SMT 通用技術

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1、技術通報SMT 通用技術篇1目 -1第一篇章- 概述1.1 麼是SMT1.2 SMT的特點1.3 SMT有關的技術組成1.4 麼是SMD1.5 麼是PCB第二篇章- SMT工藝程23目 -2第三篇章- 設計技術3.1 錫膏3.2 鋼板3.3 PCB定位3.4 刮刀3.5 PCB板3.6 印刷錫膏3.7 貼片3.8 回焊3.9 DIP件焊接3.10 清洗3.11 檢測目 -3第四篇章-典型案分析4.14.24.34.4吃錫錫珠錫橋開第五篇章-SMT檢驗及相關標準4第一篇章- 概述51.1麼是SMT?SMT（Surface Mounted Technology）中文意思是表面粘著（或貼裝）技術1.

2、2SMT的特點組裝密高、電子产品體積小、重轻 。(貼片元件的體積&重只有傳統插装元件的1/10左右,采用SMT后,電子产品體積缩小40%60%,重减轻60%80%)可靠性高、抗振能强。焊点缺陷低。高频特性好。减少電磁和射頻干扰。于實現自动化，提高生产效。(低成本30%50%.節材、能源、设备、人、時間等)61.3 SMT有關的技術組成1、電子元件、積體電的設計製造技術2、電子產品的電設計技術3、電板的製造技術4、自動貼裝設備的設計製造技術5、電裝配製造工藝技術6、裝配製造中使用的輔助材的開發生產技術781.4麼是SMD?SMD（Surface Mounted Devices）中文称表面組裝器件

3、封裝主要有片式晶體管和集成電等Chip - 片電阻, 電容等, 尺寸規格有(0201, 0402, 0603,0805, 1206, 1210, 2010等)SOT 晶體管,SOT23, SOT143, SOT89等Melf 圓柱形元件, 二極管, 電阻等SOIC 集成電, 尺寸規格(SOIC08, 14, 16, 18, 20, 24,28, 32)QFP 密腳距集成電PLCC 集成電, PLCC20, 28, 32, 44, 52, 68, 84BGA 球柵陣包裝集成電, 陣間距規格(1.27, 1.00,0.80)CSP 集成電, 元件邊長超過面芯片邊長的1.2倍, 陣間距上-核對號錫膏

4、保存-錫膏攪拌-刮刀壓-PCB的B面印焊膏貼片 -回焊接 - 目視檢驗 - PCB的A面印焊膏 - 貼片 -回焊接 - 目視檢驗 -插件 - 波峰焊（如插裝元件少，可使用手工焊接） - 清洗 - 檢測 - 裝箱/返修先貼後插，適用於SMD元件多於分元件的情況102.2SMT生產程示意圖BoardPattern designLand sizeLand shapeLand gapLandBase metalStencil designAperture sizeAperture shapeStencil sicknessKinds of solderParticle diameterPosition

5、al accuracyXY positional accuracyaccuracyPick-up attitudePlacement gapTemp. profileAir atmosphereN2 atmospherePre-fluxPlating（Au,Solder leveler etc）ViscosityThixotropyFlux rateChipShapeSizeScreen printerAccuracyFill in methodSolder separationCleaningElectrode112.3環境&設備需求一般，SMT間規定的溫為253,湿：相对湿：4570%RH

6、SMT程是送板系統-錫膏印刷機-高速機-泛用機-回焊-收板機12133 . 設計技術3.1錫膏3.1.1錫膏的組成电子工业正在向Pb free组装转变。焊膏和回的最具戲劇性的問題就是高的熔點，這就使得鉛材的平轉換的替代物很難被找到。到目前為止，最的無鉛焊膏配方包括錫，銀，鉍和鋅。有鉛錫膏合成份為Sn/Pb合錫膏的成份包含屬粉末 溶濟 助焊劑 抗垂劑 活性劑按重分屬粉末占85-92%按體積分屬粉末占50%其中屬粉末主要成份為錫和鉛， 比為63/37熔點為183 .提出最可的無鉛焊膏應該具有217到220的熔點。這一溫範圍相對傳統鉛錫共晶焊膏的183熔點，呈現出一個大的增加。一般錫膏的組成:90%

7、錫鉛合(或銀銅)球形顆4%助焊劑4%溶劑1%活化劑0.5 %水0.5 %其他添加劑(熱穩定劑助潤劑助劑等等)14無鉛焊錫比Sn/Ag/Cu=96.5/3.0/0.5,無鉛焊錫的熔點為 一般為217。錫膏中主要成份分為大部分：錫粉和助焊劑。錫膏中錫粉顆與Flux(助焊劑)的體積之比約為1:1， 重之比約為9:1。助焊劑在焊接中的主要作用是去除氧化物 破壞融錫表面張 防止再氧化。助焊劑在恆溫區開始揮發進化學清洗動作。153.1.2錫膏的管使用錫膏的基本原则是尽与空气少接触，越少越好。焊膏与空气长时间接触后，会造成焊膏氧化、助焊剂比成分失调。产生的后果是：焊膏出现硬皮、硬块、难熔并产生大锡球等。錫膏

8、的取用原則是先進先出 。錫膏是一種化學特性很活躍的物質,因此它對環境的要求是很嚴格,存贮温一般为0-10 ，濕為20%-21%的條件下有效期為6個月。16錫膏在開封使用時，須經過個重要的過程：回溫 攪拌。錫膏须在室温状态下自然回温4-6个小时 ,才可以開封。(開封24小時內必須使用完，否則做報廢處)至於有鉛和無鉛的攪拌:如果採用手動攪拌,一般採用的標準是:看攪拌後的錫膏用攪拌刀挑起向下,看其動性是否很好,如果動性好,會粘在攪拌刀上.這樣錫膏在使用中就會出現幹的現象.如果採用的是機器攪拌, 一般3-4分鐘即可以 .錫膏攪拌是為使庫存中產生物分或因使用回收造成屬含偏高通過攪拌還原（或減少影響程）而

9、做的。17攪拌後應儘縮短進入回焊的等待時間 , 以避免焊膏氧化基於焊膏的化學成分，焊膏製造商會給出達到最佳性能的最合適溫曲線的建議。錫膏攪拌機183.2鋼板3.2.1鋼板製做鋼板常的製作方法為化學蝕刻(etch)、激光(laser)割和電鑄成形(electroform) 。通常，當用於最緊的間距為0.025“以上的應用時，化學腐蝕(chem-etched)鋼板和其它技術同樣有效。當處0.020“以下的間距時，應該考慮激光割和電鑄成形的鋼板。193.2.2鋼板的相關:鋼板的厚的選擇鋼板的材質:常用的材質為銹鋼鋼板的光鋼板的平整鋼板的清潔鋼板的張鋼板的開口方式&尺寸&對稱性20鋼板的厚的選擇最大件

10、Pin腳吃錫爬升高最小件Pin腳吃錫爬升高Fin pitch-微小間距(IC)常用的鋼板厚為0.15mm(或0.12mm)当PCB上的Chip元器件尺寸为1608、1005(公制)、SMD的引脚间距为0.65和0.5mm(窄间距)时，锈钢板厚可选择0.15-0.12mm。般情况下，当PCB上的Ch中元器件尺寸为3216、2125(公制)、SMD的引脚间距在1.27lmm时，锈钢板厚可选择0.2mm。高密组装时，可选择0.1mm以下厚。21但是，通常在同一块PCB上既有1.27mm以上一般间距的元器件，也有窄间距元器件，1.27mm以上间距的元器件需要0.2mm厚，窄间距的元器件需要0.15-0

11、.1mm厚。这种情况下可根据PCB上多数元器件的的情况决定锈钢板厚，然后通过对个别元器件焊盘开口尺寸的扩大或缩小进调整焊膏的印。鋼板22鋼板的開口方式&尺寸&對稱性鋼板的開孔型式通常為 : 方形 三角形 圓形，星形，本形；一般鋼板開孔要比PCB PAD 小4um , 可以防止錫球之現象 .鋼板開孔過大，造成錫過多對稱性會，造成件吃錫後位置偏移233.2.3鋼板的作用鋼板的主要功能 :是帮助锡膏的沉积(deposition)。目的是将准确数的錫膏材转移到光板(bare PCB)上准确的位置。锡膏阻在鋼板上越少，沉积在电板上就越多。因此，当在印刷过程中某个东西出错的时候，第一个反应是去责备鋼板。可

12、是，应该记住，还有比鋼板重要的参数，可影响其性能。这些变包括印刷机、锡膏的颗大小和黏、刮刀的类型、材、硬、速和压、鋼板从PCB的分离(密封效果)、阻焊层的平面、和元件的平面性。243.3 PCB的定位方式PCB定位方式有真空定位機械孔定位雙邊夾定位及板邊定位；常用的MARK形有圓形，十字形 正方形，形，三角形，萬字形；Fiducial(基準點)：和電佈線圖合成一體的專用標25記，用於機器視覺，以找出佈線圖的方向和位置。3.4刮刀刮刀的磨损、压和硬决定印刷质刮刀的角刮刀角一般为45-60。角太大，产生焊膏图形饱满，角太小，产生焊膏图形沾污。刮刀的印刷速刮刀的水平刮刀的壓刮刀的材質(硬) ,常见有

13、两种刮板类型： 橡胶或聚氨酯(polyurethane)刮板 属刮Durometer(硬計)：測刮板刀片的橡膠或塑硬。263.5印刷錫膏3.5.1印刷錫膏的前置準備錫膏印刷時需要準備的材&工具:錫膏,攪拌刀,鋼板,擦拭紙,刮刀,無塵紙,清洗劑等.錫膏使用時必須從冰箱中取出回溫， 目的是讓藏的錫膏溫回常溫以印刷。如果回溫則在PCBA進Reflow之後 ,產生的為錫珠攪拌還原273.5.2印刷設備焊膏是由专用设备施加在焊盘上，其设备有：全自动印刷机、半自动印刷机、手动印刷台、半自动焊膏分配器等。283.5.3 印刷錫膏示意圖Print錫膏測厚儀是用Laser光測錫膏:印出之厚錫膏面積錫膏體積293

14、0自動印刷錫膏錫膏刮刀3.5.4印刷錫膏等的一般要求在一般情况下，焊盘上单位面积的焊膏应为0.8mg/2左右。对窄间距元器件，应为0.5mg/2左右。焊膏覆盖每个焊盘的面积应在75以上。采用免清洗技术时，要求焊膏全部位于焊盘上。焊膏印刷后，应无严重塌，边缘整齐，错位大于0.2，对窄间距元器件焊盘，错位大于0.1。基板表面允许被焊膏污染。焊膏的印刷与鋼板厚、开口尺寸成正比 。将适的焊膏均匀的施加在PCB的焊盘上，以保证贴片元器件与PCB相对应的焊盘在回焊接时，达到好的电氣连接，并具有足够的机械强。31PCB印刷錫膏後323.6貼片元器件准确的贴装到印好焊膏或贴片胶的PCB表面相应的位置333.6

15、.1常的貼片機種常的自動放置機有三種基本型態，接續式放置型續式放置型大移送式放置機Pick-and-place(取-貼裝設備)：一種可編程機器，有一個機械手臂，從自動供器取元件，移動到PCB上的一個定點，以正確的方向貼放於正確的位置。Placement equipment(貼裝設備)：結合高速和準確定位地將元件貼放於PCB的機器，分為三種型：SMD的大轉移、X/Y定位和在線轉移系統，可以組合以使元件適應電板設計。343.6.2貼片的組成&製作SMT設備程序時， 程序中包括五大部分， 此五部分為:PCB data ；定位Mark data-程式座標的設定；架Feeder data ；Feeder

16、 校正仪35吸嘴Nozzle data；件Part dataSMT件供方式常用的有:振動式供器盤供器卷帶式供器36常的SMT件包裝其卷帶式盤直徑為13寸， 寸常的帶寬為8mm的紙帶盤送間距為4mm .Feeder推速真空吸嘴Size(型號)吸嘴真空順暢性 , 吸嘴是否磨損吸嘴是否彎曲抓的穩定性Nozzle置件的速置件的穩定性置件的準確性定位Pin的高37置件置件的高/置件的壓同的機器有同的設置，像FUJI的機器是通過置件壓控制貼片的Panasonic的機器是通過置件高的設定控制貼片的，正常機器默認值為0.3m,可根據貼片的情況設置置件高。錫膏在貼片工藝的唯一作用是協助固定住貼片後的器件，使它會

17、在焊接前偏移原位。383.7回焊3.7.1常的回焊的種回焊的種:熱風式回焊氮氣回焊laser回焊紅外線回焊等393.7.2影響焊接的送傳送軌道傳輸系統各個溫區的溫的設定氣壓的設定氣體&氣體含的設定抽風氣方向&速&風影響曲線的形，其中最關鍵的是傳送帶速和每個區的溫設定 .正確的溫曲線將保證高品質的焊接錫點403.7.2.1送傳送軌道的傳輸系統合格的导轨系统设计，应该允许热膨胀，并且仍能维持导轨的平，以减少PCBA掉或被卡住的机。帶速決定機板在每個區所設定的溫下的持續時間总的加热通道长除以总的加热感温时间，即为准确的传输带速 如，当锡膏要求四分钟的加热时间，使用英尺加热通道长，计算为：6 英尺 4

18、 分钟 = 每分钟1.5 英尺 = 每分钟 18 英寸。413.7.2.2 Prefile的設定測Prefile的目的:透過呈現的溫曲線,解各個溫區的實際溫&焊接時間 , 提高产品的焊接质；溫曲線是施加於電裝配上的溫對時間的函每個區的溫設定影響PCB的溫上升速在開始作曲線步驟之前，需要下設備和輔助工具：溫曲線儀、熱電偶、將熱電偶附著於PCB的工具和錫膏表。測溫儀一般分為： 即時測溫儀，即時傳送溫/時間資和作出圖形 另一種測溫儀採樣儲存資，然後上載到電腦。 42測溫點的一般選擇方法:一個放置在所需熱容小的元器件（如0402，三極管等）二至三個放置在所需中等熱容的元器件（如QFP，BGA，CPU等

19、）二個放置在所需熱容大的元器件（發如H介面，遮罩蓋等）一般件耐溫：210240BGA、QFP耐溫：215230CONNECTOR耐溫：215230一般而言，PCB過時，由於受熱方式的緣因，PCB四周的溫比中央的高，其本身的溫又比IC的溫高，所以就目前測溫方式而言，我們一般應該選取PCB邊緣的IC，PCB中央的IC以及線檢反應最多問題的件進測。43選擇profile測試點的目的:为能正确的测炉温曲线.profil的測試點根據產品的複雜性及測溫儀的接口設定的。常用的測溫儀的接口有三個接口和個接口的。簡單的機種可測溫3-4個點.複雜的機種測試點最少必須製作5-6個測試點。熱電偶可用各種方法安裝到產品

20、或設備上:如高溫焊錫,Kapton膠帶,鋁膠帶和導電或導電溫膠.有幾種方法將熱電偶附著於PCB :用少的熱化合物(也叫熱導膏或熱油脂)斑點覆蓋住熱電偶探測頭，再用高溫膠帶(如Kapton)粘住 。用高溫膠 ，如氰基丙烯酸鹽粘合劑附着热电偶探測頭.44最好的方法是使用高溫焊錫如銀/錫合將熱電偶尖附著在PCB焊盤和相應的元件引腳或屬端之間。焊接示意圖45用膠帶或者焊接的方式將熱電偶附著於PCB 時一定要注意,熱電偶的探頭能交叉,一定要分開,否則測的溫就會準確.46重要的是要瞭解實際的區間溫一定就是該區的顯示溫。顯示溫只是代表區內熱敏電偶的溫，如果熱電偶越靠近加熱源，顯示的溫將相對比區間溫較高，熱電

21、偶越靠近PCB的直接通道，顯示的溫將越能反應區間溫。被使用在回焊接工藝中種常的溫曲線型: 浸潤（the soak profile） “帳篷型（the tent profile）浸潤溫曲線它使得裝配元件在正好低於焊液化點以下的溫上停一段時間，以獲得一個一致的元件溫。47“帳篷型溫曲線是一個續的溫斜坡，從元件進入回 開始直到達到期望的峰值溫。的溫區越多，越能使溫曲線的達到準確和接近設定。大多錫膏能用四個基本溫區成功回。卻產品在回焊中和加熱一樣重要。過長的液態時間和極端的峰值溫會引起產品和元器件的損壞。上想的曲線由四個部分或區間組成，前面三個區加熱、最後一個區卻。48上想的回曲線49預熱區，也叫斜坡

22、區用將PCB的溫從周圍環境溫提升到所須的活性溫。在這個區，產品的溫以超過每秒25C速續上升，溫升得太快會引起某些缺陷，如陶瓷電容的細微紋，而溫上升太慢，錫膏會感溫過，沒有足夠的時間使PCB達到活性溫。的預熱區一般占整個加熱通道長的2533%。無鉛技術的溫提高，正使焊端在預熱段造成多的氧化。如果錫膏的助焊劑能足，或是回溫曲線在清潔/除氧化段的工藝設置當的話，回時就可能出現焊接的問題。50活性區，有時叫做乾燥或浸濕區這個區一般占加熱通道的3350%有個功用:第一是，將PCB在相當穩定的溫下感溫，允許同品質的元件在溫上同質，減少它們的相當溫差。第二是，允許助焊劑活性化，揮發性的物質從錫膏中揮發。一般

23、普遍的活性溫範圍是120150C，如果活性區的溫設定太高，助焊劑沒有足夠的時間活性化，溫曲線的斜是一個向上遞增的斜。雖然有的錫膏製造商允許活性化期間一些溫的增加，但是想的曲線要求相當平穩的溫，這樣使得PCB的溫在活性區開始和結束時是相等的。51回區，有時叫做峰值區或最後升溫區。這個區的作用是將PCB裝配的溫從活性溫提高到所推薦的峰值溫。活性溫總是比合的熔點溫低一點，而峰值溫總是在熔點上。典型的峰值溫範圍是205230C，這個區的溫設定太高會使其溫升斜超過每秒25C，或達到回峰值溫比推薦的高。這種情況可能引起PCB的過分捲曲、脫層或燒損，並損害元件的完整性。52卻區想的卻區曲線應該是和回區曲線成

24、鏡像關係。越是靠近這種鏡像關係，焊點達到固態的結構越緊密，得到焊接點的品質越高，結合完整性越好。卻產品在回焊中和加熱一樣重要。過長的液態時間和極端的峰值溫會引起產品和元器件的損壞。53預熱足或過多的回曲線547.2Prefile的設定(8)活性區溫太高或太低55回太多或夠7.2Prefile的設定(9)56卻過快或夠7.2Prefile的設定(10)57一般回焊Profile各區的主要的工程目的:a.預熱區；工程目的：錫膏中溶劑揮發。b.均溫區；工程目的：助焊劑活化，去除氧化物；蒸發多餘水分。c.回焊區；工程目的：焊錫熔融。d.卻區；工程目的：合焊點形成，件腳與焊盤接為一體。SMT段因Refl

25、ow Profile設置當，可能造成件微的是預熱區 卻區。SMT段件端受熱均勻造成空焊 偏位墓碑；583.7.2.3氣壓的設定SMT設備一般使用的額定氣壓為5KG/cm2593.7.2.4氣體&氣體含的設定對氧化過程而言，高的無鉛焊接溫扮演一個催化劑的角色。氮氣焊接能夠減少熔錫的表面張，增加其潤濕性。也能防止預熱期間造成的氧化，可以獲得好的引腳焊錫爬升和產生光的焊點。一般氮氣 : 氧氣=79% : 21%我們知道，氧化層會使焊接困難、潤濕以及造成影響焊點壽命的虛焊。而氧化的程，除器件本身要有足夠的控制外，用戶的庫存條件和時間、加工前的處（如除濕烘烤）、以及焊接中預熱（或恒溫）階段所承受的熱能（

26、溫和時間）等等是決定因素。603.7.2.5抽風氣方向&速&風氣方向通常用對的方式 , 目的是將熱均勻分布 .風速分為高速 , 中速 , 底速613.7.3回焊後示意圖回焊之SMT半成品於出口時其焊接況是件固定於PCB上After reflow623.8 DIP件焊接焊接管控事項:錫絲鐵焊接的溫焊接的時間&焊接角剪腳的長633.9清洗清洗是用物作用、化学反应去除被清洗物表面的污染物、杂质的过程。无论是采用溶剂清洗或水清洗，要经过表面润湿、溶解、乳化作用、皂化作用等，并通过施加同方式的机械将污物从表面组装板表面剥离下来，然后漂洗或冲洗干净，最后吹干、烘干或自然干燥。643.10檢測检测：其作用是

27、对组装好的PCB板进焊接质和装配质的检测。照明条件 : 想的照为800LUX1200LUX,至少能低于300LUXSMT常之檢驗方法: 目視檢驗 X光檢驗 機器視覺檢驗目檢段無法確認則需依照：BOM MARK圖 ,客戶確認資 Sample 等作業檢測的设备有放大镜、显微镜、在线测试仪（ICT）、飞针测试仪、自动光学检测（AOI）、X-RAY检测系统、功能测试仪等。65检查内容有無銅(是否符合要求)元件有无遗元件有无贴错有无短有无空 , 虚焊有無錫球有無碑維修SMT件維修的工具有鐵 熱風拔取器 吸錫槍，鑷子鐵焊接的溫焊接的時間&焊接角664.典型案分析4.1吃錫4.2錫珠4.3錫橋4.4開67P

28、AD4.1 吃錫人腳 件 腳歪有物氧化腳彎材與件大小匹配氧化或銅噴錫足有物損傷邊對稱有小孔 表面內距 潔存儲管制當板邊位置有件PCB被圬 染長 短 一錫箔 破損受潮過使用周期PCB 平環境缺乏品質意撿板時間長鋼板未及時清洗手放散工作態件過保固期耗材重使用件形特殊件沾錫性差未先 先出 進勻 子 成分均 形 均內有雜質回溫時間夠保存條件佳錫溫高空氣中灰塵過大溼太大通風設備好新舊錫膏混用錫膏被抹掉手撥件鋼板印刷后檢驗夠仔細新員工操作夠熟件受潮件尺寸符無塵布起毛使用過久含 助 過 焊 大 子劑 徑件損壞周 過期 使用黏高膏吃錫溫曲線的測鋼板開口方式上規范角佳刮刀水平壓當印刷速過快精夠程足印刷厚錫膏印偏

29、 鋼板開口形舊錫膏的管制刮刀錫膏機鋼板材質PCB 的變形硬平佳間隙錫設脫模profile斜及時間設定錫膏選擇當鋼板擦拭方法對設計卻過快軌道速過快膛內有雜質溫區足張 足當表面磨損足定當開口 粗糙速鋼板 厚夠方法厚的選擇回焊氣壓足溫設定熱傳抽 風表面 光開口與PAD 符清潔鋼板阻開法正確鋼板當導方式坐標偏Clamp松動吸嘴彎曲Table松動Feeder置件偏移機器機器置件穩Nozzle Errorpartdata置件速過快真空暢694.2錫珠(Solder Balls)：4.2.1錫珠可能產生原因分析：錫膏過厚PCB葬污.油渍;絲印孔與焊盤對位，印刷確，使錫膏髒PCB錫膏在氧化環境中過多、吸空氣中

30、水份太多。加熱確，太慢並均勻。加熱速太快並預熱區間太長。錫膏幹得太快。助焊劑活性夠。太多顆小的錫粉。回過程中助焊劑揮發性適當。在特定的软熔处中,焊剂混入适当的挥发物预热断面時間太长4.2.1錫球的工藝認可標準是：當焊盤或印製導線的之間距為0.13mm時，錫珠直徑能超過0.13mm，或者在600mm平方範圍內能出現超過五個錫珠。704.3 錫橋(Bridging)：一般，造成錫橋的因素就是由於錫膏太稀，包括 錫膏內屬或固體含低、搖溶性低、錫膏容榨開，錫膏顆太大、助焊劑表面張太小。焊盤上太多錫膏，回溫峰值太高等。714.4 開(Open)：開產生的可能原因分析：1、錫膏夠。2、元件引腳的共面性夠。3、錫濕夠(夠熔化、動性好)，錫膏太稀引起錫失。4、引腳吸錫(象燈芯草一樣)或附近有線孔。引腳的共面性對密間距和超密間距引腳元件特別重要，一個解決方法是在焊盤上預先上錫。引腳吸錫可以通過放慢加熱速和底面加熱多、上面加熱少防止。也可以用一種浸濕速較慢、活性溫高的助焊劑或者用一種Sn/Pb同比的阻滯熔化的錫膏減少引腳吸錫。72The end.73