尺寸已做到1.00.5mm，即（0402）,散装仓储式供料器所占料位与8mm带状包装供料器相同。目前已开发出带双仓、双道轨的散装仓储式供料器，即一只供料器相当于两只供料器的功能，这意味着在不增加空间的情况下，装料能力提高了一倍。4）托盘供料器 托盘包装又称华夫盘包装，它主要用于QFP器件。通常这类器件引脚精细，极易碰伤，故采用上下托盘将器件的本体夹紧，并保证左右不能移动，便于运输和贴装。盘状供料器的结构形式有单盘式和多

32、盘式。单盘式供料器仅是一个矩形不锈钢盘，只要把它放在料位上，用磁条就可以方便地定位。对于多种QFP器件的供料，则可以通过多盘专用的供料器，现已广泛采用，通常安装在贴片机的后料位上，约占20个8mm料位，但它可以为40种不同的QFP同时供料。较先进的多盘供料器可将托盘分为上下两部分，各容20盘，并能分别控制，更换元器件时，可实现不停机换料。4、供料器的配置 供料器种类和数量应根据元器件的封装形式和元器件种类进行配置，必须配置适当。由于供料器的价格比较高，配少了不够用，配多了造成浪费。应按照封装形式和元器件种类最多的产品进行配置，并适当留有富余量。TemperatureTime (BGA Bott

33、om)1-3 /Sec200 Peak 225 5 60-90 Sec140-170 60-120 Sec PreheatDryoutReflowcoolingAOI AOI 检检 查查 与与 人人 工工 检检 查查 的的 比比 较较人工检查AOI检查人重要辅助检查时间正常正常持续性因人而异好可靠性因人而异较好准确性因人而异误点率高人 重要辅助检查时间长短持续性差好可靠性差较好准确性因人而异误点率高pcb四分区（每个工位负责检查板的四分之一）pcb18*20及千个p ad以 下pcb18*20及千个p ad以 上AOI检查与人工检查的比较 AOI检查与人工检查的比较 主主 要要 特特 点点 波

34、峰焊是将熔融的液态焊料借助与泵的作用在焊料槽波峰焊是将熔融的液态焊料借助与泵的作用在焊料槽液面形成特定形状的焊料波插装了元器件的液面形成特定形状的焊料波插装了元器件的PCBPCB置与传送链上置与传送链上经过某一特定的角度以及一定的浸入深度穿过焊料波峰而实经过某一特定的角度以及一定的浸入深度穿过焊料波峰而实现焊点焊接的过程现焊点焊接的过程。叶泵 移动方向 焊料机机1 1波峰焊机的工位组成及其功能波峰焊机的工位组成及其功能 裝板裝板涂布焊剂涂布焊剂 预热预热 焊接焊接 热风刀热风刀 冷却冷却 卸板卸板 2 2波峰面波峰面 波的表面均被一层氧化皮覆盖它在沿焊料波的整波的表面均被一层氧化皮覆盖它在沿焊

35、料波的整个长度方向上几乎都保持静态在波峰焊接过程中个长度方向上几乎都保持静态在波峰焊接过程中PCBPCB接触到锡波的前沿表面氧化皮破裂接触到锡波的前沿表面氧化皮破裂PCBPCB前面的锡波无前面的锡波无皲褶地被推向前进这说明整个氧化皮与皲褶地被推向前进这说明整个氧化皮与PCBPCB以同样的以同样的速度移动速度移动 机机3 3焊点成型焊点成型沿深板焊料AB1B2vvPCBPCB離開焊料波時分離點位與離開焊料波時分離點位與B1B1和和B2B2之間的某個地方分離后之間的某個地方分離后形成焊點形成焊點当当PCBPCB进入波峰面前端（进入波峰面前端（A A）时基板与）时基板与引脚被加热并在未离开波峰面（引

36、脚被加热并在未离开波峰面（B B）之）之前整个前整个PCBPCB浸在焊料中即被焊料所桥浸在焊料中即被焊料所桥联但在离开波峰尾端的瞬间少量的焊联但在离开波峰尾端的瞬间少量的焊料由于润湿力的作用粘附在焊盘上并料由于润湿力的作用粘附在焊盘上并由于表面张力的原因会出现以引线为中由于表面张力的原因会出现以引线为中心收缩至最小状态此时焊料与焊盘之间心收缩至最小状态此时焊料与焊盘之间的润湿力大于两焊盘之间的焊料的内聚力的润湿力大于两焊盘之间的焊料的内聚力。因此会形成饱满圆整的焊点离开波。因此会形成饱满圆整的焊点离开波峰尾部的多余焊料由于重力的原因回峰尾部的多余焊料由于重力的原因回落到锡锅中落到锡锅中 机机4

37、 4防止桥联的发生防止桥联的发生 沿深板焊料AB1B2vvPCBPCB離開焊料波時分離點位與離開焊料波時分離點位與B1B1和和B2B2之間的某個地方分離后之間的某個地方分離后形成焊點形成焊點1 1使用可焊性好的元器件使用可焊性好的元器件/PCB/PCB2 2提高助焊剞的活性提高助焊剞的活性3 3提高提高PCBPCB的预热温度增加焊盘的预热温度增加焊盘 的湿润性能的湿润性能4 4提高焊料的温度提高焊料的温度5 5去除有害杂质减低焊料的内聚去除有害杂质减低焊料的内聚 力以利于两焊点之间的焊料分力以利于两焊点之间的焊料分 开开 机中常见的预热方法机中常见的预热方法 波峰焊机中常见的预热方式有如下几种

38、波峰焊机中常见的预热方式有如下几种 1 1空气对流加热空气对流加热2 2红外加热器加热红外加热器加热3 3热空气和辐射相结合的方法加热热空气和辐射相结合的方法加热 工艺曲线解析工艺曲线解析 預熱開始與焊料接觸達到潤濕與焊料脫離焊料開始凝固凝固結束預熱時間潤濕時間停留/焊接時間冷卻時間工藝時間工艺曲线解析工艺曲线解析 1 1润湿时间润湿时间 指焊点与焊料相接触后润湿开始的时间指焊点与焊料相接触后润湿开始的时间2 2停留时间停留时间 PCB PCB上某一个焊点从接触波峰面到离开波峰面的时间上某一个焊点从接触波峰面到离开波峰面的时间 停留停留/ /焊接时间的计算方式是焊接时间的计算方式是 停留停留/

39、 /焊接时间焊接时间= =波峰宽波峰宽/ /速度速度3 3预热温度预热温度 预热温度是指预热温度是指PCBPCB与波峰面接触前达到与波峰面接触前达到 的温度的温度( (見右表）見右表）4 4焊接温度焊接温度 焊接温度是非常重要的焊接参数通常高于焊接温度是非常重要的焊接参数通常高于 焊料熔点（焊料熔点（183183 ）5050 60 60大多数情况大多数情况 是指焊锡炉的温度实际运行时所焊接的是指焊锡炉的温度实际运行时所焊接的PCBPCB 焊点温度要低于炉温这是因为焊点温度要低于炉温这是因为PCBPCB吸热的结吸热的结 果果 SMA類型SMA類型元器件元器件預熱溫度預熱溫度單面板組件通孔器件與混

40、裝90100雙面板組件通孔器件100110雙面板組件混裝100110多層板通孔器件115125多層板混裝115125工艺参数调节工艺参数调节 1 1波峰高度波峰高度 波峰高度是指波峰焊接中的波峰高度是指波峰焊接中的PCBPCB吃錫高度。其數值通常控制在吃錫高度。其數值通常控制在PCBPCB板厚度板厚度 的的1/22/3,1/22/3,過大會導致熔融的焊料流到過大會導致熔融的焊料流到PCBPCB的表面形成的表面形成“橋連橋連” ” 2 2傳送傾角傳送傾角 波峰焊機在安裝時除了使機器水平外還應調節傳送裝置的傾角通過波峰焊機在安裝時除了使機器水平外還應調節傳送裝置的傾角通過 傾角的調節可以調控傾角的

41、調節可以調控PCBPCB與波峰面的焊接時間適當的傾角會有助于與波峰面的焊接時間適當的傾角會有助于 焊料液與焊料液與PCBPCB更快的剝離使之返回錫鍋內更快的剝離使之返回錫鍋內3 3熱風刀熱風刀 所謂熱風刀是所謂熱風刀是SMASMA剛離開焊接波峰后在剛離開焊接波峰后在SMASMA的下方放置一個窄長的帶開口的下方放置一個窄長的帶開口 的的“腔體腔體”窄長的腔體能吹出熱氣流尤如刀狀故稱窄長的腔體能吹出熱氣流尤如刀狀故稱“熱風刀熱風刀”4 4焊料純度的影響焊料純度的影響 波峰焊接過程中焊料的雜質主要是來源于波峰焊接過程中焊料的雜質主要是來源于PCBPCB上焊盤的銅浸析過量的銅上焊盤的銅浸析過量的銅 會

42、導致焊接缺陷增多會導致焊接缺陷增多5 5助焊劑助焊劑6 6工藝參數的協調工藝參數的協調 波峰焊機的工藝參數帶速預熱時間焊接時間和傾角之間需要互相協調波峰焊機的工藝參數帶速預熱時間焊接時間和傾角之間需要互相協調 反復調整。反復調整。 ICT ICT （In-circuit tester)In-circuit tester)被称为在线测试机被称为在线测试机 在线测试属于接触式检测技朮也是生产中测试最基本的在线测试属于接触式检测技朮也是生产中测试最基本的方法之一由于它具有很强的故障诊断能力而广泛使用。通常方法之一由于它具有很强的故障诊断能力而广泛使用。通常将将SMASMA放置在专门设计的针床夹具上安

43、装在夹具上的弹簧测试放置在专门设计的针床夹具上安装在夹具上的弹簧测试探针与组件的引线或测试焊盘接触由于接触了板子上所有网探针与组件的引线或测试焊盘接触由于接触了板子上所有网络所有仿真和数字器件均可以单独测试并可以迅速诊断出络所有仿真和数字器件均可以单独测试并可以迅速诊断出故障器件。故障器件。 在线测试机的功能在线测试机的功能 1 1焊接缺陷檢查能力焊接缺陷檢查能力 通常通常ICTICT能檢查的焊接缺陷如下表能檢查的焊接缺陷如下表缺陷名稱缺陷名稱是否測出是否測出顯示顯示焊點橋聯可顯示焊點位置焊錫量不足否焊點錫過量否空缺可顯示焊點符號虛焊可顯示焊點符號導線斷線可顯示焊點符號在线测试机的功能在线测试

44、机的功能 2 2元器件缺陷檢查能力元器件缺陷檢查能力 元器件缺陷檢查的焊接缺陷如下表元器件缺陷檢查的焊接缺陷如下表貼裝元器件貼裝元器件漏裝漏裝懸浮懸浮極性極性檢出內容檢出內容片狀電阻片式電容鋁電解電容電感線圈三機管二機管光電耦合器SOP/QFP ICSOJ/PLCC IC連接器另配Delta Scan功能選件 注可判別 可判別但需增加附加條件 無該項目測試超過標稱值容差時判為元器件不良借助可接觸鋁殼的探針可判斷電解電容的極性根據二機管導通電壓測定可判斷極性三機管與光耦的測定分別在基機和LED上加偏置電壓根據動作狀態判定1通過測定VCC/VEE及I/O端腳電壓進行判斷。低阻電路網絡中有時不能判斷

45、2增加Frame Scan,Wave Scan功能 透明压克力治具透明压克力治具铁制边框、纤维板面板铁制边框、纤维板面板铝合金边框铝合金边框In Line治具治具 各類探針各類探針 捷智的捷智的GET-300GET-300JET-300JET-300在线测试机在线测试机(IN CIRCUIT TESTER)(IN CIRCUIT TESTER)是经由量测电路板上所是经由量测电路板上所有零件有零件, ,包括电阻、电容、电感、二极体、电晶体、包括电阻、电容、电感、二极体、电晶体、FETFET、SCRSCR、LED LED 和和ICIC等等, ,检测出电路板产品的各种缺点诸如检测出电路板产品的各种缺

46、点诸如 : : 线路短路、断线路短路、断路、缺件、错件、零件不良或装配不良等路、缺件、错件、零件不良或装配不良等, , 并明确地指出缺点并明确地指出缺点的所在位置的所在位置, , 帮助使用者确保产品的品质帮助使用者确保产品的品质, , 并提高不良品检修效并提高不良品检修效率率. . 德率的德率的TR-518FTR-518F 短路、开路、组件值测试 应用CMOS切换技术，速度快且无使用寿命之限制 针对电路板残留电荷及制程中的静 电，具有自动放电保护功能 应用TestJet Technology技术，可检测SMT组件开路及 空焊的问题，及电容极性反向之问题 个人计算机控制，自动学习开路、短路、Pi

47、nInformation及IC 保护二极管 自动隔离点选择功能，可自动选择信号源及信号流入方向， 自动隔离效果可达90%以上 可做Crystal之频率测试，具备1MHz信号源，可精确量 测1pF 电容及1uH电感 对晶体管、FET、SCR等组件提供三点量测模式，并对 Photo-Coupler提供四点量测模式可测出组件反插的错误 完整测试报表及测试统计数据，数据可自动储存，断电时不致遗失 特殊测试功能，具有50-60%的电容极性反插检测率 具备计算机网络联机及Bar Code Reader 功能，以加强制程控管理 Board View图形检修辅助功能，让维修人员轻易找寻不良元件位置及针点，提升

48、检修效益 具远程遥控功能，可在不同地点了解并控制测试现场之状况 系统具有自我诊断功能，方便维修保养，另具备Pin Contact Check 之功能 应用IC Clamping Diode 技术，检测BGA接脚开路及空焊问题 模块化设计，方便升级(Upgrade)，可单压床、双压床、 OFF LINE、IN LINE操作 可选用功能式切换电路板，以整合功能测试 HP3070 泰瑞達GenRad 228X岡野機電 X射线具备很强的穿透性是最早用于各种检测场合的一种仪器。X射线透视图可以显示焊点厚度形状及质量的密度分布。这些指针能充分反映出焊点的焊接质量包括开路短路孔洞内部气泡以及锡量不足并能做到

49、定量分析 X-Ray测试机就是利用X射线的穿透性进行测试的 材料材料用途用途X射線不透明系數X射線不透明系數塑料包裝極小金芯片引線鍵合非常高鉛焊料高鋁芯片引線鍵合散熱片極小錫焊料高銅PCB印刷板中等環氧樹脂PCB基板機小硅半導體芯片極小X光测试仪器必须具备的分辨率X光测试仪器必须具备的分辨率（um）（um）用途用途5050整体缺陷检查整体缺陷检查1010一般PCB检测与质量控制一般PCB检测与质量控制BGA检测BGA检测5 5细间距引线与焊点检测细间距引线与焊点检测um级BGA检测um级BGA检测倒装片检测倒装片检测PCB缺陷分析与工艺分析PCB缺陷分析与工艺分析1 1键合裂纹检测键合裂纹检测

50、微电路缺陷检测微电路缺陷检测 2D Transmissive Image 3D Tomosynthesis Image短路短路焊点偏移焊点偏移漏焊漏焊锡球锡球短路短路焊点偏移焊点偏移漏焊漏焊锡球锡球2D2D传输影象传输影象 Cross sectional image(3D Image)(Bottom side, Bridge Error)3 3D D 影象影象 1，桥联不良，桥联不良2，漏焊不良，漏焊不良2D2D传输影象传输影象 3 3D D 影象影象 3，缺焊不良，缺焊不良void2 2D D 缺焊图象缺焊图象3 3D D 缺焊影象缺焊影象4，焊点不充分饱满，焊点不充分饱满不饱满的不饱满的焊

51、点焊点5，焊点畸形，焊点畸形正常正常畸形畸形Samsung的VSS-XDT2000Samsung的VSS-3B Loader Vision Inspection(VSS-3B)NG Buffer Unloader X-ray Inspection(VSS-XDT)通常通常SMASMA在焊接后，其表面总是存在不同程度的助焊剂在焊接后，其表面总是存在不同程度的助焊剂的残留物及其他类型的污染物，如堵孔胶，高温胶带的的残留物及其他类型的污染物，如堵孔胶，高温胶带的残留胶，手迹和飞尘等，即使使用低固含量的免清洗助残留胶，手迹和飞尘等，即使使用低固含量的免清洗助焊剂，仍会有或多或少的残留物，因此清洗对保证

52、电子焊剂，仍会有或多或少的残留物，因此清洗对保证电子产品的可靠性有着极其重要的作用产品的可靠性有着极其重要的作用1 1极性污染物极性污染物 极性污染物是指在一定条件下可以电离为离子的一类物质如卤化极性污染物是指在一定条件下可以电离为离子的一类物质如卤化 物酸及其盐它们的主要来源是助焊剂或焊锡膏中的活化剂当物酸及其盐它们的主要来源是助焊剂或焊锡膏中的活化剂当 电子部件加电时极性污染物的离子就会朝着带相反极性的导体迁电子部件加电时极性污染物的离子就会朝着带相反极性的导体迁 移最终引起导线的腐蚀移最终引起导线的腐蚀2 2非极性污染物非极性污染物 非极性污染物主要是指助焊剂中残留的有机物最典型的是松香

53、本非极性污染物主要是指助焊剂中残留的有机物最典型的是松香本 身的残渣波峰焊中的防氧化油焊接工艺过程中夹带的胶带残留身的残渣波峰焊中的防氧化油焊接工艺过程中夹带的胶带残留 物以及操作人员的肤油等这些污染物自身发粘吸附灰尘。有时松物以及操作人员的肤油等这些污染物自身发粘吸附灰尘。有时松 香覆盖在焊点上还有碍测试特别是非极性污染物在极性污染物的香覆盖在焊点上还有碍测试特别是非极性污染物在极性污染物的 配合下还会加剧污染的程度配合下还会加剧污染的程度3 3粒状污染物粒状污染物 粒状污染物通常是工作环境中的灰尘烟雾和静电粒子它们也会粒状污染物通常是工作环境中的灰尘烟雾和静电粒子它们也会 构成对电器产品的

54、危害使电气性能下降构成对电器产品的危害使电气性能下降 種類種類污染物名稱污染物名稱來源來源危害評估危害評估防范防范1,Cl- , Br- ,H+1,Cl- , Br- ,H+1,助焊劑中的活化劑1,助焊劑中的活化劑PCB制造過程中夾帶PCB制造過程中夾帶1,不用活性助焊劑1,不用活性助焊劑2,手（汗）漬Na+, Cl-2,手（汗）漬Na+, Cl-2,人手觸摸PCB2,人手觸摸PCB2,帶手套2,帶手套3,金屬氧化物3,金屬氧化物SnO2,CnO2,PbO2SnO2,CnO2,PbO23,焊料浮渣元件PCB3,焊料浮渣元件PCB表面氧化物表面氧化物3,及時使用元件3,及時使用元件PCB氮氣保護

55、焊料PCB氮氣保護焊料液面液面1,松香（樹脂）1,松香（樹脂）1,助焊劑中的殘留物1,助焊劑中的殘留物影響外觀影響外觀4,采用低固含量助焊4,采用低固含量助焊劑劑2,化學助劑2,化學助劑2,焊膏中助劑2,焊膏中助劑吸附灰塵吸附灰塵5,不使用膠帶5,不使用膠帶3,殘膠3,殘膠3,工藝過程中使用的膠3,工藝過程中使用的膠帶帶6,采用氮氣保護焊料6,采用氮氣保護焊料4,油脂類4,油脂類4,油脂類4,油脂類1,塵埃煙霧水蒸1,塵埃煙霧水蒸氣帶電粒子氣帶電粒子1,環境不好1,環境不好7,改善環境7,改善環境2,焊料飛珠2,焊料飛珠2,焊膏變質工藝不當2,焊膏變質工藝不當8,換錫膏8,換錫膏加劇污染危害的

56、加劇污染危害的程度程度粒子物質粒子物質極性污染物極性污染物（含離子）（含離子）易造成PCB銀條易造成PCB銀條元件引腳腐蝕元件引腳腐蝕其危害極大其危害極大非極性污染物非極性污染物影響測試及接插影響測試及接插件的可靠性件的可靠性1 1间歇式清洗（汽相清洗）间歇式清洗（汽相清洗） 先将先将SMASMA放在清洗机的蒸气区内（清洗机四周有冷凝管）有机溶剂被加热至沸其放在清洗机的蒸气区内（清洗机四周有冷凝管）有机溶剂被加热至沸其蒸气遇到冷的工件表面后又形成溶剂并与表面污染物发生作用最后随液滴下落至蒸气遇到冷的工件表面后又形成溶剂并与表面污染物发生作用最后随液滴下落至焊接面并带走污染物再用冷凝回收下来的洁

57、净溶剂对工件进行喷淋冲刷掉污染物。焊接面并带走污染物再用冷凝回收下来的洁净溶剂对工件进行喷淋冲刷掉污染物。喷淋后工件仍在蒸气区内当表面温度达到蒸气温度时表面不再出现冷凝液滴此喷淋后工件仍在蒸气区内当表面温度达到蒸气温度时表面不再出现冷凝液滴此时工件已经洁净干燥。最后取出工件即可。时工件已经洁净干燥。最后取出工件即可。 汽相洗汽相洗噴淋噴淋汽相洗汽相洗干燥干燥油污分離油污分離SMASMA清潔液清潔液污液污液这种方法清洗的工件没有二次污染是一种全洁净的清洗适用于污染不严重而洁净度这种方法清洗的工件没有二次污染是一种全洁净的清洗适用于污染不严重而洁净度要求较高的情况要求较高的情况 2 2沸腾超声清洗

58、工艺沸腾超声清洗工艺 被清洗的工件浸入在超声槽中溶剂升温至沸点激活超声波发生器超声波发生器发出被清洗的工件浸入在超声槽中溶剂升温至沸点激活超声波发生器超声波发生器发出高频振荡信号通过换能器将高频振荡波转化为机械振荡激励清洗剂它会促使清洗剂高频振荡信号通过换能器将高频振荡波转化为机械振荡激励清洗剂它会促使清洗剂生成许多小气泡小气泡爆炸消失再生成循环不断并产生瞬间高压这种现象在超生成许多小气泡小气泡爆炸消失再生成循环不断并产生瞬间高压这种现象在超声清洗中称为声清洗中称为“空化效应空化效应”这种空化效应具有很强的冲击力和扩散作用有利于清洗剂这种空化效应具有很强的冲击力和扩散作用有利于清洗剂渗透到渗透

59、到SMDSMD底层清洗底层的污染物底层清洗底层的污染物 熱浸熱浸超聲超聲漂洗漂洗干燥干燥油污分離油污分離SMASMA清潔液清潔液污液污液在超聲波的作用下清洗效果好適用于污染較嚴重的在超聲波的作用下清洗效果好適用于污染較嚴重的SMA 3 3连续式溶剂清洗工艺连续式溶剂清洗工艺 连续式溶剂清洗工艺原理同间歇式溶剂清洗即连续式溶剂清洗工艺原理同间歇式溶剂清洗即SMASMA先巾帼蒸气区清洗接着浸入溶液先巾帼蒸气区清洗接着浸入溶液区（二级）接受高压喷淋（或超声波清洗）最后区（二级）接受高压喷淋（或超声波清洗）最后SMASMA通过蒸气区。整个流程是连续自通过蒸气区。整个流程是连续自动运行的能大批量生产我且没有操作者人为的因子蒸气损失较小动运行的能大批量生产我且没有操作者人