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3.从产业自身的发展周期来看,虽然目前中国的SMT产业尚处于发展初期,但是已经呈现出了蓬勃的生机。同时,SMT产业又是一个重要的基础性产业,对于推动中国的电子信息产业制造业结构调整和产业升级有着重要意义。推动中国SMT产业快速健康发展需要产业上下游各个环节的共同协作。
电子电路表面组装技术(Surface Mount Technology,SMT),称为表面贴装或表面安装技术。它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件(简称SMC/SMD,中文称片状元器件)安装在印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)的表面或其它基板的表面上,通过回流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。无铅焊接
无铅焊接是另一项新技能,许多公司现已开端选用。这项技能始于欧盟和日本工业界,起先是为了在进行PCB拼装时从焊猜中撤销铅成份。完成这一技能的日期一直在改变,起先提出在2004年完成,比来提出的日期是在2006年完成。不过,许多公司现正争夺在2004年具有这项技能,有些公司如今现已供给了无铅产物。
如今市场上已有许多无铅焊料合金,而美国和欧洲最通用的一种合金成份是95.6Sn∕3.7Ag∕0.7Cu。处置这些焊料合金与处置规范Sn/Pb焊料相比较并无多大不同。其间的打印和贴装工艺是一样的,首要不同在于再流工艺,也就是说,关于大多数无铅焊料有必要选用较高的液相温度。Sn∕Ag∕Cu合金通常需求峰值温度比Sn/Pb焊料高大概30℃。别的,开始研讨现已标明,其再流工艺窗口比规范Sn/Pb合金要严厉得多。
关于小型无源元件来说,削减外表能相同也可以削减直立和桥接缺点的数量,特别是关于0402和0201尺度的封装。总归,无铅拼装的牢靠性阐明,它彻底比得上Sn/Pb焊料,不过高温环境在外,例如在汽车使用中操作温度可以会超越150℃。
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、抗震能力强。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。
组成SMT包括表面贴装技术、表面贴装设备、表面贴装元器件、SMT管理
前景
进入21世纪以来,中国电子信息产品制造业每年都以20%以上的速度高速增长,规模从2004年起已连续三年居世界第二位。在中国电子信息产业快速发展的推动下,中国表面贴装技术(SMT)和生产线也得到了迅猛的发展,表面贴装生产线的关键设备——自动贴片机在中国的保有量已位居世界前列.用途
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。工艺构成 印刷(红胶/锡膏)--> 检测(可选AOI全自动或者目视检测)-->贴装(先贴小器件后贴大器件:分高速贴片及集成电路贴装)-->检测(可选AOI 光学/目视检测)-->焊接(采用热风回流焊进行焊接)--> 检测(可分AOI 光学检测外观及功能性测试检测)--> 维修(使用工具:焊台及热风拆焊台等)--> 分板(手工或者分板机进行切板)工艺流程简化为:印刷-------贴片-------焊接-------检修(每道工艺中均可加入检测环节以控制质量)锡膏印刷
其作用是将锡膏呈45度角用刮刀漏印到PCB的焊盘上,为元器件的焊接做准备。所用设备为印刷机(锡膏印刷机),位于SMT生产线的最前端。零件贴装
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生产线中印刷机的后面,一般为高速机和泛用机按照生产需求搭配使用。回流焊接
其作用是将焊膏融化,使表面组装元器件与PCB板牢固焊接在一起。所用设备为回流焊炉,位于SMT生产线中贴片机的后面,对于温度要求相当严格,需要实时进行温度量测,所量测的温度以profile的形式体现。AOI光学检测
其作用是对焊接好的PCB板进行焊接质量的检测。所使用到的设备为自动光学检测机(AOI),位置根据检测的需要,可以配置在生产线合适的地方。有些在回流焊接前,有的在回流焊接后。维修
其作用是对检测出现故障的PCB板进行返修。所用工具为烙铁、返修工作站等。配置在AOI光学检测后。焊锡膏基础知识
焊锡膏是将焊料粉末与具有助焊功能的糊状焊剂混合而成的一种浆料,通常焊料粉末占90%左右,其余是化学成分。
我们把能随意改变形态或任意分割的物体称为流体,研究流体受外力而引起形变与流动行为规律和特征的科学称为流变学。但在工程中则用黏度这一概念来表征流体黏度的大小。焊锡膏的流变行为 焊锡膏中混有一定量的触变剂,具有假塑性流体性质。焊锡膏在印刷时,受到刮刀的推力作用,其黏度下降,当达到模板窗口时,黏度达到最低,故能顺利通过窗口沉降到PCB的焊盘上,随着外力的停止,焊锡膏黏度又迅速回升,这样就不会出现印刷图形的塌落和漫流,得到良好的印刷效果。
影响焊锡膏黏度的因素:焊料粉末含量;焊料粉末粒度;温度;剪切速率。
1、焊料粉末含量
焊锡膏中焊料粉末的增加引起黏度的增加。
2、焊料粉末粒度
焊料粉末粒度增大,黏度降低。
3、温度
温度升高,黏度下降。印刷的最佳环境温度为23±3度。
4、剪切速率 万文渊。回流焊
回流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。回流焊概述
回流焊又称“再流焊”或“再流焊机”或“回流炉”(Reflow Oven),它是通过提供一种加热环境,使焊锡膏受热融化从而让表面贴装元器件和PCB焊盘通过焊锡膏合金可靠地结合在一起的设备。根据技术的发展分为:气相回流焊、红外回流焊、远红外回流焊、红外加热风回流焊和全热风回流焊。另外根据焊接特殊的需要,含有充氮的回流焊炉。目前比较流行和实用的大多是远红外回流焊、红外加热风回流焊和全热风回流焊。回流焊工艺流程
1.单面板:
(1)在贴装与插件焊盘同时印锡膏;(2)贴放 SMC/SMD;(3)插装 TMC/TMD;(4)再流焊。2.双面板
(1)锡膏-再流焊工艺,完成双面片式元件的焊接;(2)然后在 B 面的通孔元件焊盘上涂覆锡膏;(3)反转 PCB 并插入通孔元件;(4)第三次再流焊。回流焊注意事项
1、与SMB 的相容性,包括焊盘的润湿性和SMB 的耐热性;
2、焊点的质量和焊点的抗张强度;
3、焊接工作曲线: 预热区:升温率为1.3~1.5 度/s,温度在90~100s 内升至150 度。保温区:温度为 150~180 度,时间40~60s。
再流区:从180到最高温度250 度需要10~15s,回到保温区约30s快速冷却 无铅焊接温度(锡银铜)217度。
4、Flip Chip 再流焊技术F.C。常用知识
1.一般来说,SMT车间规定的温度为23±7℃;
2.锡膏印刷时,所需准备的材料及工具:锡膏、钢板、刮刀、擦拭纸、无尘纸、清洗剂、搅拌刀;
3.一般常用的锡膏成份为Sn96.5%/Ag3%/Cu0.5%; 4.锡膏中主要成份分为两大部分锡粉和助焊剂;
5.助焊剂在焊接中的主要作用是去除氧化物、破坏融锡表面张力、防止再度氧化;
6.锡膏中锡粉颗粒与Flux(助焊剂)的体积之比约为1:1,重量之比约为9:1; 7.锡膏的取用原则是先进先出;
8.锡膏在开封使用时,须经过两个重要的过程回温、搅拌; 9.钢板常见的制作方法为:蚀刻、激光、电铸;
10.SMT的全称是Surface mount(或mounting)technology,中文意思为表面粘着(或贴装)技术;
11.ESD的全称是Electro-static discharge,中文意思为静电放电;
12.制作SMT设备程序时,程序中包括五大部分,此五部分为PCB data;Mark data;Feeder data;Nozzle data;Part data;
13.无铅焊锡Sn/Ag/Cu 96.5/3.0/0.5的熔点为217C; 14.零件干燥箱的管制相对温湿度为
15.常用的被动元器件(PaiveDevices)有:电阻、电容、电感(或二极体)等;主动元器件(ActiveDevices)有:电晶体、IC等; 16.常用的SMT钢板的材质为不锈钢;
17.常用的SMT钢板的厚度为0.15mm(或0.12mm);
18.静电电荷产生的种类有摩擦、分离、感应、静电传导等;静电电荷对电子工业的影响为:ESD失效、静电污染;静电消除的三种原理为静电中和、接地、屏蔽;
19.英制尺寸长x宽0603=0.06inch*0.03inch,公制尺寸长x宽3216=3.2mm*1.6mm;
20.排阻ERB-05604-J81第8码“4”表示为4个回路,阻值为56欧姆。电容ECA-0105Y-M31容值为C=106PF=1NF =1X10-6F;
21.ECN中文全称为:工程变更通知单;SWR中文全称为:特殊需求工作单,必须由各相关部门会签,文件中心分发,方为有效; 22.5S的具体内容为整理、整顿、清扫、清洁、素养; 23.PCB真空包装的目的是防尘及防潮;
24.品质政策为:全面品管、贯彻制度、提供客户需求的品质;全员参与、及时处理、以达成零缺点的目标;
25.品质三不政策为:不接受不良品、不制造不良品、不流出不良品; 26.QC七大手法是指检查表、层别法、柏拉图、因果图、散布图、直方图、控制图;
27.锡膏的成份包含:金属粉末、溶济、助焊剂、抗垂流剂、活性剂;按重量分,金属粉末占85-92%,按体积分金属粉末占50%; 28.锡膏使用时必须从冰箱中取出回温,目的是:让冷藏的锡膏温度恢复到常温,以利印刷。如果不回温则在PCBA进Reflow后易产生的不良为锡珠;
29.机器之文件供给模式有:准备模式、优先交换模式、交换模式和速接模式; 30.SMT的PCB定位方式有:真空定位、机械孔定位、双边夹定位及板边定位 36.助焊剂在恒温区开始挥发进行化学清洗动作; 37.理想的冷却区曲线和回流区曲线镜像关系; 38.Sn62Pb36Ag2之焊锡膏主要试用于陶瓷板;
39.以松香为主的助焊剂可分四种:R、RA、RSA、RMA; 40.RSS曲线为升温→恒温→回流→冷却曲线; 41.我们现使用的PCB材质为FR-4;42.PCB翘曲规格不超过其对角线的0.7%;43.STENCIL制作激光切割是可以再重工的方法; 44.目前计算机主板上常用的BGA球径为0.76mm; SMT贴片红胶基本知识
SMT贴片红胶是一种聚稀化合物,与锡膏不同的是其受热后便固化,其凝固点温度为150℃,这时,红胶开始由膏状体直接变成固体。
SMT贴片红胶具有粘度流动性,温度特性,润湿特性等。根据红胶的这个特性,故在生产中,利用红胶的目的就是使零件牢固地粘贴于PCB表面,防止其掉落。印刷机或点胶机上使用:
1、为保持贴片胶的品质,请置于冰箱内冷藏(5±3℃)储存;
2、从冰箱中取出使用前,应放在室温下回温2~3小时;
3、可以使用甲苯或醋酸乙酯来清洗胶管 点胶:
①在点胶管中加入后塞,可以获得更稳定的点胶量; ②推荐的点胶温度为30-35℃;
③分装点胶管时,请使用专用胶水分装机进行分装,以防止在胶 水中混入气泡 刮胶:推荐的刮胶温度为30-35℃注意事项:红 胶从冷藏环境中移出后,到达室温前不可打开使用。为避免污 染原装产品,不得将任何使用过的贴片胶倒回原包装内。印刷方式
1)印刷方式:钢网刻孔要根据零件的类型,基材的性能来决定,其厚度和孔的大小及形状。其优点是速度快、效率高。
2)点胶方式:点胶是利用压缩空气,将红胶透过专用点胶头点到基板上,胶点的大小、多少、由时间、压力管直径等参数来控制,点胶机具有灵活的功能。对于不同的零件,我们可以使用不同的点胶头,设定参 数来改变,也可以改变胶点的形状和数量,以求达到效果,优点是方便、灵活、稳定。缺点是易有拉丝和气泡等。我们可以对作业参数、速度、时间、气压、温度调整,来尽量减少这些缺点。3)针转方式,是将一个特制的针膜,浸入浅胶盘中每个针头有一个胶点,当胶点接触基板时,就会脱离针头,胶量可以借着针的形状和直径大小来变化。固化温度100℃ 120℃150℃ 固化时间5分钟 150秒60秒 典型固化条件:注意点:
1、固化温度越高以及固化时间越长,粘接强度也越强。
2、由于贴片胶的温度会随着基板零件的大小和贴装位置的不同而变化,因此我们建议找出最合适的硬化条件。红胶的储存:在室温下可储存7天,在小于5℃时储存大于个6月,在5~25℃可储存大于30天。
由于SMT贴片红胶受温度影响用本身粘度,流动性,润湿等特性,所以SMT贴片红胶要有一定的使用条件和 规范的管理。
1)红胶要有特定流水编号,根据进料数量、日期、种类来编号。
2)红胶要放在2~8℃的冰箱中保存,防止由于温度变化,影响特性。3)红胶回温要求在室温下回温4小时,按先进先出的顺序使用。4)对于点胶作业,胶管红胶要脱泡,对于一次性未用完的红胶应放回冰箱保存,旧胶与新胶不能混用。
5)要准确地填写回温记录表,回温人及回温时间,使用者需确认回温完成后方可使用。通常,红胶不可使用过期的。焊料
目前,波峰焊接最常用的焊料是共晶锡铅合金:锡63%;铅37%,应时刻掌握焊锡锅中的焊料温度,其温度应高于合金液体温度183℃,并使温度均匀。过去,250℃的焊锡锅温度被视为“标准”。随着焊剂技术的革新,整个焊锡锅中的焊料温度的均匀性得到了控制,并增设了预热器,发展趋势是使用温 度较低的焊锡锅。在230-240℃的范围内设置焊锡锅温度是很普遍的。通常,组件没有均匀的热质量,要保证所有的焊点达到足够的温度,以便形成合格的焊点是必要的。重要的问题是要提供足够的热量,提高所有引线和焊盘的温度,从而确保焊料的流动性,湿润焊点的两面。焊料的温度较低就会降低对元件和基板的热冲击,有助于减少浮渣的形成,在较低的强度下,进行焊剂涂覆操作和焊剂化合物的共同作用下,可使波峰出口具有足够的焊剂,这样就可减少毛刺和焊球的产生。
焊锡锅中的焊料成份与时间有密切关系,即随着时间而变化,这样就导致了浮渣的形成,这就是要从焊接的组件上去除残余物和其它金属杂质的原因及在焊接工艺中锡损耗的原因。以上这些因素可降低焊料的流动性。在采购中,要规定的金属微量浮渣和焊料的锡含量的最高极限,在各个标准中,(如象IPC/J-STD-006都有明确的规定)。在焊接过程中,对焊料纯度的要求在ANSI/J-STD-001B标准中也有规定。除了对浮渣的限制外,对63%锡;37%铅合金中规定锡含量最低不得低于61.5%。波峰焊接组件上的金和有机泳层铜浓度聚集比过去更快。这种聚集,加上明显的锡损耗,可使焊料丧失流动性,并产生焊接问题。外表粗糙、呈颗粒状的焊点常常是由于焊料中的浮渣所致。由于焊锡锅中的集聚的浮渣或组件自身固有的残余物暗淡、粗糙的粒状焊点也可能是锡含量低的征兆,不是局部的特种焊点,就是锡锅中锡损耗的结果。这种外观也可能是在凝固过程中,由于振动或冲击所造成的。
焊点的外观就能直接体现出工艺问题或材料问题。为保持焊料“满锅”状态和按照工艺控制方案对检查焊锡 锅分析是很重要的。由于焊锡锅中有浮渣而“倒掉”焊锡锅中的焊剂,通常来说是不必要的,由于在常规的应用中要求往锡锅中添加焊料,使锡锅中的焊料始终是满的。在损耗锡的情况下,添加纯锡有助于保持所需的浓度。为了监控锡锅中的化合物,应进行常规分析。如果添加了锡,就应采样分析,以确保焊料成份比例正确。浮渣过多又是一个令人棘手的问题。毫无疑问,焊锡锅中始终有浮渣存在,在大气中进行焊接时尤其是这样。使用“芯片波峰”这对焊接高密度组件很有帮助,由于暴露于大气的焊料表面太大,而使焊料氧化,所以会产生更多的浮渣。焊锡锅中焊料表面有了浮渣层的覆盖,氧化速度就放慢了。在焊接中,由于锡锅中波峰的湍流和流动而会产生更多的浮渣。推荐使用的常规方法是将浮渣撇去,要是经常进行撇削的话,就会产生更多的浮渣,而且耗用的焊料更多。浮渣还可能夹杂于波峰中,导致波峰的不稳定或湍流,因此要求对焊锡锅中的液体成份给予更多的维护。如果允许减少锡锅中焊料量的话,焊料表面的浮渣会进入泵中,这种现象很可能发生。有时,颗粒状焊点会夹杂浮渣。最初发现的浮渣,可能是由粗糙波峰所致,而且有可能堵塞泵。锡锅上应配备可调节的低容量焊料传感器和报警装置.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。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,从而实现了电子产品组装的高密度、高可靠、小型化、低成本,以及生产的自动化。这种小型化的元器件称为:SMY器件(或称SMC、片式器件)。将元件装配到印刷(或其它基板)上的工艺方法称为SMT工艺。相关的组装设备则称为SMT设备。SMT有何特点:
1、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%。
2、可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。
3、高频特性好。减少了电磁和射频干扰。
4、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。
为什么要用表面贴装技术(SMT)?
1、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
2、电子产品功能更完整,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。
3、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
4、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
5、电子科技革命势在必行,追逐国际潮流