SMT基础培训资料课件

SMT基础培训资料

SMT(SurfaceMountTechnology)的英文缩写，中文意思是表面贴装技术

。是新一代电子组装技术，它将传统的电子元器件压缩成为体积只有几十分之一的器件。SMT的含义

SMT的特点SurfacemountThrough-hole高密度高可靠小型化低成本生产的自动化

印刷贴片光学检测回流焊

锡膏的主要成分：成分焊料合金粉末助焊剂主要材料作用

Sn/PbSn/Ag/CU

活化剂增粘剂溶剂摇溶性附加剂零件与焊盘的连接松香，甘油硬脂酸脂盐酸，联氨，三乙醇酸

金属表面的净化松香，松香脂，聚丁烯净化金属表面，与零件保持粘性丙三醇，乙二醇对焊膏特性的适应性Castor石腊（腊乳化液）软膏基剂防离散，塌边等焊接不良

1.锡膏保存在1--10℃冰箱中期限6个月。

2.锡膏依流水编号先进先出。3.锡膏回温4H以上才可以使用。4.使用前搅拌5分钟,打开锡膏12H内使用完毕。5.24H未使用完须放回冰箱，并做好标识，再次剩余的应做报废处理。锡膏的管控

StencilPCBStencil的梯形开口PCBStencilStencil的刀锋形开口激光切割钢网和电铸成行钢网化学蚀刻钢网Stencil(又叫钢网）：

钢网(Stencil)制造技术模板制造技术

化学蚀刻模板电铸成行模板激光切割模板简介优点缺点在金属箔上涂抗蚀保护剂用销钉定位感光工具将图形曝光在金属箔两面，然后使用双面工艺同时从两面腐蚀金属箔通过在一个要形成开孔的基板上显影刻胶，然后逐个原子，逐层地在光刻胶周围电镀出模板直接从客户的原始Gerber数据产生，在作必要修改后传送到激光机，由激光光束进行切割成本最低周转最快形成刀锋或沙漏形状下锡效果不好提供完美的工艺定位没有几何形状的限制改进锡膏的释放要涉及一个感光工具电镀工艺不均匀失去密封效果密封块可能会去掉

错误减少消除位置不正机会激光光束产生金属熔渣造成孔壁粗糙

钢网(Stencil)材料性能的比较:性能抗拉强度耐化学性吸水率网目范围尺寸稳定性耐磨性能弹性及延伸率连续印次数破坏点延伸率油量控制纤维粗细价格不锈钢尼龙聚脂材质极高极好不吸水30-500极佳差(0.1%)2万40-60%差细高中等好24%16-400差中等极佳（4%）4万20-24%好较粗低高好0.4%60-390中等中等佳（2%）4万10-14%好粗中极佳

表面贴装对零件的要求：元件的形状适合于自动化表面贴装尺寸，形状在标准化后具有互换性有良好的尺寸精度适应于流水或非流水作业有一定的机械强度可承受有机溶液的洗涤可执行零散包装又适应编带包装具有电性能以及机械性能的互换性耐焊接热应符合相应的规定

表面贴装元件的种类

有源元件（陶瓷封装）无源元件单片陶瓷电容钽电容厚膜电阻器薄膜电阻器轴式电阻器CLCC（ceramicleadedchipcarrier）陶瓷密封带引线芯片载体DIP（dual-in-linepackage）双列直插封装

SOP（smalloutlinepackage）小尺寸封装QFP(quadflatpackage)四面引线扁平封装BGA(ballgridarray)球栅阵列SMC泛指无源表面安装元件总称SMD泛指有源表面安装元件

阻容元件识别方法公英制换算1英寸=2.54mmChip阻容元件IC集成电路英制名称公制mm英制名称公制mm120608050603040202013.2×1.650302520121.270.80.650.50.32.0×1.251.6×0.81.0×0.50.6×0.3

IC第一脚的的辨认方法OB36HC081132412厂标型号OB36HC081132412厂标型号OB36HC081132412厂标型号T93151—1HC02A1132412厂标型号①IC有缺口标志②以圆点作标识③以横杠作标识④以文字作标识（正看IC下排引脚的左边第一个脚为“1”）

来料检测贴片机的介绍拱架型元件送料器、基板(PCB)是固定的，贴片头(安装多个真空吸料嘴)在送料器与基板之间来回移动，将元件从送料器取出，经过对元件位置与方向的调整，然后贴放于基板上。由于贴片头是安装于拱架型的X/Y坐标移动横梁上，所以得名。优势：系统结构简单，可实现高精度，适于各种大小、形状的元件，甚至异型元件，送料器有带状、管状、托盘形式。适于中小批量生产，也可多台机组合用于大批量生产。

缺点：贴片头来回移动的距离长，所以速度受到限制。回流焊的方式：红外线焊接红外+热风（组合）气相焊（VPS）热风焊接（常用）热型芯板（很少采用）

基本回流工艺TemperatureTime(BGABottom)1-3℃/Sec200℃Peak225℃±5℃60-90Sec140-170℃

60-120Sec

PreheatDryoutReflowcooling热风回流焊过程中，焊膏需经过以下几个阶段，溶剂挥发；焊剂清除焊件表面的氧化物；焊膏的熔融、再流动以及焊膏的冷却、凝固。

工艺分区（一）预热区目的：使PCB和元器件预热，达到平衡，同时除去焊膏中的水份、溶剂，以防焊膏发生塌落和焊料飞溅。要保证升温比较缓慢，溶剂挥发。较温和，对元器件的热冲击尽可能小，升温过快会造成对元器件的伤害，如会引起多层陶瓷电容器开裂。同时还会造成焊料飞溅，使在整个PCB的非焊接区域形成焊料球以及焊料不足的焊点。

工艺分区目的：焊膏中的焊料使金粉开始熔化，再次呈流动状态，替代液态焊剂润湿焊盘和元器件，这种润湿作用导致焊料进一步扩展，对大多数焊料润湿时间为60~90秒。再流焊的温度要高于焊膏的熔点温度，一般要超过熔点温度20度才能保证再流焊的质量。（四）冷却区

焊料随温度的降低而凝固，使元器件与焊膏形成良好的电接触，冷却速度要求小于5度/秒。（三）回流区

常见焊接缺陷及解决措施锡球/锡珠

回流焊接中出的锡球，常常藏于矩形片式元件两端之间的侧面或细距引脚之间。在元件贴装过程中，焊膏被置于片式元件的引脚与焊盘之间，随着印制板过回焊炉，焊膏熔化变成液体，如果与焊盘和器件引脚等润湿不良，液态焊锡会因收缩而使焊缝填充不充分，所有焊料颗粒不能聚合成一个焊点。部分液态焊锡会从焊缝流出，形成锡球。因此，焊锡与焊盘和器件引脚润湿性差是导致锡球形成的根本原因。

原因分析与控制方法a)回流温度曲线设置不当。焊膏的回流是温度与时间的函数，如果未到达足够的温度或时间，焊膏就不会回流。预热区温度上升速度过快，达到平顶温度的时间过短，使焊膏内部的水分、溶剂未完全挥发出来，到达回流焊温区时，引起水分、溶剂沸腾，溅出焊锡球。实践证明，将预热区温度的上升速度控制在1～4°C/s是较理想的。

b)如果总在同一位置上出现焊球，就有必要检查金属板设计结构。模板开口尺寸腐蚀精度达不到要求，对于焊盘大小偏大，以及表面材质较软（如铜模板），造成漏印焊膏的外形轮廓不清晰，互相桥连，这种情况多出现在对细间距器件的焊盘漏印时，回流焊后必然造成引脚间大量锡珠的产生。因此，应针对焊盘图形的不同形状和中心距，选择适宜的模板材料及模板制作工艺来保证焊膏印刷质量。

常见焊接缺陷及解决措施立碑（曼哈顿现象）矩形片式元件的一端焊接在焊盘上，而另一端则翘立，这种现象就称为曼哈顿现象。引起该种现象主要原因是元件两端受热不均匀，焊膏熔化有先后所致。

立碑原理示意图

如何造成元件两端热不均匀：a)有缺陷的元件排列方向设计。片式矩形元件的一个端头先通过再流焊限线，焊膏先熔化，完全浸润元件的金属表面，具有液态表面张力;而另一端未达到183°C，焊膏未熔化，只有焊剂的粘接力，该力远小于再流焊焊膏的表面张力，因而，使未熔化端的元件端头向上直立。因此，保持元件两端同时进入再流焊限线，使两端焊盘上的焊膏同时熔化，形成均衡的液态表面张力，保持元件位置不变。b)

焊盘设计质量的影响。

若片式元件的一对焊盘大小不同或不对称，也会引起漏印的焊膏量不一致，小焊盘对温度响应快，其上的焊膏易熔化，大焊盘则相反，所以，当小焊盘上的焊膏熔化后，在焊膏表面张力作用下，将元件拉直竖起。焊盘的宽度或间隙过大，也都可能出现立片现象。严格按标准规范进行焊盘设计是解决该缺陷的先决条件。

常见焊接缺陷及解决措施细间距引脚短路导致细间距元器件引脚短路缺陷的主要因素有：

a)漏印的焊膏成型不佳；

b)印制板上有缺陷的细间距引线制作；

c)不恰当的回流焊温度曲线设置等。

因而，应从模板的制作、丝印工艺、回流焊工艺等关键工序的质量控制入手，尽可能避免短路隐患。

自动光学检查(AOI,AutomatedOpticalInspection)运用高速高精度视觉处理技术自动检测PCB板上各种不同帖装错误及焊接缺陷.PCB板的范围可从细间距高密度板到低密度大尺寸板,并可提供在线检测方案,以提高生产效率,及焊接质量.通过使用AOI作为减少缺陷的工具,在装配工艺过程的早期查找和消除错误,以实现良好的过程控制.早期发现缺陷将避免将坏板送到随后的装配阶段,AOI将减少修理成本将避免报废不可修理的电路板.

主要特点1）高速检测系统与PCB板帖装密度无关2）快速便捷的编程系统图形界面下进行运用帖装数据自动进行数据检测运用元件数据库进行检测数据的快速编辑4）根据被检测元件位置的瞬间变化进行检测窗口的自动化校正，达到高精度检测5）通过用墨水直接标记于PCB板上或在操作显示器上用图形错误表示来进行检测电的核对3）运用丰富的专用多功能检测算法和二元或灰度水平光学成像处理技术进行检测

AOI检

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什么是波峰焊

波峰焊是将熔融的液态焊料﹐借助泵的作用﹐在焊料槽液面形成特定形状的焊料波﹐插装了元器件的PCB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现焊点焊接的过程。泵

移动方向

焊料

波峰焊的预热方法1﹐空气对流加热(常用）2﹐红外加热器加热3﹐热空气和辐射相结合的方法加热

波峰焊的工作流程裝板涂布焊剂

预热

焊接

热风刀

冷却

卸板

焊点成型沿深板焊料AB1B2vvPCB離開焊料波時﹐分離點位與B1和B2之間的某個地方﹐分離后形成焊點当PCB进入波峰面前端（A）时﹐基板与引脚被加热﹐并在未离开波峰面（B）之前﹐整个PCB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。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﹐回落到锡锅中

波峰焊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

波峰焊工艺曲线解析

1﹐润湿时间指焊点与焊料相接触后润湿开始的时间2﹐停留时间

PCB上某一个焊点从接触波峰面到离开波峰面的时间停留/焊接时间的计算方式是﹕

停留/焊接时间=波峰宽/速度3﹐预热温度预热温度是指PCB与波峰面接触前达到的温度(見右表）4﹐焊接温度焊接温度是非常重要的焊接参数﹐通常高于焊料熔点（183°C）50°C~60°C大多数情况是指焊锡炉的温度实际运行时﹐所焊接的PCB

焊点温度要低于炉温﹐这是因为PCB吸热的结果

波峰焊工艺参数调节

1﹐波峰高度波峰高度是指波峰焊接中的PCB吃錫高度。其數值通常控制在PCB板厚度的1/2~2/3,過大會導致熔融的焊料流到PCB的表面﹐形成“橋連”2﹐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﹐通過傾角的調節﹐可以調控PCB與波峰面的焊接時間﹐適當的傾角﹐會有助于焊料液與PCB更快的剝離﹐使之返回錫鍋內3﹐熱風刀所謂熱風刀﹐是PCB剛離開焊接波峰后﹐在PCB的下方放置一個窄長的帶開口的“腔體”﹐窄長的腔體能吹出熱氣流﹐尤如刀狀﹐故稱“熱風刀”4﹐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PCB上焊盤的銅浸析﹐過量的銅會導致焊接缺陷增多5﹐助焊劑6﹐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﹐

反復調整。

波峰焊接缺陷分析

1.沾锡不良这种情况是不可接受的缺点,在焊点上只有部分沾锡.分析其原因及改善方式如下:

1-1.外界的污染物如油,脂,腊等,此类污染物通常可用溶剂清洗,此类油污有时是在印刷防焊剂时沾上的.

1-2.硅油通常用于脱模及润滑之用,通常会在基板及零件脚上发现,而硅油不易清理,因之使用它要非常小心尤其是当它做抗氧化油常会发生问题,因它会蒸发沾在基板上而造成沾锡不良.

1-3.常因贮存状况不良或基板制程上的问题发生氧化,而助焊剂无法去除时会造成沾锡不良,过二次锡或可解决此问题.

1-4.沾助焊剂方式不正确,造成原因为发泡气压不稳定或不足,致使泡沫高度不稳或不均匀而使基板部分没有沾到助焊剂.

1-5.吃锡时间不足或锡温不足会造成沾锡不良,因为熔锡需要足够的温度及时间,通常焊锡温度应高于熔点温度50℃至80℃之间,沾锡总时间约3秒.调整锡膏粘度。问题原因对策

波峰焊接缺陷分析

2.局部沾锡不良

此一情形与沾锡不良相似,不同的是局部沾锡不良不会露出铜箔面,只有薄薄的一层锡无法形成饱满的焊点.

问题原因对策

3.冷焊或焊点不亮焊点看似碎裂,不平,大部分原因是零件在焊锡正要冷却形成焊点时振动而造成,注意锡炉输送是否有异常振动.

4.焊点破裂此一情形通常是焊锡,基板,导通孔,及零件脚之间膨胀系数,未配合而造成,应在基板材质,零件材料及设计上去改善.

波峰焊接缺陷分析

5.焊点锡量太大

通常在评定一个焊点,希望能又大又圆又胖的焊点,但事实上过大的焊点对导电性及抗拉强度未必有所帮助.

5-1.锡炉输送角度不正确会造成焊点过大,倾斜角度由1到7度依基板设计方式调整,一般角度约3.5度角,角度越大沾锡越薄角度越小沾锡越厚.

5-2.提高锡槽温度,加长焊锡时间,使多余的锡再回流到锡槽.

5-3.提高预热温度,可减少基板沾锡所需热量,曾加助焊效果.

5-4.改变助焊剂比重,略为降低助焊剂比重,通常比重越高吃锡越厚也越易短路,比重越低吃锡越薄但越易造成锡桥,锡尖.

问题原因对策

波峰焊接缺陷分析

6.锡尖(冰柱)此一问题通常发生在DIP或WIVE的焊接制程上,在零件脚顶端或焊点上发现有冰尖般的锡.

6-1.基板的可焊性差,此一问题通常伴随着沾锡不良,此问题应由基板可焊性去探讨,可试由提升助焊剂比重来改善.

6-2.基板上金道(PAD)面积过大,可用绿(防焊)漆线将金道分隔来改善,原则上用绿(防焊)漆线在大金道面分隔成5mm乘10mm区块.

6-3.锡槽温度不足沾锡时间太短,可用提高锡槽温度加长焊锡时间,使多余的锡再回流到锡槽来改善.

6-4.出波峰后之冷却风流角度不对,不可朝锡槽方向吹,会造成锡点急速,多余焊锡无法受重力与内聚力拉回锡槽.

6-5.手焊时产生锡尖,通常为烙铁温度太低,致焊锡温度不足无法立即因内聚力回缩形成焊点,改用较大瓦特数烙铁,加长烙铁在被焊对象的预热时间.