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深圳市鹰飞科技开发有限公司PCB SMT基础知识培训资料 品质部杨飞义2014 02 16技术咨询QQ 191671428 课程内容 培训对象品检员生产操作员工班组长 培训背景培训目的课程重点培训总结 课程内容 培训背景 公司目前已经导入ISO质量体系 体系要求全员参与 全体员工需积极参与各项培训 提升岗位技能 人员的变更 有法不依 执行不力 职责不明 奖惩制度模糊 流程不畅 与快速反应机制相违背 课程目标 通过对品检员 生产操作员及班组长的培训 使新 老员工弄清我司线路板基本制作流程 基本原理 以便更好控制生产 保证品质 使体系起到品质保证的功效 达到系统管理的目的 课程内容 前言 公司要求所有员工禁止裸手接触产品 必须佩戴手套或手指套 接触贴件后的产品需佩戴静电手环 品质方针 高效 务实 精益求精质量目标 出货合格率 95 客户投诉率 3次 月客户满意度 80分环境方针 遵守法规 节能降耗 污染预防 持续改进 课程内容 第一讲PCB基础知识部分一 基本术语 1 PCB PrintedCircuitBoard 中文名称为印制电路板 根据不同种方法的分类 可以将PCB板分为不同种类 但主要有二种分类方法 一是按照基材类型划分 PCB板分为柔性PCB板 FlexiblePrintedCircuitBoard 刚性PCB板 RPC 和刚柔结合PCB板 二是按照层数的划分 PCB板分为多层板 MLB 双面板 DSP 和单面板 SSB 课程内容 课程内容 2 FR 4 最常用的玻璃纤维布基环氧树脂板料 94HB 94VO 22F CEM 1 CEM 3 94HB 普通纸板 不防火 94V0 阻燃纸板 22F 单面半玻纤板 CEM 1 单面玻纤板 CEM 3 双面半玻纤板 FR 4 双面玻纤板 课程内容 3 高TG板材 Tg是指玻璃转化温度 即熔点 电路板必须耐燃 在一定温度下不能燃烧 只能软化 这时的温度点就叫做玻璃态转化温度 Tg点 指耐高温的板料 具有较高的玻璃化转变温度的板材 TG值 170 中等TG值150 170 一般Tg的板材为130 150 4 无卤素板材 即指不含卤素或卤素含量低于900PPM标准的板料 氟 F 氯 Cl 溴 Br 碘 I 砹 At 课程内容 5 RoHS指令六类有害物质 1 铅 Pb 焊料 玻璃 PVC稳定剂 2 汞 Hg 水银 温控器 传感器 开关和继电器 灯泡 3 镉 Cd 开关 弹簧 连接器 外壳和PCB 触头 电池 4 六价铬 Cr6 金属附腐蚀涂层 5 多溴联苯 PBB 阻燃剂 PCB 连接器 塑料外壳 6 多溴二苯醚 PBDE 阻燃剂 PCB 连接器 塑料外壳 课程内容 据欧盟WEEE RoHS指令要求 RoHS中对六种有害物规定的上限浓度 镉 小于100ppm铅 小于1000ppm钢合金中小于3500ppm铝合金中小于4000ppm铜合金中小于40000ppm汞 小于1000ppm六价铬 小于1000ppm 课程内容 6 黄料 UV 料可以防紫外线的 即UV阻挡型的FR 4的板料 7 白料 普通板材 不含UV料阻挡型的FR 4的板料 8 正片 线路经显影后表现为露铜 后工序生产时 漏铜的部分电锡 退掉油墨后进行蚀刻 将多余的铜蚀刻掉 再进行退锡 得到所需要的线路图 抗蚀层为锡层 9 负片 线路经显影后表现为干膜覆盖 后工序生产时 蚀刻液直接将未覆盖的铜层蚀刻掉 退膜后得到所需要的线路图 抗蚀层为干膜 课程内容 10 重氮片 温度22 26 湿度55 65 的恒温恒湿环境 1 区分菲林 底片 的母片 一般来讲母片为黑菲林又称为银盐片 主要用来复制工作片 黄片又称为重氮片 但工作片却不一定只有黄片 也有黑片做工作片 其主要是做高精密度HDI板或者为了节省开支在一次性的小批量线路板生产中使用 黄片是用于普通板及批量的普通线路板制造时使用 药膜面区分时黑片光面为药膜 黄片则相反 一般可以通过刮笔或刀片在菲林上刮一下可看出那一面为药膜面 复菲林 底片复制过程中 黑片的药膜面与重氮片的面膜相贴 然后用2 3级的能量进行曝光 再后用氨水进行显影 风干 课程内容 2 重氮片的成份与反应原理一 密度要求 生产上使用的重氮片一般也称其为工作片 重氮片是采用4mil或7milmylar涂布而成的 药面上则均匀涂有一薄层淡黄色感光化学品的分子层膜 8微米 因其中的主要成分为有机芳香族的偶氮化合物 故术语简称为重氮片 因薄膜中未含任何粒子 是一种分子级的感光反应重氮片 明区 0 15D暗区 4 0D 光密度 是指乳剂膜内还原出银粒的多少 即对光的阻挡能力 单位为 D 公式 D lg 入射光能量 透射光能量 课程内容 反应原理 当紫外线照射重氮片后 未曝光部分在接下来的显影过程 显影液浓度 0 8 1 2 碳酸钠 中把酸性稳定剂中和 并且触发了和染料偶合剂的化学作用 从而产生紫外线密度很高的彩色图像 得到曝光的重氮盐分子被UV光破坏了重氮化合物而分解为两重稳定的无色化合物 课程内容 12 背光试验 背光测试是指在沉完铜后 剪取板件上的孔 磨至孔径一半 孔对面磨至与孔接近 有孔的一边向上 开启下灯 通过透光情况判断沉铜效果 正常情况下厚铜9 5级 薄铜8级以上 13 磨痕实验 将光面铜板传送至两个下刷处停住 开动喷淋 下刷和摇摆开关 刷约20秒后停止不刷和摇摆 再将板传送至两个上刷处停止 开动上刷和摇摆开关 20秒后停止上刷和摇摆 将板子传送出来 检查两组上下刷的磨痕宽度是否均匀 且在10 20mm 最佳12 15mm 之间 课程内容 14 水膜实验 将磨过的光铜板垂直浸入水中3 5秒后拿出 垂直放置 用秒表记录水膜破裂时间T 若铜面表面水膜破裂时间T 15s 则磨板效果ok 否则磨板不到位 15 氯化铜实验 配制5 的氯化铜溶液 将显影后干燥的线路板放入溶液中浸泡30 60S 取出后观察铜面状况 若铜面变色 变黑 说明铜面干净 若铜面不变色 则说明显影不净 课程内容 16 侧蚀 发生在导线侧壁的蚀刻 侧蚀量 MIL 下线宽 上线宽 2 17 蚀刻因子 蚀刻因子 线路铜厚 侧蚀量 课程内容 18 检测项目硬度测试 4H的铅笔斜45度划下 使用7 5N力 推1 4英寸 阻焊面无划痕 附着力 用3M胶带的紧贴在阻焊面上 垂直用力拉起 无甩油现象 耐溶剂性 在室温下 分别耐异丙醇 丙酮 三氯乙烷浸泡1小时 阻焊膜未见异常 耐化学药品性 在10 H2S04中 室温浸泡1小时 在10 NaOH溶液中 室温浸泡30分钟 阻焊膜未见异常 课程内容 热冲击性 满足230 250 下的热风整平及在288 下焊锡锅中浮焊10秒钟以上 阻焊膜及板材未见异常 电气特性 包含耐电压 表面电阻 绝缘电阻 体积电阻等 需满足IPC标准要求 阻燃性 达到UL94V 0级 课程内容 19 单位换算1英尺 12英寸1inch 2 54cm 1000mil1mil 25 4um1mil 1000uin1um 40uin 有些公司称微英寸为麦u 其实是微英寸 1OZ 28 35克 平方英尺 35微米1mm 1000um 1000000nm 课程内容 一 PCB制造流程 板材检验开料钻孔沉铜线路丝印阻焊丝印蚀刻线路显影线路对位阻焊对位阻焊显影QC检验文字丝印 检验表面处理QC检验文字烤板成型终检出货 储存 课程内容 二 板材检验 1 板料的分类 a 按性质分 无卤板料和普通板料 b 按供应商分 南亚板料 生益板料 c 按厚度分 0 24 0 31MM 0 37 0 03mm 0 4 0 03mm 0 6 0 05mm等 2 品质检验项目 板厚 有卤 无卤的区分 ROHS检测 流胶量 TG值 凝胶时间等 课程内容 三 开料 流程说明 切料 就是将大张的板料按要求开成不同尺寸的生产板 以方便后工序生产 我司目前开料主要双面板 开料尺寸是 PNL板 346 9 207 45MM set板 192 45 51 95MM磨边 圆角 通告机械打磨去除开料时板边及板四边直角留下的玻璃纤维 以减少在后工序生产过程中擦花 划伤板面 造成品质隐患 烤板 通告烘烤去除水汽和有机挥发物 释放内应力 促进交联反应 增加板料尺寸稳定性 化学稳定性和机械强度 控制要点 A 板料 拼板尺寸 板厚 板料类型 铜箔厚度 B 操作 烤板时间 温度 叠板高度 150 4小时 课程内容 四 钻孔流程说明 利用钻咀的高速旋转和落速 在PCB板面加工出客户所需要的孔 线路板中的各种孔主要用于线路中元件面与焊接面以及层与层之间的导通 针脚的插装等 孔的种类 PTH NPTH VIA等 PTH孔 插件孔 能够导电 分布有规律 NPTH孔 固定孔 不能导电 分布有规律 VIA孔 仅仅为导电作用 分布无规律 控制要点 A 切削速度 转速 控制 B 叠板层数以及每轴叠板片数 常见问题 钻偏 孔大 孔小 多孔 少孔 孔未钻穿等 课程内容 五 沉铜流程说明沉铜的目的是使孔壁上通过化学反应而沉积一层0 3um 0 5um的铜 使孔壁具有导电性 通常也称作化学镀铜 孔化 沉铜原理络合铜离子 Cu2 L 得到电子而被还原为金属铜 通常是利用甲醛在强碱性环境中所具有的还原性并在Pd作用下而使Cu2 被还原成铜 0 pbCu2 2HCHO 40H Cu 2HC O Cu控制要点 A 各药水槽温度 浓度 B 板电 电流密度 电流大小 电流时间 课程内容 影响沉铜效果的因素 孔内粗糙 堵孔 油墨入孔 粉尘 孔未钻穿等 沉铜缸震动不足 药水缸浓度 药水缸杂质含量高等 常见问题 孔无铜 铜层起泡 铜厚不均匀 板面水印等 课程内容 流程操作 PlatedThroughHole 课程内容 六 线路 图形转移 流程说明 磨板粗化后的沉铜板 经干燥 贴上干膜后再贴上对应的线路菲林 用紫外线曝光 曝光后的干膜变硬 遇弱碱不能溶解 而未曝光的遇弱碱就会溶解掉 这样 所需要的线路图形就转移到铜面上来 线路图形转移对环境温湿度要求较高 一般要求 温度22 3 湿度55 10 以防止菲林的变形 对空气中的尘埃度要求较高 含尘量 1万级 控制要点 A 磨板 磨板速度2 5 3 2M min 水膜试验 烘干温度80 90 磨痕宽度 B 贴膜 贴膜速度 1 5 0 5m min 贴膜压力 5 0 5kg cm2 贴膜温度 110 10 出板温度 40 60 课程内容 C 曝光 对位精度 曝光能量 曝光尺 停留时间 D 显影 显影速度 2 5 3 2m min 显影温度 30 2 显影压力 1 4 2 0kg cm2 显影液浓度 Na2CO3浓度0 85 1 3 常见问题 线路开 短路 线路缺口 干膜碎 偏位 线幼等流程图 课程内容 七 蚀刻目的 将板面多余的铜蚀去 得到符合要求之图形分类 蚀刻一般分为酸性蚀刻和碱性蚀刻 酸性蚀刻 先在PCB外层需保留的铜箔上 也就是电路的图形部分上贴一层干膜 然后用化学方式将其余的铜箔腐蚀掉 蚀刻液呈酸性 我司所有做干膜的板均采用此工艺 碱性蚀刻 先在PCB外层需保留的铜箔上 也就是电路的图形部分上预镀一层铅锡抗蚀层 然后用化学方式将其余的铜箔腐蚀掉 蚀刻液呈碱性 我司电金板采用此工艺 反应原理为 Cu NH3 4Cl2 Cu 2Cu NH3 2Cl2Cu NH3 Cl 2NH4Cl 2NH4OH 1 2O2 2Cu NH3 4Cl2 3H2O蚀刻过程就是重复上述两个反应 控制要点 蚀刻速度 温度 48 52 压力 1 2 2 5kg cm2 常见问题 蚀刻不净 蚀刻过度 课程内容 八 阻焊 W F 工艺流程 课程内容 流程说明 阻焊 阻焊层作为一种保护层 涂覆在线路板不需要焊接的线路和基材上 防止焊接时线路间产生桥接 同时提供永久性的电气环境和抗化学保护层 另外也起到美化外观的作用 我司主要是采用丝网印制来完成 涂布阻焊 W F 方式 丝网印刷 帘式涂布 涂布机 静电喷涂 字符 在板面上印出白 红 黑等不同颜色的字符标记 为元件安装或今后维修等提供帮助 控制要点 磨板 磨板速度 水膜试验 烘干温度 磨痕宽度 丝印 油墨类型 油墨粘度 停留时间 课程内容 预烤 预考时间 温度 72 75 10 15Min 曝光 对位精度 曝光能量 曝光尺 停留时间 显影 显影速度 显影温度 显影压力 显影液浓度 丝印字符 网板目数 油墨类型 后烤 后烤温度 后烤时间 150 1H 常见问题 显影不净 显影过度 阻焊入孔 下油不均 文字不清 文字残缺等 课程内容 阻焊丝印 1 主要参数 油墨粘度 刮胶硬度 网纱目数 拉网斜度2 常见问题 不过油 油墨粘度高 刮胶硬度低或丝印压力小 网版垃圾等 塞孔 丝印压力过大 索纸频率不足 聚油 油墨丝印过厚 绿油粘度高 丝印后静量时间不足 3 预烤 将涂布层中之溶剂挥发 便于曝光时绿油不粘GII主要参数 预锔温度 预锔时间 72 75 10 15MIN 课程内容 阻焊曝光 目的 对绿油进行光固化 具体过程 当紫外线照射重氮片后 未曝光部分在接下来的显影过程 显影液浓度 0 8 1 2 碳酸钠 中把酸性稳定剂中和 并且触发了和染料偶合剂的化学作用 从而产生紫外线密度很高的彩色图像 得到曝光的重氮盐分子被UV光破坏了重氮化合物而分解为两重稳定的无色化合物 重要参数 曝光尺常见问题 背光渍 1 曝光能量高 降低 曝光能量2 板料问题 更换为UV料或黄料 菲林印 1 预热程度不足 增加预锔温度或时间 曝光不良 1 真空度不足 提高真空度2 菲林光密度不足 换用新菲林 暗区光密度 4 0D 课程内容 阻焊显影目的 将曝光之绿油留于板面 未曝光之绿油去除 主要参数 显影速度 显影温度 显影压力 药水浓度 常见问题 A 显影不净 1 预热过高 降低预热温度 缩短时间 2 显影不足 速度降低 药水浓度压力较高至规定值3 绿油丝印过薄 增加绿油丝印厚度 课程内容 B 显影过度 1 预热不足 增加预锔程度2 丝印过厚 降低绿油丝印厚度3 显影过分 增长率快显影速度 降低药水压力4 曝光能量低 升高曝光能量C 辘痕 开高曝光能量 降低药水温度D 绿油哑色 升高曝光能量 增加预热程度 课程内容 固化 后烤 目的 对阻焊 W F 进行热固化 主要参数 固化温度 固化时间 150 1H 主要问题 底铜氧化 1 油薄 丝印加厚2 炉温过高 QA测量 维修调校3 烘锔时间长 缩短烘锔时间甩油 烘锔时间不足 增加烘锔时间 课程内容 九 表面处理流程说明通过化学反应在铜表面沉积较薄一层镍金 金层具有稳定的化学和电器特性 镀层具有优良的可焊性 耐蚀性等特点 基本类型 沉金 电金 沉银 OSP 沉锡喷锡 热风平整 金手指等 沉金 通过化学反应在铜表面沉积较薄一层镍金 金层具有稳定的化学和电器特性 镀层具有优良的可焊性 耐蚀性等特点 课程内容 表面处理物质的基本特征 1 具有稳定的化学性 2 具有良好的导电性 3 具有良好的焊接性 4 具有较强的耐腐蚀性 课程内容 十 外型啤板 将拼板线路板用压力机冲压成客户所需尺寸外型的成品线路板 锣板 将拼板线路板用锣刀切割成客户所需尺寸外型的成品线路板 V Cut 在线路板上加工客户所需的 V型坑 便于客户安装使用线路板 斜边 将线路板之金手指加工成容易插接的斜面 常见问题 外型尺寸超公差 V槽深浅不一致等 课程内容 Why 为何 为什么要如此做 What 何事 做什么 准备什么 Where 何处 在何处进行最好 When 何时 什么时候开始 什么时候完成 Who 何人 谁去做 How 如何 如何做 Howmuch 成本如何 5W2H法 总结 PCB制程中各岗位员工重点关注事项1 开料工序 有卤 无卤板料的区分 板厚的区分 2 钻孔工序 钻咀的规格 板是否上反 孔的检测 是否出现多孔 少孔 孔未钻穿 粉尘堵孔等不良 3 净化车间 温湿度的管控 油墨的区分 有卤 无卤 颜色 菲林的检验 使用寿命记录 是否变形 擦花等 设备的保养 员工的穿戴规范 手指套 风淋门 防尘衣 帽等 首板的确认 4 外型工序 冲模的打磨保养 模具的标示 首板确认等 5 检验岗位 检验标准明确统一 规范操作 包括样板的对比 手指套的佩戴 板边取板 随机抽查产线流程品质状况等 课程内容 PCB基础知识部分结束 谢谢大家 课程内容 第二讲SMT基础知识部分基本术语 SMT surfacemountedtechnology 表面贴装技术 直接将表面黏着元器件贴装 焊接到印刷电路板表面规定位置上的组装技术 回流焊接 Reflowsoldering通过重新熔化预先分配到印刷电路板焊垫上的膏状锡膏 实现表面黏着组件端子或引脚与印刷电路板焊垫之间机械与电气连接 管芯 FET FieldEffectTransistor 又称场效应管 由多数载流子参与导电 也称为单极型晶体管 它属于电压控制型半导体器件 有3个极性 栅极 漏极 源极 课程内容 电容 电容的符号是C 是表征电容器容纳电荷本领的物理量 C S d S 4 kd 真空 Q U在国际单位制里 电容的单位是法拉 简称法 符号是F 常用的电容单位有毫法 mF 微法 F 纳法 nF 和皮法 pF 皮法又称微微法 等 换算关系是 1法拉 F 1000毫法 mF 1000000微法 F 1微法 F 1000纳法 nF 1000000皮法 pF 课程内容 电阻 符号R Resistance 表示导体对电流阻碍作用的大小 导体的电阻越大 表示导体对电流的阻碍作用越大 不同的导体 电阻一般不同 电阻是导体本身的一种特性 电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件 换算关系 K 千欧 M 兆欧 他们的关系是 1M 1000K 1K 1000 也就是一千进率 咪头 是将声音信号转换为电信号的能量转换器件 是和喇叭正好相反的一个器件 电 声 是声音设备的两个终端 咪头是输入 喇叭是输出 又名麦克风 话筒 传声器 培训课程 回流温度曲线 温度曲线是施加于电路装配上的温度对时间的函数 回流过程中在任何给定的时间上 代表PCB上一个特定点上的温度形成一条曲线 回流曲线由四个区组成 前面三个区加热 最后一个区冷却 培训课程 制程简介锡膏印刷 StencilPrinting 锡膏为表面黏着组件与PCB相互连接导通的连接材料 由印刷机的刮刀 squeegee 将锡膏经钢网上之开孔印至PCB的焊盘上 组件放置 ComponentPlacement 组件置放是整个SMT制程的主要关键技术及工作重心 由贴片机将需要贴装的元件准确放置在对应的线路板焊盘上 回流焊接 ReflowSoldering 回流焊接是将已置放表面黏着组件的PCB 经过回流炉先行预热以活化助焊剂 再提升其温度至设定值使锡膏熔化 组件脚与PCB的焊盘相连结 再经过降温冷却 使焊锡固化 即完成表面黏着组件与PCB的接合 课程内容 车间环境及生产注意事项一般来说 SMT车间规定的温度为25 3 锡膏印刷时 所需准备的材料及工具 锡膏 钢网 刮刀 擦拭纸 无尘纸 清洗剂 搅拌刀等 锡膏中主要成份分为两大部分 锡粉和助焊剂 助焊剂在焊接中的主要作用 去除氧化物 破坏融锡表面张力 防止再度氧化 锡膏在开封使用时 须经过两个重要过程 回温 搅拌 回温 常温下放置4小时 搅拌 搅拌机搅拌5分钟 无铅焊锡Sn Ag Cu96 5 3 0 0 5的熔点为217 课程内容 回焊炉Profile各区的名称及其主要功能 a 预热区 工程目的 锡膏中容剂挥发 b 均温区 工程目的 助焊剂活化 去除氧化物 蒸发多余水份 c 回焊区工程目的 焊锡熔融 d 冷却区 工程目的 合金焊点形成 零件脚与焊盘接为一体 课程内容 SMT生产过程中的常见品质问题1 立碑现象 即元器件出现立起或半立起的现象 产生原因 元件两边的润湿力不平衡 因而元件两端的力矩也不平衡 从而导致立碑现象的发生 焊盘的设计与布局不合理 温差过大 元件偏移等 2 桥联 连锡 现象 两个或多个焊盘的锡连接在一起 产生原因 锡膏过多 锡膏质量问题 金属含量 粘度等 3 虚焊 元器件与线路板焊盘之间分离或焊接不牢固 形成开路或间接性开路的现象 产生原因 元件焊脚氧化 线路板焊盘氧化 锡膏问题 助焊剂活性低 回流炉温度异常等 课程内容 SMT操作员工的职责要求 SMT整个生产流程周期短 因此要求各岗位员工必须规范操作 提升成品的一次合格率 减少报废 领料岗位 必须根据领料单领取物料 确认物料型号 规格 尤其针对同一物料型号 不同系列的物料 做好明显的标识 以便生产使用 刷锡岗位 首先确认锡膏的回温时间和搅拌时间 确认钢网的状态 型号 网孔是否有异物堵塞等 其次 网 板的定位 使用同型号的报废板来定位钢网的位置 再次 印刷过程中的自检 每刷好一片板 刷锡员需自检 确认是否有刷偏 漏刷锡膏等不良 定时对钢网以及载具进行清洁 课程内容 值机员岗位 首先确认贴片机的状态是否正常 其次对照生产流程卡确认所有物料是否与流程卡上的物料名称一一对应 并做好记录 出现任何异常 禁止生产 再次 在生产过程中 需对上料 换料做好记录 同时对生产出来的板进行检验 确认生产过程中是否出现异常 并做好各项记录 收板员岗位 及时收取炉内出来的板 按照不同型号进行放置并做好标记 放置出现卡板 混板等不良现象 检验员 根据生产流程卡 对每一款产品进行检验 确认实物 包括所贴各元件 是否与流程卡完全一致 对异常的产品进行修理或打报废处理 填写流程卡 做好检验 修理记录 课程内容 品质重任 人人参与 人人有责 品质无小事 贵在防微杜渐 持之以恒 本次培训结束 谢谢大家