微电子制造概论-第7章-SMT

表面贴装工程----关于SMA的介绍目录什么是SMA？SMT工艺流程ScreenPrinterMOUNTREFLOWAOIESDWAVESOLDERSMTTesterSMACleanSMTInspectionspec.SMAIntroduce什么是SMA？SMA(SurfaceMountAssembly)的英文缩写，中文意思是表面贴装工程。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。表面安装不是一个新的概念，它源于较早的工艺，如平装和混合安装。电子线路的装配，最初采用点对点的布线方法，而且根本没有基片。第一个半导体器件的封装采用放射形的引脚，将其插入已用于电阻和电容器封装的单片电路板的通孔中。50年代，平装的表面安装元件应用于高可靠的军方，60年代，混合技术被广泛的应用，70年代，受日本消费类电子产品的影响，无源元件被广泛使用，近十年有源元件被广泛使用。SMAIntroduceSMAIntroduce什么是SMA？SurfacemountThrough-hole与传统工艺相比SMA的特点：高密度高可靠小型化低成本生产的自动化SMAIntroduceSMT工艺流程一、单面组装：来料检测=>丝印焊膏（点贴片胶）=>贴片=>烘干（固化）=>回流焊接=>清洗=>检测=>返修

二、双面组装；

A：来料检测=>PCB的A面丝印焊膏（点贴片胶）=>贴片=>烘干（固化）=>A面回流焊接=>清洗=>翻板=>PCB的B面丝印焊膏（点贴片胶）=>贴片=>烘干=>回流焊接（最好仅对B面=>清洗=>检测=>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。

最最基础的东西SMAIntroduceB：来料检测=>PCB的A面丝印焊膏（点贴片胶）=>贴片=>烘干（固化）=>A面回流焊接=>清洗=>翻板=>PCB的B面点贴片胶=>贴片=>固化=>B面波峰焊=>清洗=>检测=>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SOIC（28）引脚以下时，宜采用此工艺。

三、单面混装工艺：

来料检测=>PCB的A面丝印焊膏（点贴片胶）=>贴片=>烘干（固化）=>回流焊接=>清洗=>插件=>波峰焊=>清洗=>检测=>返修

SMT工艺流程SMAIntroduce四、双面混装工艺：

A：来料检测=>PCB的B面点贴片胶=>贴片=>固化=>翻板=>PCB的A面插件=>波峰焊=>清洗=>检测=>返修

先贴后插，适用于SMD元件多于分离元件的情况

B：来料检测=>PCB的A面插件（引脚打弯）=>翻板=>PCB的B面点贴片胶=>贴片=>固化=>翻板=>波峰焊=>清洗=>检测=>返修

先插后贴，适用于分离元件多于SMD元件的情况

C：来料检测=>PCB的A面丝印焊膏=>贴片=>烘干=>回流焊接=>插件，引脚打弯=>翻板=>PCB的B面点贴片胶=>贴片=>固化=>翻板=>波峰焊=>清洗=>检测=>返修

A面混装，B面贴装。

SMT工艺流程SMAIntroduceD：来料检测=>PCB的B面点贴片胶=>贴片=>固化=>翻板=>PCB的A面丝印焊膏=>贴片=>A面回流焊接=>插件=>B面波峰焊=>清洗=>检测=>返修

A面混装，B面贴装。先贴两面SMD，回流焊接，后插装，波峰焊

E：来料检测=>PCB的B面丝印焊膏（点贴片胶）=>贴片=>烘干（固化）=>回流焊接=>翻板=>PCB的A面丝印焊膏=>贴片=>烘干=>回流焊接1（可采用局部焊接）=>插件=>波峰焊2（如插装元件少，可使用手工焊接）=>清洗=>检测=>返修

A面贴装、B面混装。

SMT工艺流程SMAIntroduceScreenPrinterMountReflowAOISMT工艺流程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

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：是利用了流体动力学的原理，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SMAIntroduceSolderpasteSqueegeeStencilScreenPrinterSTENCILPRINTINGScreenPrinter内部工作图不锈钢和聚酯丝线的比较应用丝网的不足

从丝网发展到模板模板锡膏印刷（StencilPrinting）模板锡膏印刷的好处焊膏SMAIntroduceScreenPrinter焊膏的主要成分：成分焊料合金粉末助焊剂主要材料作用Sn/PbSn/Pb/Ag活化剂增粘剂溶剂摇溶性附加剂SMD与电路的连接松香，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SMD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，开始广泛的开发使用以锡（Sn）为基不含铅的无铅焊料。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，对应熔点温度为183℃63Sn/37Pb.183℃60Sn/40Pb.183℃～190℃62Sn/36Pb/2Ag.179℃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16Sn/32Pb/52Bi96℃42Sn/58Bi139℃43Sn/43Pb/14Bi163℃用途：双面再流焊，特殊要求的焊接,热敏元件的焊接。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α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。

10Sn/90Pb300℃5Sn/95Pb312℃3Sn/97Pb318℃用途：BGA、CSP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Ag3Sn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PCB焊接在一起。它是一种新型焊料，是SMT生产中重要的辅助材料，其质量好坏直接影响到SMA的品质好坏。2.焊膏组成与分类(1).组成:合金焊粉+焊剂组份重量比:合金焊粉（85％～90％）焊剂（15％～10％）体积比:合金焊粉60％;焊剂40％合金焊粉合金焊粉通常采用高压惰性气体（N2）将熔融合金喷射而成。合金成份一般为63Sn／37Pb合金、62Sn／36Pb／2Ag，形状通常有球形和无规则形。

(2)焊膏中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，(50Pa.s),膏状焊剂。决定焊膏的主要性能。组成：

焊剂－松香、合成树脂，净化金属表面，提高焊料润湿性。

粘结剂－松香、松香脂、聚丁烯，提供粘性，粘牢元件。

活化剂－硬脂酸、盐酸等，净化金属表面。溶剂－甘油乙二醇，调节焊膏特性。触变剂－防止焊膏塌陷，引起连焊。焊膏分类按合金焊料熔点分：高温300℃(10Sn/90Pb)；中温183℃（63Sn/37Pb）低温140℃(42Sn/58Bi)按焊剂活性分：RA活性、松香型消费类电子产品RMA中等活性SMT产品NC免清洗SMT中大量采用。按焊膏粘度分：700Pa.s－1200Pa.s模板印刷400Pa.s－600Pa.s丝网印刷350Pa.s－450Pa.s分配器按清洗方式：有机溶剂、水清洗、半水清晰、免清洗。4.常用焊膏松香型：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。

水溶型：焊剂主要成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，焊膏黏性不够大，应用收到一定限制。

免清洗：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，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，但军品慎重使用。无铅焊膏无铅焊膏也越来越应用广泛，目前已有1／3的产品使用无铅焊接。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：Sn95.5%－Ag3.8%－Cu0.7%、熔点217℃、比重7.4(63/37-8.4)、金属成份89％；以及Sn91.3%－Bi4.8%-Ag3.0%、熔点205－210℃。牌号：AIM/WS483RMA291，MULTITORE96SE-NOCLEAN；INDIUMIND241（Sn／Ag／Cu）；INDIUMIND249（Sn／Bi／Ag）。

5.新型焊膏随着电子产品朝轻、薄、小方向发展，焊膏技术也在不断改善。（1）焊料粉的微细化不定形－球形－粉末微粒子（20微米以下）（2）抗疲劳性焊膏传统－加厚焊锡量－焊膏本身加稀有元素－加倍。（3）无铅焊膏1／3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23℃±3℃，相对湿度55±5％为宜。湿度过高，焊膏容易吸收水汽，在再流焊时产生锡珠。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PCB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500kcps~1200kcps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8cm～10cm，让锡膏自行往下滴，开始时应该象稠的糖浆一样滑落而下，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2s~6s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，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2mm~3mm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20mm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50mm的刮板长度上施加1kg压力，例如300mm的刮板施加6kg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1kg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1kg~2kg的可接受范围都可以到达好的丝印效果。接触式和无接触式印刷刮刀的种类刮刀的发展刮刀推动角度刮刀控制能力刮刀压力平衡的控制钢网脱离Snap-off钢网脱离速度钢网的在线清洗钢网的自动钢网清洗钢网的离线清洗新的刮刀技术丝印机的分类丝印机的主要功能参数丝印机的主要功能参数SMAIntroduce点胶贴片胶：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SMAIntroduce点胶贴片胶类型：环氧型贴片胶：热固，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SMAIntroduceMOUNT贴片表面贴装对PCB的要求：第一：外观的要求,光滑平整,不可有翘曲或高低不平.否者基板会出现裂纹，伤痕，锈斑等不良.第二：热膨胀系数的关系.元件小于3.2*1.6mm时只遭受部分应力，元件大于3.2*1.6mm时，必须注意。第三：导热系数的关系.第四：耐热性的关系.耐焊接热要达到260度10秒的实验要求，其耐热性应符合：150度60分钟后，基板表面无气泡和损坏不良。第五：铜铂的粘合强度一般要达到1.5kg/cm*cm第六：弯曲强度要达到25kg/mm以上第七：电性能要求第八：对清洁剂的反应，在液体中浸渍5分钟，表面不产生任何不良，并有良好的冲载性SMAIntroduceMOUNT表面贴装元件介绍：表面贴装元件具备的条件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SMAIntroduceMOUNT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SMAIntroduce阻容元件识别方法1．元件尺寸公英制换算（0.12英寸=120mil、0.08英寸=80mil）Chip阻容元件IC集成电路英制名称公制mm英制名称公制mm120608050603040202013.2×1.650302525121.270.80.650.50.32.0×1.251.6×0.81.0×0.50.6×0.3MOUNTSMAIntroduceMOUNT阻容元件识别方法2．片式电阻、电容识别标记电阻标印值电阻值2R25R61026823331045642.2Ω

5.6Ω

1KΩ

6800Ω

33KΩ

100KΩ

560KΩ

含义R表示小数点前两位为精确数值，后一位为0的个数SMAIntroduceMOUNTIC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”）SMAIntroduceMOUNT常见IC的封装方式SMAIntroduceMOUNT常见IC的封装方式SMAIntroduceMOUNT常见IC的封装方式CategoriesTypicalSample

(nottoscale)PinCountsLeadPitches[mm]OKISuffixNewSuffix

(NewProducts)RemarksDIP

(Dual-in-linePackage)8,14,16,18,20,22,24,28,32,36,40,42,482.54RSRA100milpitchtypeSDIP

(SkinnyDual-in-linePackage)noimage20,222.54RSRC100milpitchtypeSDIP

(ShrinkDual-in-linePackage)30,42,641.778SSRB70milpitchtypeCategoriesTypicalSample

(nottoscale)PinCountsLeadPitches[mm]OKISuffixNewSuffix

(NewProducts)RemarksDIP

(Dual-in-linePackage)8,14,16,18,20,22,24,28,32,36,40,42,482.54RSRA100milpitchtypeSDIP

(SkinnyDual-in-linePackage)noimage20,222.54RSRC100milpitchtypeSDIP

(ShrinkDual-in-linePackage)30,42,641.778SSRB70milpitchtypeCategoriesTypicalSample

(nottoscale)PinCountsLeadPitches[mm]OKISuffixNewSuffix

(NewProducts)RemarksDIP

(Dual-in-linePackage)8,14,16,18,20,22,24,28,32,36,40,42,482.54RSRA100milpitchtypeSDIP

(SkinnyDual-in-linePackage)noimage20,222.54RSRC100milpitchtypeSDIP

(ShrinkDual-in-linePackage)30,42,641.778SSRB70milpitchtypeSMAIntroduceMOUNT贴片机的介绍拱架型(Gantry)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。这类机型的优势在于：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。

这类机型的缺点在于：贴片头来回移动的距离长，所以速度受到限制。SMAIntroduceMOUNT对元件位置与方向的调整方法：

1)、机械对中调整位置、吸嘴旋转调整方向，这种方法能达到的精度有限，较晚的机型已再不采用。2)、激光识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向，这种方法可实现飞行过程中的识别，但不能用于球栅列陈元件BGA。3)、相机识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴旋转调整方向，一般相机固定，贴片头飞行划过相机上空，进行成像识别，比激光识别耽误一点时间，但可识别任何元件，也有实现飞行过程中的识别的相机识别系统，机械结构方面有其它牺牲。

SMAIntroduceMOUNT转塔型(Turret)元件送料器放于一个单坐标移动的料车上，基板(PCB)放于一个X/Y坐标系统移动的工作台上，贴片头安装在一个转塔上，工作时，料车将元件送料器移动到取料位置，贴片头上的真空吸料嘴在取料位置取元件，经转塔转动到贴片位置(与取料位置成180度)，在转动过程中经过对元件位置与方向的调整，将元件贴放于基板上。

一般，转塔上安装有十几到二十几个贴片头，每个贴片头上安装2~4个真空吸嘴(较早机型)至5~6个真空吸嘴(现在机型)。由于转塔的特点，将动作细微化，选换吸嘴、送料器移动到位、取元件、元件识别、角度调整、工作台移动(包含位置调整)、贴放元件等动作都可以在同一时间周期内完成，所以实现真正意义上的高速度。目前最快的时间周期达到0.08~0.10秒钟一片元件。

这类机型的优势在于：这类机型的缺点在于：贴装元件类型的限制，并且价格昂贵。SMAIntroduceMOUNT对元件位置与方向的调整方法：1)、机械对中调整位置、吸嘴旋转调整方向，这种方法能达到的精度有限，较晚的机型已再不采用。2)、相机识别、X/Y坐标系统调整位置、吸嘴自旋转调整方向，相机固定，贴片头飞行划过相机上空，进行成像识别。

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1.0×0.5mm，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。SMAIntroduceREFLOW再流的方式：红外线焊接红外+热风（组合）气相焊（VPS）热风焊接热型芯板（很少采用）SMAIntroduceREFLOWTemperatureTime(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。基本工艺：SMAIntroduceREFLOW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。SMAIntroduceREFLOW目的：保证在达到再流温度之前焊料能完全干燥，同时还起着焊剂活化的作用，清除元器件、焊盘、焊粉中的金属氧化物。时间约60~120秒，根据焊料的性质有所差异。工艺分区：（二）保温区SMAIntroduceREFLOW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。有时也将该区域分为两个区，即熔融区和再流区。（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，冷却速度要求同预热速度相同。（二）再流焊区工艺分区：SMAIntroduceREFLOW影响焊接性能的各种因素：工艺因素焊接前处理方式，处理的类型，方法，厚度，层数。处理后到焊接的时间内是否加热，剪切或经过其他的加工方式。焊接工艺的设计焊区：指尺寸，间隙，焊点间隙导带（布线）：形状，导热性，热容量被焊接物：指焊接方向，位置，压力，粘合状态等SMAIntroduceREFLOW焊接条件指焊接温度与时间，预热条件，加热，冷却速度焊接加热的方式，热源的载体的形式（波长，导热速度等）焊接材料焊剂：成分，浓度，活性度，熔点，沸点等焊料：成分，组织，不纯物含量，熔点等母材：母材的组成，组织，导热性能等焊膏的粘度，比重，触变性能基板的材料，种类，包层金属等影响焊接性能的各种因素：SMAIntroduceREFLOW立片问题（曼哈顿现象）回流焊中立片形成的机理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。SMAIntroduceREFLOW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。我们设想在再流焊炉中有一条横跨炉子宽度的再流焊限线，一旦焊膏通过它就会立即熔化。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液相温度，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。

SMAIntroduce在进行汽相焊接时印制电路组件预热不充分。

汽相焊是利用惰性液体蒸汽冷凝在元件引脚和PCB焊盘上时，释放出热量而熔化焊膏。汽相焊分平衡区和饱和蒸汽区，在饱和蒸汽区焊接温度高达217°C，在生产过程中我们发现，如果被焊组件预热不充分，经受一百多度的温差变化，汽相焊的汽化力容易将小于1206封装尺寸的片式元件浮起，从而产生立片现象。我们通过将被焊组件在高低箱内以145°C-150°C的温度预热1-2分钟，然后在汽相焊的平衡区内再预热1分钟左右，最后缓慢进入饱和蒸汽区焊接消除了立片现象。

c)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。

REFLOWSMAIntroduceREFLOW细间距引脚桥接问题导致细间距元器件引脚桥接缺陷的主要因素有：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，尽可能避免桥接隐患。

SMAIntroduceAOI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.SMAIntroduce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.由于电路板尺寸大小的改变提出更多的挑战,因为它使手工检查更加困难.为了对这些发展作出反应，越来越多的原设备制造商采用AOI.为什么使用AOIAOISMAIntroduceAOI检

查

与

人

工

检

查

的

比

较AOISMAIntroduce1）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主要特点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AOISMAIntroduce可检测的元件元件类型-矩形chip元件（0805或更大）-圆柱形chip元件-钽电解电容-线圈-晶体管-排组-QFP,SOIC（0.4mm间距或更大）-连接器-异型元件AOISMAIntroduceAOI检测项目-无元件：与PCB板类型无关-未对中：（脱离）-极性相反：元件板性有标记-直立：编程设定-焊接破裂：编程设定-元件翻转：元件上下有不同的特征-错帖元件：元件间有不同特征-少锡：编程设定-翘脚：编程设定-连焊：可检测20微米-无焊锡：编程设定-多锡：编程设定SMAIntroduce影响AOI检

查

效

果的因素影响AOI检查效果的因素内部因素外部因素部件贴片质量助焊剂含量室内温度焊接质量AOI光度机器内温度相机温度机械系统图形分析运算法则AOISMAIntroduceESD(Electro-StaticDischarge,即静电释放)What’sESD？ESD怎样能产生静电？

摩擦电

静电感应

电容改变在日常生活中，可以从以下多方面感觉到静电—闪电—冬天在地垫上行走以及接触把手时的触电感—在冬天穿衣时所产生的噼啪声这些似乎对我们没有影响，但它对电子元件及电子线路板却有很大的冲击。SMAIntroduce对静电敏感的电子元件晶片种类静电破坏电压VMOSMOSFETGaaSFETEPROMJFETSAWOP-AMPCMOS30-1,800100-200100-300100-140-7,200150-500190-2,500250-3,000ESDSMAIntroduce电子元件的损坏形式有两种

完全失去功能器件不能操作约占受静电破坏元件的百分之十

间歇性失去功能器件可以操作但性能不稳定，维修次数因而增加约占受静电破坏元件的百分之九十在电子生产上进行静电防护，可免：增加成本减低质量引致客户不满而影响公司信誉ESDSMAIntroduce从一个元件产生以后，一直到它损坏以前，所有的过程都受到静电的威胁。这一过程包括：元件制造：包含制造、切割、接线、检验到交货。印刷电路板：收货、验收、储存、插入、焊接、品管、包装到出货。设备制造：电路板验收、储存、装配、品管、出货。设备使用：收货、安装、试验、使用及保养。其中最主要而又容易疏忽的一点却是在元件的传送与运输的过程。ESD遭受静电破坏SMAIntroduce静电防护要领静电防护守则原则一：在静电安全区域使用或安装静电敏感元件原则二：用静电屏蔽容器运送及存放静电敏感元件或电路板原则三：定期检测所安装的静电防护系统是否操作正常原则四：确保供应商明白及遵从以上三大原则ESDSMAIntroduceESD1.避免静电敏感元件及电路板跟塑胶制成品或工具（如计算机，电脑及电脑终端机）放在一起。2.把所有工具及机器接上地线。3.用静电防护桌垫。4.时常遵从公司的电气安全规定及静电防护规定。5.禁止没有系上手环的员工及客人接近静电防护工作站。6.立刻报告有关引致静电破坏的可能。静电防护步骤SMAIntroduce波峰焊（WaveSolder)

什么是波峰焊﹖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。叶泵

移动方向

焊料SMAIntroduce波峰焊（WaveSolder)

波峰焊机1﹐波峰焊机的工位组成及其功能

裝板涂布焊剂

预热

焊接

热风刀

冷却

卸板

2﹐波峰面

波的表面均被一层氧化皮覆盖﹐它在沿焊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﹐PCB接触到锡波的前沿表面﹐氧化皮破裂﹐PCB前面的锡波无皲褶地被推向前进﹐这说明整个氧化皮与PCB以同样的速度移动

SMAIntroduce波峰焊（WaveSolder)

波峰焊机3﹐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

SMAIntroduce波峰焊（WaveSolder)

波峰焊机4﹐防止桥联的发生

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1﹐使用可焊性好的元器件/PCB2﹐提高助焊剞的活性3﹐提高PCB的预热温度﹐增加焊盘的湿润性能4﹐提高焊料的温度5﹐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开

SMAIntroduce波峰焊（WaveSolder)波峰焊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

1﹐空气对流加热2﹐红外加热器加热3﹐热空气和辐射相结合的方法加热

SMAIntroduce波峰焊（WaveSolder)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SMAIntroduce波峰焊（WaveSolder)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SMAIntroduce波峰焊（WaveSolder)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