【文章內(nèi)容簡介】 ................................ 錯誤 !未定義書簽。 SMT 生產(chǎn)線設(shè)備選型步驟 ................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 SMT 生產(chǎn)線設(shè)備選型注意事項 ..................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 附錄 SMT 在焊接中不良故障 .................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 一 .再流焊的工藝特點 .......................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 二 .影響再流焊質(zhì)量的原因分析 ............................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 三、 SMT 再流焊接中常見的焊接缺陷分析與預(yù)防對策 ......................................... 錯誤 !未定義書簽。 福建天音電子股份有限公司 SMT 實用工藝基礎(chǔ) 第一章 SMT 概述 SMT（表面組裝技術(shù)）是新一代電子組裝技術(shù)。經(jīng)過 20 世紀 80 年代和 90 年代的迅速發(fā)展，已進入成熟期。 SMT 已經(jīng)成為一個涉及面廣，內(nèi)容豐富，跨多學(xué)科的綜合性高新技術(shù)。最新幾年， SMT 又進入一個新的發(fā)展高潮，已經(jīng)成為電子組裝技術(shù)的主流。 概述 SMT 是無需對印制板鉆插裝孔，直接將處式元器件或適合于表面組裝的微型 元件器貼、焊到印制或其他基板表面規(guī)定位置上的裝聯(lián)技術(shù)。 由于各種片式元器件的幾何尺寸和占空間體積比插裝元器件小得多，這種組裝形式具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、耐振動、抗沖擊、高頻特性好和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。采用雙面貼裝時，組裝密度的 5 倍以左右，從而使印制板面積節(jié)約了 60％ 70％，重量減輕 90％以上。 SMT 在投資類電子產(chǎn)品、軍事裝備領(lǐng)域、計算機、通信設(shè)備、彩電調(diào)諧器、錄像機、攝像機及袖珍式高檔多波段收音機、隨身聽、傳呼機和手機等幾乎所有的電子產(chǎn)品生產(chǎn)中都得到廣泛應(yīng)用。 SMT 是電子裝聯(lián)技術(shù)的發(fā)展方向，已成為世界電子整 機組裝技術(shù)的主流。 SMT 是從厚、薄膜混合電路演變發(fā)展而來的。 美國是世界上 SMD 和 SMT 最早起源的國家，并一直重視在投資類電子產(chǎn)品和軍事裝備領(lǐng)域發(fā)揮 SMT 高組裝密度和高可靠性能方面的優(yōu)勢，具有很高的水平。 日本在 70 年代從美國引進 SMD 和 SMT 應(yīng)用在消費類電子產(chǎn)品領(lǐng)域，并投入世資大力加強基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)技術(shù)和推廣應(yīng)用方面的開發(fā)研究工作，從 80 年代中后期起加速了 SMT在產(chǎn)業(yè)電子設(shè)備領(lǐng)域中的全面推廣應(yīng)用，僅用四年時間使 SMT 在計算機和通信設(shè)備中的應(yīng)用數(shù)量增長了近 30％，在傳真機中增長 40％，使日本很快超過了美國 ，在 SMT 方面處于世界領(lǐng)先地位。 歐洲各國 SMT 的起步較晚，但他們重視發(fā)展并有較好的工業(yè)基礎(chǔ)，發(fā)展速度也很快，其發(fā)展水平和整機中 SMC/SMD 的使用效率僅次于日本和美國。 80 年代以來，新加坡、韓國、香港和臺灣省亞洲四小龍不惜投入巨資，紛紛引進先進技術(shù)，使 SMT 獲得較快的發(fā)展。 據(jù)飛利浦公司預(yù)測，到 2020 年全球范圍插裝元器件的使用率將由目前和 40％下降到10％，反之， SMC/SMD 將從 60％上升到 90％左右。 我國 SMT 的應(yīng)用起步于 80 年代初期，最初從美、日等國成套引進了 SMT 生產(chǎn)線用于彩電諧器生產(chǎn)。隨后應(yīng) 用于錄像機、攝像機及袖珍式高檔多波段收音機、隨身聽等生產(chǎn)中，近幾年在計算機、通信設(shè)備、航空航天電子產(chǎn)品中也逐漸得到應(yīng)用。 據(jù) 2020 年不完全統(tǒng)計，我國約有 40 多家企業(yè)從事 SMC/SMD 的生產(chǎn)，全國約有 300 多家引進了 SMT 生產(chǎn)線，不同程度的采用了 SMT。全國已引進 40005000 臺貼裝機。隨著改革 開放的深入以及加入 WTO，近兩年一些美、日、新加坡、臺商已將 SMT 加工廠搬到了中國，僅 20202020 一年就引進了 4000 余臺貼裝機。我國將成為 SMT 世界加工廠的基地。我國 SMT 發(fā)展前景是廣闊的。 SMT 總的 發(fā)展趨勢是：元器件越來越小、組裝密度越來越高、組裝難度也越來越大。最近幾年 SMT 又進入一個新的發(fā)展高潮。為了進一步適應(yīng)電子設(shè)備向短、小、輕、薄方向發(fā)展，福建天音電子股份有限公司 出現(xiàn)了 0210（ ＊ ）的 CHIP 元年、 BGA、 CSP、 FLIP、 CHIP、復(fù)合化片式元件等新型封裝元器件。由于 BGA 等元器件技術(shù)的發(fā)展，非 ODS 清洗和元鉛焊料的出現(xiàn)，引起了 SMT 設(shè)備、焊接材料、貼裝和焊接工藝的變化，推動電子組裝技術(shù)向更高階段發(fā)展。 SMT發(fā)展速度之快，的確令人驚訝，可以說，每年、每月、每天都有變化。 SMT 相關(guān)技術(shù) 一、元器件 1. SMC――片式元件向小、薄型發(fā)展。其尺寸從 1206（ ＊ ）向 0805（ ＊ ）－ 0603（ ＊ ）－ 0402（ ＊ ）－ 0201（ ＊ ）發(fā)展。 2. SMD――表面組裝器件向小型、薄型和窄引腳間距發(fā)展。引腳中心距從 向－ － 。 3. 出現(xiàn)了新的封裝形式 BGA（球柵陣列， ball grid arrag）、 CSP（ UBGA）和 FILP CHIP（倒裝芯片）。 由于 QFP（四 邊扁平封裝器件受 SMT 工藝的限制， 的引腳間距已經(jīng)是極限值。而 BGA 的引腳的球形的，均勻地分布在芯片的底部。 BGA 和 QFP 相比最突出的優(yōu)點首先是I/O 數(shù)的封裝面積比高，節(jié)省了 PCB 面積，提高了組裝密度。其次是引腳間距較大，有 、 和 ，組裝難度下降，加工窗口更大。例： 31mm *31mmR BGA 引腳間距為，有 400 個焊球（ I/O）；引腳間距為 時，有 900 個焊球（ I/O）。同樣是 31mm＊ 31mm的 QFP208，引腳間距為 ，只有 208 條引腳。 BGA 無論在性能和價格上都有競爭力，已經(jīng)在高（ I/O）數(shù)的器件封裝中起主導(dǎo)作用。 二、窄間距技術(shù)（ FPT）是 SMT 發(fā)展的必然趨勢 FPT 是指將引腳間距在 － SMD 和長＊寬小于等于 ＊ 的SMC 組裝在 PCB 上的技術(shù)。 由于計算機、通信、航空航天等電子技術(shù)飛速發(fā)燕尾服，促使半導(dǎo)體集成電路的集成度越來越高， SMC 越來越小， SMD 的引腳間距也越來越窄。目前， 和 引腳間距的 QFP 已成為工業(yè)和軍用電子裝備中的通信器件。 三、無鉛焊接技術(shù) 為了防止鉛 對環(huán)境和人體危害，元鉛焊接也迅速地被提到議事日程上，日本已研制出無鉛焊接并應(yīng)用到實際生產(chǎn)中，美國和歐洲也在加緊研究。由于目前無鉛焊接的焊接溫度較高，因此焊接設(shè)、 PCB 材料及焊盤表面鍍錫的工藝、元器件耐高溫性能及端頭電極工藝、再流焊與波峰焊接工藝等等一系列新技術(shù)有待研究和解決。 四、 SMT 主要設(shè)備發(fā)展情況 印刷機 由于新型 SMD 不斷出現(xiàn)、組裝密度的提高以及免清洗要求，印刷機的高密度、高精度福建天音電子股份有限公司 的提高以及多功能方向發(fā)展。目前印刷機大致分為三種檔次： （ 1）半自動印刷機 （ 2）半自動印刷機加視覺識別系統(tǒng)。 增加了 CCD 圖像識別，提高了印刷精度。 （ 3）全自動印刷機。全自動印刷機除了有自動識別系統(tǒng)外，還有自動更換漏印模板、清洗網(wǎng)板、對 QFP 器件進行 45 度角印刷、二維和三維檢查印刷結(jié)果（焊膏圖形）等功能。 目前又有 PLOWER FLOWER 軟料包（ DEK 擠壓式、 MINAMI 單向氣功式等）的成功開發(fā)與應(yīng)用。這種方法焊膏是密封式的，適合免清洗、元鉛焊接以及高密度、高速度印刷的要求。 貼片機 隨著 SMC 小型化、 SMD 多引腳窄間距化和復(fù)合式、組合式片式元器件、 BGA、 CSP、DCA（芯片直接貼裝技術(shù)）、以及表面組裝的 接插件等新型片式元器件的不斷出現(xiàn)，對貼裝技術(shù)的要求越來越高。近年來，各類自動化貼裝機正朝著高速、高精度和多功能方向發(fā)展。采用多貼裝頭、多吸嘴以及高分辨率視覺系統(tǒng)等先進技術(shù)，使貼裝速度和貼裝精度大大提高。 目前最高的貼裝速度可達到 ；高精度貼裝機的重復(fù)貼裝精度為。 多功能貼片機除了能貼裝 0201(*)元件外 ,還能貼裝 SOIC(小外型集成電路 )、 PLCC（塑料有引線芯片載體）、窄引線間距 QFP、 BGA 和 CSP 以及長接插件（ 150Mm長）等 SMD/SMC 的能力。 此外，現(xiàn)代的貼片機在傳動結(jié)構(gòu)（ Y 軸方向由單絲械向雙絲杠發(fā)展）；元件的對中方式（由機械向激光向全視覺發(fā)展）；圖像識別（采用高分辨 CCD）； BGA 和 CSP 的貼裝（采用反射加直射鏡技術(shù)）；采用鑄鐵機架以減少振動，提高精度，減少磨損；以及增強計算機功能等方面都采用了許多新技術(shù)，使操作更加簡便、迅速、直觀和易掌握。 再流焊爐 再流焊爐主要有熱板式、紅外、熱風(fēng)、紅外＋熱風(fēng)和氣相焊等形式。 再流焊熱傳導(dǎo)方式主要有輻射和對流兩種方式。 輻射傳導(dǎo)――主要有紅外爐。其優(yōu)點是熱效率高，溫度 陡度大，易控制溫度曲線，雙面焊接時 PCB 上、下溫度易控制。其缺點是溫度不均勻；在同一塊 PCB 上由于器件的顏色和大小不同、其溫度就不同。為了使深顏色和大體積的元器件達到焊接溫度、必須提高焊接溫度，容易造成焊接不良和損壞元器件等缺陷。 對流傳導(dǎo)――主要有熱風(fēng)爐。其優(yōu)點是溫度均勻、焊接質(zhì)量好。缺點是 PCB 上、上溫差以及沿焊接長度方向的溫度梯度不易控制。 （ 1）目前再流焊傾向采用熱風(fēng)小對流方式，在爐子下面采用制冷手段，以保護爐子上、下和長度方向的溫度梯度，從而達到工藝曲線的要求。 （ 2）是否需要充 N2選擇（基于免清 洗要求提出的） 充 N2 的主要作用是防止高溫下二次氧化，達到提高可焊性的目的。對于什么樣的產(chǎn)品需要充 N2，目前還有爭議。總的看起來，無鉛焊接，以及高密度，特別是引腳中心距為 以下的焊接過程有必要用 N2，否則沒有太大必要。另外，如果 N2 純度低（如普通 20PPN）效果不明顯，因此要求 N2純度為 100PPN。 蒸 蒸汽焊爐有再次興起的趨勢。特別是對電性能要求極高的軍品。 常用基本術(shù)語 SMT――表面組裝技術(shù)； PCB――印制電路板； SMA――表面組裝 組件； SMC\SMD――片式元件片 /片式器件 FPT――窄間距技術(shù)。 FPT 是指將引腳間距在 － 之間的 SMD 和長乘寬小福建天音電子股份有限公司 于等于 * SMC 組裝在 PCB 上的技術(shù)。 MELF――園柱形元器件 SOP――羽翼形小外形塑料封裝； SOJ―― J 形小外形塑料封裝； TSOP――薄形小小外塑料封裝； PLCC――塑料有引線（ J 形）芯片載體； QFP――四邊扁平封裝器件； PQFP――帶角耳的四邊扁平封裝器件； BGA――球柵陣列（ ball grid array） 。 DCA――芯片直接 貼裝技術(shù)； CSP――芯片級封裝（引腳也在器件底下，外形與 BGA 相同，封裝尺寸 BGA 小。芯片封裝尺寸與芯片面積比 ≦ 稱為 CSP）； THC――通孔插裝元器件。 第二章 SMT 工藝概述 SMT 工藝分類 一、按焊接方式，可分為再流焊和波峰焊兩種類型 再流焊工藝――先將微量的錫鉛（ SN/PB）焊膏施加到印制板的焊盤上，再將片式元器件貼放在印刷板表面規(guī)定的位置上，最后將貼裝好元器件的印制板放以再流焊設(shè)備的傳送帶上，從爐子入口到出口（大約 56 分鐘）完成干燥、預(yù)熱、熔化、冷卻全部焊接過程。 波峰焊工藝―― 先將微量的貼片膠（絕緣粘接膠）施加到印制板的元器件底部或連忙緣位置上，再將片式元器件貼放在印制表面規(guī)定的位置上，并進行膠固化。片式元器件被牢固地粘接在印制板的焊接面，然后插裝分立元器件，最后對片式元器件與插裝元器件同時進行波峰焊接。 二、按組裝方式，可分為全表面組裝、單面混裝、雙面混裝三種方式（見表 21） 組裝方式 示意圖 電路基板 元器件 特征 全 表 面 組 裝 單面表面組裝 單面 PCB陶瓷基板 表面組裝元器件 工藝簡單、適用于小型、薄型簡單電路 雙面表面組裝 雙面 PCB陶瓷基板 表面組 裝元器件 高密度組裝、薄型化 福建天音電子股份有限公司 單 面 混 裝 SMD 和THC 都在A 面 雙面 PCB 表面組裝元器件和通孔插裝元器件 一般采用先貼后插，工藝簡單 THC 在 A面 SMD 在B 面 單面 PCB 表面組裝元器件和通孔插裝元器件 PCB 成本低，工藝簡單，先貼后插如采用先插后貼，工藝復(fù)雜。