SM第章SM生产线与产品质量管理

第9章SMT生产线与产品质量管理根据机械工业出版社同名教材何丽梅主编9.1.1组装方式SMT的组装方式及其工艺流程主要取决于表面组装组件(SMA)的类型、使用的元器件种类和组装设备条件。大体上可将SMA分成单面混装、双面混装和全表面组装3种类型共6种组装方式，如表9-1所列。不同类型的SMA其组装方式有所不同，同一种类型的SMA其组装方式也可以有所不同。根据组装产品的具体要求和组装设备的条件选择合适的组装方式，是高效、低成本组装生产的基础，也是SMT工艺设计的主要内容。表面组装组件的安装方式

1.单面混合组装第一类是单面混合组装，即SMC／SMD与通孔插装元件(THC)分布在PCB不同的两个面上混装，但其焊接面仅为单面。这一类组装方式均采用单面PCB和波峰焊接工艺，具体有两种组装方式。①先贴法。第一种组装方式称为先贴法，即在PCB的B面(焊接面)先贴装SMC／SMD，而后在A面插装THC。②后贴法。第二种组装方式称为后贴法，是先在PCB的A面插装THC，后在B面贴装SMC／SMD。

2.双面混合组装第二类是双面混合组装，SMC／SMD和THC可混合分布在PCB的同一面，同时，SMC／SMD也可分布在PCB的双面。双面混合组装采用双面PCB、双波峰焊接或再流焊接。在这一类组装方式中也有先贴还是后贴SMC／SMD的区别，一般根据SMC／SMD的类型和PCB的大小合理选择，通常采用先贴法较多。该类组装常用两种组装方式。①SMC／SMO和THC同侧方式。SMC／SMD和THC同在PCB的同一侧。②SMC／SMD和THC不同侧方式。把表面组装集成芯片(SMIC)和THC放在PCB的A面，而把SMC和小外形晶体管(SOT)放在B面。这类组装方式由于在PCB的单面或双面贴装SMC／SMD，而又把难以表面组装化的有引线元件插入组装，因此组装密度相当高。混合组装工艺流程

3.全表面组装第三类是全表面组装，在PCB上只有SMC／SMD而无THC。由于目前元器件还未完全实现SMT化，实际应用中这种组装形式不多。这一类组装方式一般是在细线图形的PCB或陶瓷基板上，采用细间距器件和再流焊接工艺进行组装。它也有两种组装方式。(1)单面表面组装方式。(2)双面表面组装方式。双面均采用焊锡膏－再流焊工艺流程9.3.1静电及其危害当两个物体互相摩擦时，一种物体中一部分电子会转移到另一个物体上，于是这个物体失去了电子，并带上“正电荷”，另一个物体得到电子并带上“负电荷”。电荷不能创造，也不能消失，它只能从一个物体转移到另一个物体。防静电的基本概念是防止产生静电荷或已经存在静电荷的地方如何迅速而可靠地消除。为了弄清哪些地方可能会产生静电，首先应知道静电产生的原因。1.静电的的产生1）接触摩摩擦起电。。除了不同同物质之间间的接触摩摩擦会产生生静电外，，在相同物物质之间也也会发生，，有时干燥燥的环境中中当人快速速在桌面上上拿起一本本书，书的的表面也会会产生静电电。几乎常常见的非金金属和金属属之间的接接触分离均均产生静电电，这也是是最常见的的产生静电电的原因之之一。静电电能量除了了取决于物物质本身外外，还与材材料表面的的清洁程度度、环境条条件、接触触压力、光光洁程度、、表面大小小、摩擦分分离速度等等有关。2）剥离起起电。当相相互密切结结合的物体体剥离时，，会引起电电荷的分离离，出现分分离物体双双方带电的的现象，称称为剥离起起电。剥离离带电根据据不同的接接触面积、、接触面积积的黏着力力和剥离速速度而产生生不同的静静电量。3）断裂带带电。材料料因机械破破裂使带电电粒子分开开，断裂两两半后的材材料各带上上等量的异异性电荷。。4）高速运运动中的物物体带电。。物体的高高速运动，，其物体表表面会因与与空气的摩摩擦而带电电。最典型型的案例是是高速贴片片机贴片过过程中因元元器件的快快速运动而而产生静电电，其静电电压约在600V左左右，特别别是贴片机机的工作环环境通常湿湿度相对较较低，器件件因高速运运动而产生生的静电；；对于CMOS器件件来说，有有时是一个个不小的威威胁。与运运动有关的的还有如清清洗过程中中，有些溶溶剂在高压压喷淋过程程中也会产产生静电。。2.静电放放电(ESD)对电电子工业的的危害电子产品在在生产、包包装运输及及装联成整整机的加工工、调试、、检测过程程中，难免免受到外界界或自身的的接触摩擦擦而形成很很高的表面面电位。根根据静电的的力学和放放电效应，，其静电损损坏大体上上分为两类类，这就是是由静电引引起的浮尘尘埃的吸附附以及由静静电放电引引起的敏感感元器件的的击穿。1）静电吸吸附。在半半导体和半半导体器件件制造过程程广泛采用用SiO2及高分子物物质的材料料，由于它它们的高绝绝缘性，在在生产过程程中易积聚聚很高的静静电，并易易吸附空气气中的带电电微粒导致致半导体介介面击穿、、失效。为为了防止危危害，半导导体和半导导体器件的的制造必须须在洁净室室内进行。。同时洁净净室的墙壁壁、天花板板、地板和和操作人员员及一切工工具、器具具均应采取取防静电措措施。2）静电击击穿。超大大规模集成成电路集成成度高、输输入阻抗高高，这类器器件受静电电的损害越越来越明显显。特别是是金属氧化化物半导体体（MOS）器件，，受静电击击穿的几率率更高。静静电放电对对静电敏感感器件的损损害主要表表现：①硬击穿穿。一次性性造成整个个器件的失失效和损坏坏；②软击穿穿。造成器器件的局部部损伤，降降低了器件件的技术性性能，而留留下不易被被人们发现现的隐患以以致设备不不能正常工工作。软击击穿带来的的危害有时时比硬击穿穿更危险。9.3.2静静电防护护原理与方法法1.静电防防护原理对SSD进进行静电防防护的基本本原则有两两个：一是是对可能产产生静电的的地方要防防止静电的的积聚，即即采取一定定的措施，，减少高压压静电放电电带来的危危害，使之之边产生边边“泄放””；二是是迅速、安安全、有效效地消除已已经产生的的静电荷，，即对已存存在的静电电荷积聚采采取措施，，使之迅速速地消散掉掉，即时““泄放”。。因此，电子子产品生产产中的静电电防护的核核心是“静静电消除””。当然这这里的消除除并非指““一点不存存在”，而而是控制在在最小限度度之内。2.静电防防护方法1)静电防防护中所使使用的材料料。对于静静电防护，，原则上不不使用金属属导体，因因导体漏放放电流大，，会造成器器件的损坏坏，而是采采用表面电电阻l×l05Ω以下的所所谓静电导导体，以及及表面电阻阻为1×105～1×l08Ω的静电亚亚导体。例例如在橡胶胶中混入导导电碳黑后后，其表面面电阻可控控制在1××106Ω以下，即即为常用的的静电防护护材料。2)泄漏与与接地。对对可能产生生或已经产产生静电的的部位，应应提供通道道，使静电电即时泄放放，即通常常所说的接接地。一般般防静电工工程中，均均需独立建建立“地线线”工程，，并保证““地线”与与大地之间间的电阻小小于10ΩΩ。静电防护材材料接地的的方法是：：将静电防防护材料如如防静电桌桌面台垫、、地垫，通通过1MΩΩ的电阻连连接到通向向地线的导导体上，详详情见SJ／T10630——1995电子元器器件制造防防静电技术术要求。IPC-A-6100标准中中推荐的防防静电工作作台接地方方法如图9-8所示示。通过串接1MΩ电阻阻的接法是是确保对地地泄放电流流小于5mA，称为为软接地，，而对设备备外壳和静静电屏蔽罩罩通常是直直接接地，，则称为硬硬接地。IPC-A-6100标准中中推荐的防防静电工作作台接地方方法3.导体带带静电的消消除导体上的静静电可以用用接地的方方法使其泄泄漏到大地地，工程上上一般要求求在1s内内将静电泄泄漏，使静静电电压降降至100V以下的的安全区；；这样可以以防止因泄泄漏时间过过短，泄漏漏电流过大大对SSD造成损坏坏。在静电电防护系统统中通常使使用1MΩΩ的限流电电阻，将泄泄放电流控控制在5mA以下，，这也是同同时考虑操操作者的安安全而设计计的。4.非导导体带静静电的消消除1)使用用离子风风机。离离子风机机可以产产生正、、负离子子以中和和静电源源的静电电。用于于那些无无法通过过接地来来泄放静静电的场场所，如如空间，，贴片机机头附近近，使用用离子风风机排除除静电具具有良好好的防静静电效果果。2)使用用静电消消除剂。。静电消消除剂是是各种表表面活性性剂，通通过洗擦擦的方法法，可以以去掉一一些物体体表面的的静电，，如仪表表表面。。3)控制制环境湿湿度。湿湿度的增增加可以以使非导导体材料料的表面面电导率率增加，，故物体体不易积积聚静电电。在工工艺条件件许可时时，可以以安装增增湿机来来调节环环境的湿湿度，这这种方法法效果明明显而且且价格低低廉。4)采用用静电屏屏蔽。静静电屏蔽蔽是针对对易散发发静电的的设备、、部件、、仪器而而采取的的屏蔽措措施。通通过屏蔽蔽罩或屏屏蔽笼将将静电源源与外界界隔离，，并将屏屏蔽罩或或屏蔽笼笼有效地地接地。。放静电包装装袋防静电液5.工艺控控制法目的是在生生产过程中中尽量少产产生静电荷荷，为此应应从工艺流流程、材料料选用、设设备安装和和操作管理理等方面采采取措施，，控制静电电的产生和和积聚。当当然具体操操作应针对对性的采取取措施。在上述的各各项措施中中，工艺控控制法是积积极的措施施，其他措措施有时应应综合考虑虑，以便达达到有效防防静电的目目的。9.3.3常用静静电防护器器材1.人体静静电防护系系统人体静电防防护系统，，包括防静静电的腕带带、工作服服、鞋袜、、帽、手套套等，这种种整体的防防护系统兼兼具静电泄泄漏与屏蔽蔽功能。①直接接接触静电敏敏感器件的的人员均应应戴防静电电腕带，腕腕带应与人人体皮肤有有良好接触触，腕带必必须对人体体无刺激、、无过敏影影响，腕带带系统对地地电阻值应应在106～108Ω范围内内。②防静电电桌垫上应应不少于两两个腕带接接头，一个个供操作人人员使用，，另一个供供技术人员员，检验人人员或其它它人员使用用。③进入防防静电工作作区或接触触SSD的的人员应穿穿防静电工工作服，防防静电工作作服面料应应符合GBl2014规定。。在相对湿湿度大于50％的环环境中，防防静电工作作服允许选选用纯棉制制品。④进入防防静电工作作区或接触触SSD的的人员应穿穿防静电工工作鞋，防防静电工作作鞋应符合合GB4385的有有关规定；；一般情况况下允许穿穿普通鞋，，但应同时时使用导电电鞋束或脚脚腕带。脚腕带防静电工作作服、手套套、鞋防静电腕带带2.防静电电地坪防静电地坪坪是为了有有效的将人人体静电通通过地面尽尽快地泄放放到大地，，特别是因因移动操作作而不宜使使用腕带的的人体静电电。同时也也能泄放设设备、工装装上的静电电。地面防防静电性能能参数的确确定是既要要保证在较较短的时间间内将静电电电压降至至100V以下，又又要保证人人员的安全全，系统电电阻应控制制在105～108Ω之间。防静电地板板、工作台台、台垫常用于防静静电地坪的的材料有下下列几种：：①防静电电橡胶地面面：施工简简单、抗静静电性能优优良，但易易磨损。②PVC防静静电塑塑料地地板：：防静静电效效果好好，持持久强强度高高，使使用广广泛。。③防防静电电地毯毯：防防静电电效果果好，，使用用方便便，但但成本本高。。④防防静电电活动动地板板：防防静电电效果果好，，美观观、成成本极极高。。⑤允允许使使用经经特殊殊处理理过的的水磨磨石地地面，，如事事先敷敷设地地线网网、渗渗碳或或在地地面喷喷涂抗抗静电电剂等等。防防静电电水磨磨石地地面寿寿命长长，成成本低低，适适用于于新厂厂房。。3.防防静电电操作作系统统防静电电操作作系统统是指指各工工序经经常会会与元元器件件、组组件成成品发发生接接触、、分离离或摩摩擦作作用的的工作作台面面、生生产线线体、、工具具、包包装袋袋、储储运车车以及及清洗洗液等等。由由于构构成上上述介介绍的的操作作系统统所用用的材材料均均是高高绝缘缘的橡橡胶、、塑料料、织织物、、木材材制作作，极极易在在生产产过程程中产产生静静电，，因此此都应应进行行防静静电处处理，，即操操作系系统应应具备备防静静电功功能。。防静静电电操操作作系系统统包包括括：：①防防静静电电台台垫垫。。操操作作台台面面均均设设有有防防静静电电台台垫垫，，表表面面电电阻阻在在105～109Ω之之间间，，并并通通过过1MΩΩ电电阻阻与与地地相相接接，，周周转转箱箱、、盒盒等等一一切切容容器器应应为为防防静静电电材材料料制制作作，，并并贴贴有有标标志志。。②防静静电包装装袋。一一切包装装电路板板或器件件的塑料料袋均应应为防静静电袋。。表面电电阻为105～109Ω，在将将电路板板放入或或拿出袋袋中时，，人手应应戴防静静电手腕腕。③防静静电物流流车。用用于运送送器件、、组件的的专用物物流车，，应具备备防静电电功能，，特别是是物流车车的橡胶胶轮，应应采用防防静电橡橡胶轮，，表面电电阻为105～109Ω。④防静静电工具具。防静静电工具具，特别别是电烙烙铁、吸吸锡枪等等应具有有防静电电功能，，通常电电烙铁应应低电压压操作(24V／36V)，，烙铁头头应良好好接地。。9.3.4电电子产产品作业业过程中中的静电电防护1.生生产线内内的防静静电设施施生产线内内的防静静电区域域禁止直直接使用用木质地地板或铺铺设毛、、麻、化化纤地毯毯及普通通地板革革。应选选用由静静电导体体材料构构成的地地面，如如防静电电活动地地板或在在普通地地面上铺铺设防静静电地垫垫，并有有效接地地。防静电区区域内的的天花板板材料应应选用抗抗静电型型材料制制品，一一般情况况下允许许使用石石膏板制制品，禁禁止使用用普通塑塑料制品品。墙壁壁面料应应使用抗抗静电型型墙纸，，一般情情况下允允许使用用石膏涂涂料或石石灰涂料料墙面，，禁止使使用普通通墙纸及及塑料墙墙纸。生产线内的防防静电设施应应有独立地线线，并与防雷雷线分开；地地线可靠，并并有完整的静静电泄漏系统统，车间内保保持恒温，恒恒湿的环境，，一般温度控控制在（25±2）℃，，湿度为65%±5%（（RH）；入入门处配有离离子风，防静静电工作区应应标明区域界界限，并在明明显处悬挂警警示标志，警警示标志应符符合GJB1649规定定，工作区入入口处应配置置离子化空气气风浴设备。。防静电警示示标志如图12-6所示示。下图是GJB1649规规定的防静电电标志，图中中标记a是对对ESD敏感感的符号，呈呈三角形，里里面画有一只只被拉一道痕痕的手，用来来表示该物体体对ESD引引起的伤害十十分敏感。标标记b是对ESD防护的的符号，它和和标记a的区区别是在三角角形外面围着着一个弧圈，，三角形内手手上的一道痕痕没有了，用用来表示该物物体经过专门门设计，具有有静电防护能能力。防静电标志可可以贴在设备备、器件、组组件及包装上上，以提示人人们在对这些些东西进行操操作的时候，，可能会遇到到静电放电或或静电过载的的危险。通过过标记a和标标记b可以识识别哪些是ESD敏感物物，哪些具有有ESD防护护能力，在操操作的时候一一定要分别对对待。需要提提醒的是没有有贴标记的器器件，不一定定说明它对ESD不敏感感。在对组件件的ESD敏敏感性存有怀怀疑时，必须须将其当作ESD敏感器器件处置，直直到能够确定定其属性为止止。2.生产过程程的防静电①车间外的的接地系统每每一年检测一一次，电阻要要求在2Ω以以下，改线时时需要重新测测试。地毯／／板、桌垫接接地系统每6个月测试一一次，要求接接地电阻为零零。若检测机机器与地线之之间的电阻时时,要求电阻阻为1MΩ，，并做好检测测记录。②车间内的的温度、湿度度每天测两次次，并做有效效记录，以确确保生产区恒恒温、恒湿。。③任何人员员（操作人员员、参观人员员）进入生产产车间之前必必须穿好防静静电工作服、、防静电鞋。。对于直接接接触PCB的的操作人员，，要戴防静电电腕带并要求求戴腕带的操操作人员，每每天上、下午午上班前各测测试一次，以以保证腕带与与人体的良好好接触。同时时，每天安排排工艺人员监监督检查。必必要时对员工工进行防静电电方面的知识识培训和现场场管理。④贴装过程程中，需要手手拿PCB时时，规定只能能拿在PCB边缘无电子子元器件处，，而不能直接接接触电子元元器件管脚或或导电条。贴贴装后的PCB必须装在在防静电塑料料袋中，然后后放在防静电电周转箱中，，方可运到安安装区。安装装时，要求一一次拿一块，，不允许一次次拿多块PCB。⑤返返工工操操作作，，必必须须将将要要修修理理的的PCB放放在在防防静静电电盒盒中