表面贴装工程简介.ppt

表面贴装工程 -关于 SMA的介绍 目 录 什么是 SMA？ SMT工艺流程 Screen Printer MOUNT REFLOW AOI ESD WAVE SOLDER SMT Tester SMA Clean SMT Inspection spec. SMA Introduce 什么是 SMA？ SMA(Surface Mount Assembly)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。 SMA Introduce SMA Introduce 什么是 SMA？ Surface mount Through-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 SMA Introduce SMT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 SMA Introduce B：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 SMA Introduce 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 SMA Introduce D：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 SMA Introduce Screen Printer Mount Reflow AOI SMT工艺流程 SMA Introduce Solder paste Squeegee Stencil Screen Printer STENCIL PRINTING Screen Printer 内部工作图 Screen Printer Screen Printer 的基本要素： Solder (又叫锡膏） 经验公式： 三球定律 至少有三个最大直径的锡珠能垂直排在模板的厚度方向上 至少有三个最大直径的锡珠能水平排在模板的最小孔的宽度方向上 单位： 锡珠使用米制（ Micron)度量，而模板厚度工业标准是美国的专用 单位 Thou.(1m=1*10-3mm,1thou=1*10-3inches,25mm1thou) 判断锡膏具有正确粘度的一种经济和实际的方法： 搅拌锡膏 30秒，挑起一些高出容器三，四英寸，锡膏自行下滴， 如果开始时象稠的糖浆一样滑落，然后分段断裂落下到容器内 为良好。反之，粘度较差。 SMA Introduce SMA Introduce Screen Printer 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/Pb Sn/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 SMA Introduce Squeegee(又叫刮板或刮刀） 菱形刮刀 拖裙形刮刀 聚乙烯材料 或类似材料 金属 10mm 45度角 Squeegee Stencil 菱形刮刀 Screen Printer 拖裙形刮刀 Squeegee Stencil 45-60度角 SMA Introduce Squeegee的压力设定： 第一步 ：在每 50mm的 Squeegee长度上施加 1kg的压力。 第二步 ：减少压力直到锡膏开始留在模板上刮不干净，在增加 1kg的压力 第三步 ：在锡膏刮不干净开始到挂班沉入丝孔内挖出锡膏之间 有 1-2kg的可接受范围即可达到好的印制效果。 Screen Printer Squeegee的硬度范围用颜色代号来区分： very soft 红色 soft 绿色 hard 蓝色 very hard 白色 SMA Introduce Stencil (又叫模板）： Stencil PCB Stencil的梯形开口 Screen Printer PCB Stencil Stencil的刀锋形开口 激光切割模板和电铸成行模板 化学蚀刻模板 SMA Introduce Screen Printer 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 纵横比 1.5： 1 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 纵横比 1： 1 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 纵横比 1： 1 模板 (Stencil)制造技术 : SMA Introduce Screen Printer 模板 (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（ 2%） 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 SMA Introduce Screen Printer 锡膏丝印缺陷分析 : 问题及原因 对 策 搭锡 BRIDGING 锡粉量少、粘度低、粒度大、室 温度、印膏太厚、放置压力太大 等。（通常当两焊垫之间有少许 印膏搭连，于高温熔焊时常会被 各垫上的主锡体所拉回去，一旦 无法拉回，将造成短路或锡球， 对细密间距都很危险）。 提高锡膏中金属成份比例（提高到 88 %以上）。 增加锡膏的粘度（ 70万 CPS以上 ） 减小锡粉的粒度（例如由 200目降到 300目） 降低环境的温度（降至 27OC以下） 降低所印锡膏的厚度（降至架空高度 SNAP-OFF，减低刮刀压力及速度） 加强印膏的精准度。 调整印膏的各种施工参数。 减轻零件放置所施加的压力。 调整预热及熔焊的温度曲线。 SMA Introduce 问题及原因 对 策 2.发生皮层 CURSTING 由于锡膏助焊剂中的活化剂太强 , 环境温度太高及铅量太多时 ,会 造成粒子外层上的氧化层被剥落 所致 . 3.膏量太多 EXCESSIVE PASTE 原因与 “ 搭桥 ” 相似 . 避免将锡膏暴露于湿气中 . 降低锡膏中的助焊剂的活性 . 降低金属中的铅含量 . 减少所印之锡膏厚度 提升印着的精准度 . 调整锡膏印刷的参数 . 锡膏丝印缺陷分析 : Screen Printer SMA Introduce 锡膏丝印缺陷分析 : Screen Printer 问题及原因 对 策 4.膏量不足 INSUFFICIENT PASTE 常在钢板印刷时发生 ,可能是网 布的丝径太粗 ,板膜太薄等原因 . 5.粘着力不足 POOR TACK RETENTION 环境温度高风速大 ,造成锡膏中 溶剂逸失太多 ,以及锡粉粒度太 大的问题 . 增加印膏厚度 ,如改变网布或板膜 等 . 提升印着的精准度 . 调整锡膏印刷的参数 . 消除溶剂逸失的条件 (如降低室温、 减少吹风等 ）。 降低金属含量的百分比。 降低锡膏粘度。 降低锡膏粒度。 调整锡膏粒度的分配。 SMA Introduce 锡膏丝印缺陷分析 : Screen Printer 问题及原因 对 策 6.坍塌 SLUMPING 原因与 “ 搭桥 ” 相似。 7.模糊 SMEARING 形成的原因与搭桥或坍塌 很 类似，但印刷施工不善的原因 居多，如压力太大、架空高度 不足等。 增加锡膏中的金属含量百分 比。 增加锡膏粘度。 降低锡膏粒度。 降低环境温度。 减少印膏的厚度。 减轻零件放置所施加的压力。 增加金属含量百分比。 增加锡膏粘度。 调整环境温度。 调整锡膏印刷的参数。 SMA Introduce Screen Printer 在 SMT中使用无铅焊料： 在前几个世纪，人们逐渐从 医学和化学上认识到了铅（ PB） 的毒性。而被限制使用。现在电 子装配业面临同样的问题，人们 关心的是：焊料合金中的铅是否 真正的威胁到人们的健康以及环 境的安全。答案不明确，但无铅 焊料已经在使用。欧洲委员会初 步计划在 2004年或 2008年强制执行。目前尚待批准，但是电子装配业还是 要为将来的变化作准备。 SMA Introduce 无铅锡膏熔化温度范围： Screen Printer 无铅焊锡化学成份 48Sn/52In 42Sn/58Bi 91Sn/9Zn 93.5Sn/3Sb/2Bi/1.5Cu 95.5Sn/3.5Ag/1Zn 93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu 99.3Sn/0.7Cu 95Sn/5Sb 65Sn/25Ag/10Sb 96.5Sn/3.5Ag 熔点范围 118 C 共熔 138 C 共熔 199 C 共熔 218 C 共熔 218221 C 209 212 C 227 C 232240 C 233 C 221 C 共熔 说 明 低熔点、昂贵、强度低 已制定、 Bi的可利用关注 渣多、潜在腐蚀性 高强度、很好的温度疲劳特性 高强度、好的温度疲劳特性 高强度、好的温度疲劳特性 高强度、高熔点 好的剪切强度和温度疲劳特性 摩托罗拉专利、高强度 高强度、高熔点 97Sn/2Cu/0.8Sb/0.2Ag 226228 C 高熔点 SMA Introduce Screen Printer 无铅焊接的问题和影响： 无铅焊接的问题 无铅焊接的影响 生产成本 元件和基板方面的开发 回流炉的性能问题 生产线上的品质标准 无铅焊料的应用问题 无铅焊料开发种类问题 无铅焊料对焊料的可靠性问题 最低成本超出 45%左右 高出传统焊料摄氏 40度 焊接温度提升 品质标准受到影响 稀有金属供应受限制 无铅焊料开发标准不统一 焊点的寿命缺乏足够的实验证明 SMA Introduce MOUNT 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 SMA Introduce MOUNT 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 SMA Introduce MOUNT 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 （ ceramic leaded chip carrier） 陶瓷密封带引线芯片载体 DIP（ dual -in-line package）双列直插封装 SOP（ small outline package）小尺寸封装 QFP(quad flat package) 四面引线扁平封装 BGA( ball grid array) 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 SMA Introduce 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 mm 1206 0805 0603 0402 0201 3.2 1.6 50 30 25 25 12 1.27 0.8 0.65 0.5 0.3 2.0 1.25 1.6 0.8 1.0 0.5 0.6 0.3 MOUNT SMA Introduce MOUNT 阻容元件识别方法 2 片式电阻 、 电容识别标记 电 阻 电 容 标印值 电阻值 标印值 电阻值 2R2 5R6 102 682 333 104 564 2.2 5.6 1K 6800 33K 100K 560K 0R5 010 110 471 332 223 513 0.5PF 1PF 11PF 470PF 3300PF 22000PF 51000PF SMA Introduce MOUNT IC第一脚的的辨认方法 OB36 HC08 1 13 24 12 厂标 型号 OB36 HC08 1 13 24 12 厂标 型号 OB36 HC08 1 13 24 12 厂标 型号 T93151 1 HC02A 1 13 24 12 厂标 型号 IC有缺口标志 以圆点作标识 以横杠作标识 以文字作标识 （ 正看 IC下排引脚的 左边第一个脚为 “ 1”） SMA Introduce MOUNT 常见 IC的封装方式 Categories Typical Sample (not to scale) Pin Counts Lead Pitches mm OKI Suffix New Suffix (New Products) Remarks DIP (Dual-in-line Package) 8, 14, 16,18, 20, 22, 24, 28, 32, 36, 40, 42, 48 2.54 RS RA 100mil pitch type SDIP (Skinny Dual-in-line Package) no image 20, 22 2.54 RS RC 100mil pitch type SDIP (Shrink Dual-in-line Package) 30, 42, 64 1.778 SS RB 70mil pitch type SMA Introduce MOUNT 常见 IC的封装方式 Categories Typical Sample (not to scale) Pin Counts Lead Pitches mm OKI Suffix New Suffix (New Products) Remarks DIP (Dual-in-line Package) 8, 14, 16,18, 20, 22, 24, 28, 32, 36, 40, 42, 48 2.54 RS RA 100mil pitch type SDIP (Skinny Dual-in-line Package) no image 20, 22 2.54 RS RC 100mil pitch type SDIP (Shrink Dual-in-line Package) 30, 42, 64 1.778 SS RB 70mil pitch type SMA Introduce MOUNT 常见 IC的封装方式 Categories Typical Sample (not to scale) Pin Counts Lead Pitches mm OKI Suffix New Suffix (New Products) Remarks DIP (Dual-in-line Package) 8, 14, 16,18, 20, 22, 24, 28, 32, 36, 40, 42, 48 2.54 RS RA 100mil pitch type SDIP (Skinny Dual-in-line Package) no image 20, 22 2.54 RS RC 100mil pitch type SDIP (Shrink Dual-in-line Package) 30, 42, 64 1.778 SS RB 70mil pitch type SMA Introduce MOUNT 检测项目 检测方法 元件：可焊性 润湿平衡实验，浸渍测试仪 引线共面性 光学平面检查, 0 . 1 0 m m 贴片机共面检查装置 使用性能 抽样检查 P C B ：尺寸, 外观检查阻焊膜质量 目检，专用量具 焊膜质量 翘曲，扭曲 热应力测试 可焊性 旋转浸渍测试，波峰焊料浸 渍测试焊料珠测试 阻焊膜完整性 热应力测试 材料：焊膏：金属百分含量 加热分离称重法 焊料球 再流焊 粘度 旋转式粘度计 粉末氧化均量 俄歇分析法 焊锡：金属污染量 原子吸附测试 助焊剂：活性 铜镜测试 浓度 比重计 变质 目测颜色 贴片胶：粘性 粘接强度试验 清洗剂：组成成分 气体包谱分析法 来料检测的主要内容 SMA Introduce MOUNT 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。 SMA Introduce MOUNT 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。 SMA Introduce MOUNT 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 24个真空吸嘴 (较早机型 )至 56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 0.080.10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。 SMA Introduce MOUNT 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。 SMA Introduce MOUNT 贴片机过程能力的验证： 第一步 ： 最初的 24小时的干循环，期间机器必须连续无误地工作。 第二步：要求元件准确地贴装在两个板上，每个板上包括 32个 140引脚的玻璃 心子元件。主板上有 6个全局基准点，用作机器贴装前和视觉测量系 统检验元件贴装精度的参照。贴装板的数量视乎被测试机器的特定头 和摄像机的配置而定 。 第三步：用所有四个贴装芯轴，在所有四个方向： 0 , 90 , 180 , 270 贴装元件。 一种用来验证贴装精度的方法使用了一种玻璃心子，它和一个 “ 完美的 ” 高引 脚数 QFP的焊盘镶印在一起，该 QFP是用来机器贴装的 (看引脚图 )。通过贴装一个 理想的元件，这里是 140引脚、 0.025”脚距的 QFP，摄像机和贴装芯轴两者的精度 都可被一致地测量到。除了特定的机器性能数据外，内在的可用性、生产能力和 可靠性的测量应该在多台机器的累积数据的基础上提供。 SMA Introduce MOUNT 贴片机过程能力的验证： 第四步：用测量系统扫描每个板，可得出任何偏移的完整列表。每个 140引 脚的玻璃心子包含两个圆形基准点，相对于元件对应角的引脚布 置精度为 0.0001”，用于计算 X、 Y和 q 旋转的偏移。所有 32个 贴片都通过系统测量，并计算出每个贴片的偏移。这个预定的参 数在 X和 Y方向为 0.003”， q 旋转方向为 0.2，机器对每个 元件贴装都必须保持。 第五步：为了通过最初的 “ 慢跑 ” ，贴装在板面各个位置的 32个元件都必须 满足四个测试规范：在运行时，任何贴装位置都不能超出 0.003” 或 0.2的规格。另外， X和 Y偏移的平均值不能超过 0.0015”， 它们的标准偏移量必须在 0.0006”范围内， q 的标准偏移量必须小 于或等于 0.047 ，其平均偏移量小于 0.06 ， Cpk(过程能力 指数 process capability index) 在所有三个量化区域都大于 1.50。 这转换成最小 4.5s 或最大允许大约每百万之 3.4个缺陷 (dpm, defects per million)。 SMA Introduce MOUNT 贴片机过程能力的验证： 3 = 2,700 DPM 4 = 60 DPM 5 = 0.6 DPM 6 = 0.002DPM 在今天的电子制造中，希望 cmk要大于 1.33，甚至还大得多。 1.33的 cmk也 显示已经达到 4 工艺能力。 6 的工艺能力，是今天经常看到的一个要求，意 味着 cmk必须至少为 2.66。在电子生产中， DPM的使用是有实际理由的，因为每 一个缺陷都产生成本。统计基数 3、 4、 5、 6 和相应的百万缺陷率 (DPM)之间的 关系如下： 在实际测试中还有专门的分析软件是 JMP专门用于数据分析，这样简化了 整个的过程，得到的数据减少了人为的错误。 SMA Introduce REFLOW 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） SMA Introduce REFLOW Time (BGA Bottom) 1-3 /Sec 200 Peak 225 5 60-90 Sec 140-170 60-120 Sec Preheat Dryout Reflow cooling 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： SMA Introduce REFLOW 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。 SMA Introduce REFLOW 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 60120秒，根据焊料的性质有所差异。 工艺分区： （二）保温区 SMA Introduce REFLOW 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 6090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： SMA Introduce REFLOW 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 SMA Introduce REFLOW 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： SMA Introduce REFLOW 几种焊接缺陷及其解决措施 回流焊中的锡球 回流焊中锡球形成的机理 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，随着印制板穿过回 流焊炉，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。 SMA Introduce 原因分析与控制方法 以下主要分析与相关工艺有关的原因及解决措施： 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。 REFLOW SMA Introduce c) 如果在贴片至回流焊的时间过长，则因焊膏中焊料粒子的氧化，焊剂 变质、活性降低，会导致焊膏不回流，焊球则会产生。选用工作寿命 长一些的焊膏（至少 4小时），则会减轻这种影响。 d) 另外，焊膏印错的印制板清洗不充分，使焊膏残留于印制板表面及通 孔中。回流焊之前，被贴放的元器件重新对准、贴放，使漏印焊膏变 形。这些也是造成焊球的原因。因此应加强操作者和工艺人员在生产 过程的责任心，严格遵照工艺要求和操作规程行生产，加强工艺过程 的质量控制。 REFLOW SMA Introduce REFLOW 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。 SMA Introduce REFLOW 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。 SMA Introduce b) 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。 REFLOW SMA Introduce REFLOW 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。 SMA Introduce 回流焊接缺陷分析 : REFLOW 1.吹孔 BLOWHOLES 焊点中（ SOLDER JOINT）所出 现的孔洞，大者称为吹孔，小 者叫做针孔，皆由膏体中的溶 剂或水分快速氧化所致。 调整预热温度，以赶走过多的 溶剂。 调整锡膏粘度。 提高锡膏中金属含量百分比。 问题及原因 对 策 2.空洞 VOIDS 是指焊点中的氧体在硬化前 未及时逸出所致，将使得焊 点的强度不足，将衍生而致 破裂。 调整预热使尽量赶走锡膏中 的氧体。 增加锡膏的粘度。 增加锡膏中金属含量百分比。 SMA Introduce 回流焊接缺陷分析 : REFLOW 问题及原因 对 策 3.零件移位及偏斜 MOVEMENT AND MISALIGNNENT 造成零件焊后移位的原因可 能有：锡膏印不准、厚度不 均、零件放置不当、热传不 均、焊垫或接脚之焊锡性不 良，助焊剂活性不足，焊垫 比接脚大的太多等，情况较 严重时甚至会形成碑立。 （ TOMBSTONING 或 MAMBATHAN EFFECT，或 DRAWBRIGING），尤以质轻的 小零件为甚。 改进零件的精准度。 改进零件放置的精准度。 调整预热及熔焊的参数。 改进零件或板子的焊锡性。 增强锡膏中助焊剂的活性。 改进零件及与焊垫之间的尺 寸比例。 不可使焊垫太大。 SMA Introduce 回流焊接缺陷分析 : REFLOW 问题及原因 对 策 4.缩锡 DEWETTING 零件脚或焊垫的焊锡性不佳。 5.焊点灰暗 DULL JINT 可能有金属杂质污染或给锡成 份不在共熔点，或冷却太慢， 使得表面不亮。 6.不沾锡 NON-WETTING 接脚或焊垫之焊锡性太差，或 助焊剂活性不足，或热量不足 所致。 改进电路板及零件之焊锡性。 增强锡膏中助焊剂之活性。 防止焊后装配板在冷却中发生 震动。 焊后加速板子的冷却率。 提高熔焊温度。 改进零件及板子的焊锡性。 增加助焊剂的活性。 SMA Introduce 回流焊接缺陷分析 : REFLOW 问题及原因 对 策 7.焊后断开 OPEN 常发生于 J型接脚与焊垫之间， 其主要原因是各脚的共面性 不好，以及接脚与焊垫之间 的热容量相差太多所致（焊 垫比接脚不容易加热及蓄 热）。 改进零件脚之共面性 增加印膏厚度，以克服共面性 之少许误差。 调整预热，以改善接脚与焊垫 之间的热差。 增加锡膏中助焊剂之活性。 减少焊热面积，接近与接脚在 受热上的差距。 调整熔焊方法。 改变合金成份（比如将 63/37 改成 10/90，令其熔融延后， 使焊垫也能及时达到所需的热 量）。 SMA Introduce AOI 自动光学检查 (AOI, Automated Optical Inspection) 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 . SMA Introduce 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 AOI AOI SMA Introduce AOI 检 查 与 人 工 检 查 的 比 较 人工检查 AOI检查 人 重要 辅助检查 时间 正常 正常 持续性 因人而异 好 可靠性 因人而异 较好 准确性 因人而异 误点率高 人 重要 辅助检查 时间 长 短 持续性 差 好 可靠性 差 较好 准确性 因人而异 误点率高 pcb四分区（每个工位负责检查板的四分之一） pcb18*20及千 个pad以下 pcb1/2w SMA Introduce SMT 检验标准 零件组装标准 -芯片状零件之对准度 (组件 Y方向 ) 理想狀況 (TARGET CONDITION) 1.片狀零件恰能座落在焊墊的中央 且未發生偏出，所有各金屬封頭 頭都能完全與焊墊接觸。 註：此標準適用於三面或五面之 晶片狀零件。 W W 103 SMA Introduce SMT 检验标准 零件组装标准 -芯片状零件之对准度 (组件 Y方向 ) 1.零件縱向偏移，但焊墊尚保有其 零件寬度的 20%以上。 2.金屬封頭縱向滑出焊墊，但仍蓋 住焊墊 5mil(0.13mm)以上。 允收狀況 (ACCEPTABLE CONDITION) 1/5W 103 SMA Introduce SMT 检验标准 零件组装标准 -芯片状零件之对准度 (组件 Y方向 ) 拒收狀況 (NONCONFORMING DEFECT) 1. 零件縱向偏移，焊墊未保有其 零件寬度的 20%。 2. 金屬封頭縱向滑出焊墊，蓋住 焊墊不足 5mil(0.13mm)。 5mil (0.13mm) 1/4D) 。 2. 组件端长 (长边 )突出焊垫的内侧 端部份大于组件金属电镀宽的 50%( 1/2T)。 1/2T 1/4D 1/4D SMA Introduce SMT 检验标准 零件組裝標準 - QFP零件腳面之對準度 1. 各接腳都能座落在各焊墊的 中央，而未發生偏滑。 W W 理想狀況 (TARGET CONDITION) SMA Introduce SMT 检验标准 零件組裝標準 - QFP零件腳面之對準度 1.各接腳已發生偏滑，所偏出焊 墊以外的接腳，尚未超過接腳 本身寬度的 1/3W。 允收狀況 (ACCEPTABLE CONDITION) 1/3W SMA Introduce SMT 检验标准 零件組裝標準 - QFP零件腳面之對準度 1.各接腳所偏滑出焊墊的寬度， 已超過腳寬的 1/3W。 拒收狀況 (NONCONFORMING DEFECT) 1/3W SMA Introduce SMT 检验标准 零件組裝標準 -QFP零件腳趾之對準度 1. 各接腳都能座落在各焊墊的 中央，而未發生偏滑。 W W 理想狀況 (TARGET CONDITION) SMA Introduce SMT 检验标准 零件組裝標準 -QFP零件腳趾之對準度 1. 各接腳已發生偏滑，所偏 出焊墊以外的接腳，尚未 超過焊墊外端外緣。 允收狀況 (ACCEPTABLE CONDITION) SMA Introduce SMT 检验标准 零件組裝標準 -QFP零件腳趾之對準度 1.各接腳焊墊外端外緣，已超過 焊墊外端外緣。 拒收狀況 (NONCONFORMING DEFECT) 已超過焊墊外端外緣 SMA Introduce SMT 检验标准 零件組裝標準 -QFP零件腳跟之對準度 1.各接腳都能座落在各焊墊 的中央，而未發生偏滑。 理想狀況 (TARGET CONDITION) W 2W SMA Introduce SMT 检验标准 零件組裝標準 -QFP零件腳跟之對準度 1.各接腳已發生偏滑，腳跟剩餘 焊墊的寬度，超過接腳本身寬 度 ( W)。 允收狀況 (ACCEPTABLE CONDITION) W W SMA Introduce SMT 检验标准 零件組裝標準 -QFP零件腳跟之對準度 1.各接腳所偏滑出，腳跟剩餘焊 墊的寬度 ，已小於腳寬 (W)。 拒收狀況 (NONCONFORMING DEFECT) W 1/2W)。 拒收狀況 (NONCONFORMING DEFECT) SMA Introduce SMT 检验标准 零件組裝標準 - QFP浮起允收狀況 1. 最大浮起高度是引線厚度 T 的兩倍。 T 2T QFP浮高允收狀況 SMA Introduce SMT 检验标准 零件組裝標準 J型零件 浮起允收狀況 1. 最大浮起高度是引線厚度 T 的兩倍 。 J型腳零件浮高允收狀況 2T T SMA Introduce SMT 检验标准 零件組裝標準 晶片状零件 浮起允收狀況 1.最大浮起高度是 0.5mm( 20mil )。 0.5mm ( 20mil) 晶片狀零件浮高允收狀況 SMA Introduce SMT 检验标准 焊點性標準 -QFP腳面焊點最小量 1.引線腳的側面 ,腳跟吃錫良好。 2.引線腳與板子銲墊間呈現凹面焊 錫帶。 3.引線腳的輪廓清楚可見。 理想狀況 (TARGET CONDITION) SMA Introduce SMT 检验标准 焊點性標準 -QFP腳面焊點最小量 1. 引線腳與板子銲墊間的焊錫，連 接很好且呈一凹面焊錫帶。 2. 錫少，連接很好且呈一凹面焊錫 帶。 3. 引線腳的底邊與板子焊墊間的銲 錫帶至少涵蓋引線腳的 95%。 允收狀況 (ACCEPTABLE CONDITION) SMA Introduce SMT 检验标准 焊點性標準 -QFP腳面焊點最小量 1. 引線腳的底邊和焊墊間未呈現凹 面銲錫帶。 2. 引線腳的底邊和板子焊墊間的焊 錫帶未涵蓋引線腳的 95%以上。 註：錫表面缺點 如退錫、不吃錫 、金屬外露、坑 .等 不超過 總焊接面積的 5% 拒收狀況 (NONCONFORMING DEFECT) SMA Introduce SMT 检验标准 焊點性標準 -QFP腳面焊點最 大 量 1. 引線腳的側面 ,腳跟吃錫良好。 2. 引線腳與板子銲墊間呈現凹面 焊錫帶。 3. 引線腳的輪廓清楚可見。 理想狀況 (TARGET CONDITION) SMA Introduce SMT 检验标准 焊點性標準 -QFP腳面焊點最 大 量 1. 引線腳與板子銲墊間的錫雖比 最好的標準少，但連接很好且 呈一凹面焊錫帶。 2. 引線腳的頂部與焊墊間呈現稍 凸的焊錫帶。 3. 引線腳的輪廓可見。 允收狀況 (ACCEPTABLE CONDITION) SMA Introduce SMT 检验标准 焊點性標準 -QFP腳面焊點最 大 量 1. 圓的凸焊錫帶延伸過引線腳的 頂部焊墊邊。 2. 引線腳的輪廓模糊不清。 註 1： 錫表面缺點 如退錫、不吃 錫、金屬外露、坑 .等 不 超過總焊接面積的 5%。 註 2：因使用氮氣爐時，會產生此 拒收不良狀況，則判定為允 收狀況。 拒收狀況 (NONCONFORMING DEFECT) SMA Introduce SMT 检验标准 焊點性標準 -QFP腳跟焊點最小量 1. 腳跟的焊錫帶延伸到引線上彎 處與下彎曲處間的中心點。 h T 理想狀況 (TARGET CONDITION) SMA Introduce SMT 检验标准 焊點性標準 -QFP腳跟焊點最小量 1. 腳跟的焊錫帶延伸到引線下 彎曲處的頂部 (h1/2T) 。 h 1/2T T 允收狀況 (ACCEPTABLE CONDITION) SMA Introduce SMT 检验标准 焊點性標準 -QFP腳跟焊點最小量 1. 腳跟的焊錫帶未延伸到引線 下彎曲處的頂部 (零件腳厚 度 1/2T， h1/2T )。 h1/2T T 拒收狀況 (NONCONFORMING DEFECT) SMA Introduce SMT 检验标准 焊點性標準 -QFP腳跟焊點最 大 量 1. 腳跟的焊錫帶延伸到引線上彎 曲處與下彎曲處間的中心點。 理想狀況 (TARGET CONDITION) SMA Introduce SMT 检验标准 焊點性標準 -QFP腳跟焊點最 大 量 1. 腳跟的焊錫帶延伸到引線上 彎曲處的底部 。 允收狀況 (ACCEPTABLE CONDITION) SMA Introduce SMT 检验标准 焊點性標準 -QFP腳跟焊點最 大 量 1. 腳跟的焊錫帶延伸到引線上 彎曲處底部的上方，延伸過 高，且沾錫角超過 90度，才 拒收。 註：錫表面缺點 如退錫、不 吃錫、金屬外露、坑 .等 不超過總焊接面積的 5% 沾錫角超過 90度 拒收狀況 (NONCONFORMING DEFECT) SMA Introduce SMT 检验标准 焊點性標準 -J型接腳零件之焊點最小量 1. 凹面焊錫帶存在於引線的 四側。 2. 焊帶延伸到引線彎曲處兩 側的頂部。 3. 引線的輪廓清楚可見。 4. 所有的錫點表面皆吃錫良 好。 理想狀況 (TARGET CONDITION) T SMA Introduce SMT 检验标准 焊點性標準 -J型接腳零件之焊點最小量 1. 焊錫帶存在於引線的三側。 2. 焊錫帶涵蓋引線彎曲處兩 側的 50%以上 (h1/2T) 。 允收狀況 (ACCEPTABLE CONDITION) h 1/2T SMA Introduce SMT 检验标准 焊點性標準 -J型接腳零件之焊點最小量 1. 焊錫帶存在於引線的三側以 下。 2. 焊錫帶涵蓋引線彎曲處兩側 的 50%以下 (h1/2T)。 註：錫表面缺點 如退錫、不 吃錫、金屬外露、坑 .等 不超過總焊接面積的 5% 拒收狀況 (NONCONFORMING DEFECT) h1/2T SMA Introduce SMT 检验标准 焊點性標準 -J型接腳零件之焊點最 大 量 1. 凹面焊錫帶存在於引線的 四側。 2. 焊錫帶延伸到引線彎曲處 兩側的頂部。 3. 引線的輪廓清楚可見。 4. 所有的錫點表面皆吃錫良 好。 理想狀況 (TARGET CONDITION) SMA Introduce SMT 检验标准 焊點性標準 -J型接腳零件之焊點最 大 量 1. 凹面焊錫帶延伸到引線彎 曲處的上方 ,但在組件本體 的下方。 2. 引線頂部的輪廓清楚可見。 允收狀況 (ACCEPTABLE CONDITION) SMA Introduce SMT 检验标准 焊點性標準 -J型接腳零件之焊點最 大 量 1. 焊錫帶接觸到組件本體。 2. 引線頂部的輪廓不清楚。 3. 錫突出焊墊邊。 註：錫表面缺點 如退錫、不 吃錫、金屬外露、坑 .等 不超過總焊接面積的 5% 拒收狀況 (NONCONFORMING DEFECT) SMA Introduce SMT 检验标准 焊點性標準 -晶片狀零件之最小焊點 (三面或五面焊點且高度 =1mm) 1. 焊錫帶是凹面並且從銲墊端 延伸到組件端的 2/3H以上。 2. 錫皆良好地附著於所有可焊 接面。 3. 焊錫帶完全涵蓋著組件端金 電鍍面。 理想狀況 (TARGET CONDITION) H SMA Introduce SMT 检验标准 焊點性標準 -晶片狀零件之最小焊點 (三面或五面焊點且高度 =1mm) 1. 焊錫帶延伸到組件端的 50% 以上。 2.