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SMT 员工培训手册


康博电子 SMT 员工培训手册

上册 SMT 基础知识

目录 一、 二、 三、 四、 五、 六、

SMT 简介 SMT 工艺介绍 元器件知识 SMT 辅助材料 SMT 质量标准 安全及防静电常识

下册 岗位基础培训
目录 一、 二、 三、 四、 五、 六、 检验员 印刷操作员 贴片机

操作员 技术员/工程师 IPQC人员 QA人员

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第一章 SMT 简 介
SMT 是 Surface mount technology 的简写,意为表面贴装技术。 亦即是无需对 PCB 钻插装孔而直接将元器件贴焊到 PCB 表面规定位置上的装联 技术。 从上面的定义上,我们知道 SMT 是从传统的穿孔插装技术(THT)发展起来的, 但又区别于传统的 THT。那么,SMT 与 THT 比较它有什么优点呢?下面就是其最为突 出的优点: 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、抗振能力强。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。 采用表面贴装技 术(SMT)是电子产品业的趋势 我们知道了 SMT 的优点,就要利用这些优点来为我们服务,而且随着电子产品 的 微型化使得 THT 无法适应产品的工艺要求。因此,SMT 是电子装联技术的发展趋 势。其表现在: 电子产品追求小型化,使得以前使用的穿孔插件元件已无法适应其要求。 电子产品功能更完整,所采用的集成电路(IC)因功能强大使引脚众多,已无法做 成 传统的穿孔元件,特别是大规模、高集成 IC,不得不采用表面贴片元件的封装。 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。 电子产品的高性能及更高装联精度要求。 电子科技革命势在必行,追逐国际潮流。 SMT 有关的技术组成 SMT 从 70 年代发展起来,到 90 年代广泛应用的电子装联技术。由于其涉及多 学科领域,使其在发展初其较为缓慢,随着各学科领域的协调发展,SMT 在 90 年代 得到讯速发展和普及,预计在 21 世纪 SMT 将成为电子装联技术的主流。下面是 SMT 相关学科技术。 ? 电子元件、集成电路的设计制造技术 ? 电子产品的电路设计技术 ? 电路板的制造技术 ? 自动贴装设备的设计制造技术 ? 电路装配制造工艺技术 ? 装配制造中使用的辅助材料的开发生产技术

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第二章 SMT 工艺介绍
SMT 工艺名词术语
1、表面贴装组件(SMA)(surface mount assemblys)采用表面贴装技术完成装联 的PCBA组装件。 2、回流焊(reflow soldering)通过熔化预先分配到 PCB 焊盘上的焊膏,实现表面 贴装元器件与 PCB 焊盘的连接。 3、波峰焊(wave soldering) 将溶化的焊料,经专用设备喷流成设计要求的焊料波 峰,使预先装有电子元器件的PCB 通过焊料波峰,实现元器与 PCB 焊盘这间的连接。 4、细间距 (fine pitch) 小于 0.5mm 引脚间距 5、引脚共面性 (lead coplanarity ) 指表面贴装元器件引脚垂直高度偏差,即 引脚的最高脚底与最低引脚底形成的平面 这间的垂直距离。其值一般不大于 0.1mm。 6、焊膏 ( solder paste ) 由粉末状焊料合金、焊剂和一些起粘性作用及其他 作用的添加剂混合成具有一定粘 度和良好触变性的焊料膏。 7、固化 ( curing ) 在一定的温度、时间条件下,加热贴装了元器件的贴片胶, 以使元器件与 PCB 板暂时固定在一起的工艺过程。 8、贴片胶 或称红胶 (adhesives)(SMA) 固化前具有一定的初粘度有外形,固 化后具有足够的粘接强度的胶体。 9、点胶 ( dispensing ) 表面贴装时,往 PCB 上施加贴片胶的工艺过程。 10、 点胶机 ( dispenser ) 能完成点胶操作的设备。 11、 贴装 ( pick and place ) 将表面贴装元器件从供料器中拾取并贴放到 PCB 规定位置上的操作。 12、 贴片机 ( placement equipment ) 完成表面贴片装元器件贴片装功能的 专用工艺设备。 13、 高速贴片机 ( high placement equipment ) 贴装速度大于 2 万点/小时 的贴片机。 14、 多功能贴片机 ( multi-function placement equipment ) 用于贴装体形 较大、引线间距较小的表面贴装器伯,要求较高贴装精度的贴片机。 15、 热风回流焊 ( hot air reflow soldering ) 以强制循环流动的热气流 进行加热的回流焊。 16、 贴片检验 ( placement inspection ) 贴片时或完成后,对于有否漏贴、错 位、贴错、元器件损坏等情况进行的质量检验。 17、 钢网印刷 ( metal stencil printing ) 使用不锈钢漏板将焊锡膏印到 PCB 焊盘上的印刷工艺过程。 18、 印刷机 ( printer) 在 SMT 中,用于钢网印刷的专用设备。 19、 炉后检验 ( inspection after soldering ) 对贴片完成后经回流炉焊接 或固化的PCBA 的质量检验。 20、 炉前检验 (inspection before soldering ) 贴片完成后在回流炉焊接或固 化前作贴片质量检验。 21、 返修 ( reworking ) 为去除 PCBA 的局部缺陷而进行的修复过程。 22、 返修工作台 ( rework station )能对有质量缺陷的 PCBA 进行返修的专用 设备。

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表面贴装方法分类
根据 SMT 的工艺制程不同,把 SMT 分为点胶制程(波峰焊)和锡膏制程(回流焊)。 它们的主要区别为: 1.贴片前的工艺不同,前者使用贴片胶,后者使用焊锡胶。 2.贴片后的工艺不同,前者过回流炉只起固定作用、还须过波峰焊,后者过回流 炉起焊接作用。 根据 SMT 的工艺过程则可把其分为以下几种类型。 第一类 只采用表面贴装元件的装配 IA 只有表面贴装的单面装配工序: 丝印锡膏=>贴装元件=>回流焊接 IB 只有表面贴装的双面装配工序: 丝印锡膏=>贴装元件=>回流焊接=>反面=>丝 印锡膏=>贴装元件=>回流焊接 第二类 一面采用表面贴装元件和另一面采用表面贴元件与穿孔元件混合的装配 工序: 丝印锡膏(顶面)=>贴装元件=>回流焊接=>反面=>点胶(底面)=>贴装元件=> 烘干胶=>反面=>插元件=>波峰焊接 第三类 顶面采用穿孔元件, 底面采用表面贴装元件的装配 工序: 点胶=>贴装元件=>烘干胶=>反面=>插元件=>波峰焊接

SMT 的工艺流程
领 PCB、贴片元件 => 贴片程式录入、道轨调节、炉温设置 => 上料 =>上 PCB => 点胶(印刷)=> 贴片=> 检查 => 固化(回流焊)=> 检查 => 包装 => 抽检=> 入库 修理

各工序的工艺要求与特点:
1. 生产前准备 ? 清楚产品的型号、PCB 的版本号、生产数量与批号。 ? 清楚元器件的数量、规格、代用料。 ? 锡膏/胶水及时回温。 ? 清楚贴片程式的名称。 ? 有清晰的料站表。 ? 有生产作业指导书、及清楚指导书内容。 ? 清楚BOM表的版本,临时工程变更的内容。 2.转机型时要求 ? 确认机器程式正确。 ? 确认每一个 Feeder 位的元器件与料站表或程式的站位元件相对应。 ? 确认所有轨道宽度和定位针在正确位置。 ? 确认所有 Feeder 正确、牢固地安装与料台上。 ? 确认所有 Feeder 的送料间距是否正确。 ? 确认机器上板与下板是非顺畅。 ? 检查点胶量及大小、高度、位置是否适合。 ? 检查印刷锡膏量、高度、位置是否适合。 ? 检查贴片元件及位置是否正确。 ? 检查固化或回流后是否产生不良。
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3.

点胶

点胶工艺主要用于引线元件通孔插装(THT)与表面贴装(SMT)共存的贴插混装 工艺。在整个生产工艺流程(见下)中,我们可以看到,印刷电路板(PCB)其中一面 元件从开始进行点胶固化后,到了最后才能进行波峰焊焊接,这期间间隔时间较长, 而且进行其他工艺较多,元件的固化就显得尤为重要。 PCB点胶B面=> 贴片B面 => 回流固化 => 锡膏印刷A面 => 贴片A面 => 回流焊接 => 自动插装AI => 人工流水插装 => 波峰焊B面 点胶过程中的工艺控制。生产中易出现以下工艺缺陷:胶点大小不合格、拉丝、 胶水浸染焊盘、固化强度不好易掉片等。因此进行点胶各项技术工艺参数的控制是解 决问题的办法。 3.1 点胶量的大小 根据工作经验,胶点直径的大小应为焊盘间距的一半,贴片后胶点直径应为点胶 胶点直径的 1.5 倍。这样就可以保证有充足的胶水来粘结元件又避免过多胶水浸染焊 盘。点胶量多少由点胶时间长短及点胶量来决定(丝印胶工艺由模板开孔、厚度及印刷 参数确定),实际中应根据生产情况(室温、胶水的粘性等)选择点胶参数。 3.2 胶水温度 一般环氧树脂胶水应保存在0-5℃的冰箱中,使用时应提前 2 小时拿出,使胶水 充分与工作温度相符合。胶水的使用温度应为 23℃-25℃;环境温度对胶水的粘度影 响很大,温度过低则会胶点变小,出现拉丝现象。环境温度相差5℃,会造成多达50% 点胶量变化。因而对于环境温度应加以控制。同时环境的温度也应该给予保证,湿度 小胶点易变干,影响粘结力。 3.3 胶水的粘度 胶的粘度直接影响点胶的质量。粘度大,则胶点会变小,甚至拉丝;粘度小,胶 点会变大,进而可能渗染焊盘。点胶过程中,应对不同粘度的胶水,选取合理的压力 和点胶速度。 3.4 固化温度曲线

对于胶水的固化,一般生产厂家已给出温度曲线。在实际应尽可能采用较高温度 来固化,使胶水固化后有足够强度。 3.5 气泡 胶水一定不能有气泡。一个小小气泡就会造成许多焊盘没有胶水。 对于以上各参数的调整,应按由点及面的方式,任何一个参数的变化都会影响到 其他方面,同时缺陷的产生,可能是多个方面所造成的,应对可能 的因素逐项检查, 进而排除。总之,在生产中应该按照实际情况来调整各参数,既要保证生产质量,又 能提高生产效率
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4.印刷 印刷前检查 ? PCB外观,翘曲,阻焊膜(绿油),焊盘氧化等 ? 使用的锡膏/胶水型号正确,回温时间足够 ? 模板安装,PCB定位符合要求 在表面贴装装配的回流焊接中,锡膏用于表面贴装元件的引脚或端子与焊盘之间 的连接,有许多变量,如锡膏、丝印机、锡膏应用方法和印刷工艺过程。在印刷锡膏 的过程中, 基板放在工作台上,机械地或真空夹紧定位,用定位销或视觉来对准,用 模板(stencil) 进行锡膏印刷。 在模板锡膏印刷过程中,印刷机是达到所希望的印刷品质的关键。在印刷过程中, 锡膏是自动分配的,印刷刮板向下压在模板上,使模板底面接触到电路板顶面。当刮 板走过整个图形区域长度时,锡膏通过模板/丝网上的开孔印刷到焊盘上。在锡膏已经 沉积之后,丝网在刮板之后马上脱开(snap off),回到原地。这个间隔或脱开距离是 设备设计所定的,大约 0.020"~0.040"。 脱开距离与刮板压力是两个达到良好印刷品质的与设备有关的重要变量。 如果没 有脱开,这个过程叫接触(on-contact)印刷。当使用全金属模板和刮刀时,使用接触 印刷。非接触(off-contact)印刷用于柔性的金属丝网。 在锡膏丝印中有三个关键的要素, 我们叫做三个S: Solder paste(锡膏), Stencils (模板),和 Squeegees(丝印刮板)。三个要素的正确结合是持续的丝印品质关键所在。 刮板(squeegee) 刮板作用,在印刷时,使刮板将锡膏在前面滚动,使其流入模板孔内,然后刮去 多余锡膏,在 PCB 焊盘上留下与模板一样厚的锡膏。 常见有两种刮板类型:橡胶或聚氨酯(polyurethane)刮板和金属刮板。金属刮板 由不锈钢或黄铜制成,具有平的刀片形状,使用的印刷角度为 30~55°。使用较高的 压力时,它不会从开孔中挖出锡膏,还因为是金属的,它们不象橡胶刮板那样容易磨 损,因此不需要锋利。它们比橡胶刮板成本贵得多,并可能引起模板磨损。 橡胶刮板,使用 70-90 橡胶硬度计(durometer)硬度的刮板。当使用过高的压力 时, 渗入到模板底部的锡膏可能造成锡桥,要求频繁的底部抹擦。甚至可能损坏刮板 和模板或丝网。过高的压力也倾向于从宽的开孔中挖出锡膏,引起焊锡圆角不够。刮 板压力低造成遗漏和粗糙的边缘,刮板的磨损、压力和硬度决定印刷质量,应该仔细 监测。对可接受的印刷品质,刮板 边缘应该锋利、平直和直线。 模板(stencil)类型 目前使用的模板主要有不锈钢模板,其制作主要有三种工艺:化学腐蚀、激光切 割和电铸成型。 由于金属模板和金属刮板印出的锡膏较饱满,有时会得到厚度太厚的印刷,这可 以通过减少模板的厚度的方法来纠正。 另外可以通过减少(“微调”)丝孔的长和宽 10 %,以减少焊盘上锡膏的面积。从而 可改善因焊盘的定位不准而引起的模板与焊盘之间的框架的密封情况,减少了锡膏在 模板底和 PCB 之间的渗出。可使印刷模板底面的清洁次数由每 5 或 10 次印刷清洁 一次减少到每 50 次印刷清洁一次 。 锡膏(solder paste) 锡膏是金属粉和助焊剂主要成分是松香(resin)的结合物,松香的功能是在回流 (reflowing)焊炉的第一阶段, 除去元件引脚、 焊盘和锡珠上的氧化物, 这个阶段在 150
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C持续大约三分钟。焊锡是铅、锡和银等的合金,在大约 220 C时回流。 粘度是锡膏的一个重要特性,我们要求其在印刷行程中,其粘性越低,则流动性 越好,易于流入模板孔内,印到 PCB 的焊盘上。在印刷过后,锡膏停留在 PCB 焊盘 上,其粘性高,则保持其填充的形状,而不会往下塌陷。 锡膏标准的粘度是在大约 500kcps~1200kcps 范围内,较为典型的 800kcps 用于 模板丝印是理想的。 判断锡膏是否具有正确的粘度有一种实际和经济的方法:用刮刀在容器罐内搅拌 锡膏约 30 秒钟,然后挑起一些锡膏,高出容器罐三、四英寸,让锡膏自行往下滴, 开始时应该象稠的糖浆一样滑落而下,然后分段断裂落下到容器罐内。 如果锡膏不能 滑落,则太稠,如果一直落下而没有断裂,则太稀,粘度太低。 粘度会随搅拌而降低,放置一会后会回复原状,同时会随温度升高而降低。 金属粉颗粒度是另一考虑因素,其两个单位——目数(MESH)和颗料(uM)度有如下 对应关系: 目数(MESH) 颗粒度(uM) 200 75 250 63 325 45 500 25 625 20

锡膏粉越细小印刷性越好,流动性好,容易流入摸板开孔,同时不易造成空焊等 不良,但容易氧化,对锡膏粉的颗粒要求是整批的颗粒尽量圆而且大小均匀 常见的锡膏粉有3号粉(325~500),以及较细的4号粉(400~635)用于脚间距小 于0.4mm的PCB印刷。

印刷的工艺参数的控制
模板与 PCB 的分离速度与分离距离(Snap-off) 丝印完后,PCB 与丝印模板分开,将锡膏留在 PCB 上而不是丝印孔内。对于最细 密丝印孔来说, 锡膏可能会更容易粘附在孔壁上而不是焊盘上, 模板的厚度很重要, 另 外有两个有利因素: 第一, 焊盘是一个连续的面积,而丝孔内壁大多数情况分为四 面,有助于释放锡膏; 第二,重力和与焊盘的粘附力一起,在丝印和分离所花的 2~6 秒时间内,将锡膏拉出丝孔粘着于 PCB 上。为最大发挥这种有利因素的作用,可将分 离时间延时, 开始时 PCB 分开较慢。 很多机器允许丝印后的延时, 摸板升起的开始 2~3 mm行程速度可调慢。 印刷速度 印刷期间,刮板在印刷模板上的行进速度是很重要的, 因为锡膏需要时间来滚动 和流入模孔内。如果时间不够,那么在刮板的行进方向,锡膏在焊盘上将不平(一边 高一边低)。当速度高于每秒 20 mm 时,刮板可能在少于几十毫秒的时间内刮过小的 模孔,造成锡膏量不足。 印刷压力 印刷压力须与刮板硬度协调,如果压力太小,刮板将刮不干净模板上的锡膏,如 果压力太大,或刮板太软,那么刮板会将沉入模板上较大的孔内的锡膏挖出。 压力的经验公式:在金属模板上使用刮板,为了得到正确的压力,开始时将压力 逐步减少直到锡膏开始留在模板上刮不干净,然后再逐步增加压力直到流在摸板表面 的锡膏刮干净为止。 在锡膏刮不干净开始到刮板沉入丝孔内挖出锡膏之间, 应该有 1~2 kg 的可接受范围都可以到达好的丝印效果。

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为了达到良好的印刷结果,必须有正确的锡膏材料(黏度、金属含量、最大粉末尺 寸和尽可能最低的助焊剂活性)、正确的工具(印刷机、模板和刮刀)和正确的工艺过程 (良好的定位、清洁拭擦)的结合。根据不同的产品,设置相应的印刷工艺参数,如工 作压力、刮刀速度、模板清洁周期等,同时要制定严格的工艺管理制度及工艺规程: ① 严格按要求在有效期内使用焊膏,平日焊膏保存在冰箱中,使用前要求置于室 温4 小时以上方可开盖使用,用后的焊膏单独存放,再用时要确定品质是否合格。 ② 生产前操作者使用专用不锈钢刮刀搅拌焊膏使其均匀,在刮刀上滴下时成连续 的拉丝状。 ③ 生产过程中, 对焊膏印刷质量进行 100%检验, 主要内容为焊膏图形是否完整、 厚度是否均匀、是否有焊膏拉尖现象。 ④ 生产中按规定频率及要求擦拭模板。 ⑤ 当班工作完成后按工艺要求清洗模板。 ⑥ 印刷好的PCB要求在4小时内完成贴装并回流。 5.贴装 贴装前应进行下列项目的检查: ? 料站的元件规格核对 ? 是否有手补件或临时不贴件、加贴件 ? Feeder 与元件包装规格是否一致。 贴装时应检查项目: ? 检查所贴装元件是否有偏移等缺陷,对偏移元件进行调校。 ? 检查贴装率,并对元件、FEEDER、贴片参数、吸嘴(NOZZLE)等进行临控。 6. 固化、回流

在固化、回流工艺里最主要是控制好固化、回流的温度曲线亦即是固化、回流条 件,正确的温度曲线将保证高品质的焊接锡点。在回流炉里,其内部对于我们来说是 一个黑箱,我们不清楚其内部发生的事情,这样为制定工艺带来重重困难。为克服这 个困难,在 SMT 行业里普遍采用温度测试仪得出温度曲线,再参考之更改工艺。 温度曲线是施加于电路装配上的温度对时间的函数,当在笛卡尔平面作图时,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。 几个参数影响曲线的形状,其中最关键的是传送带速度和每个区的温度设定。带 速决定机板暴露在每个区所设定的温度下的持续时间,增加持续时间可以允许更多时 间使PCBA接近该区的温度设定。每区所花的持续时间总和决定总的处理时间。 每个区的温度设定影响 PCB 的温度上升速度,高温在 PCB 与区的温度之间产生 一个较大的温差。增加区的设定温度允许机板更快地达到给定温度。因此,必须作出 一个图形来决定 PCB 的温度曲线。接下来是这个步骤的轮廓,用以产生和优化图形。 需要下列设备和辅助工具:温度曲线仪、热电偶、将热电偶附着于 PCB 的工具和 锡膏标准参数曲线。测温仪一般分为两类:实时测温仪,即时传送温度/时间数据和作 出图形;而另一种测温仪采样储存数据,然后上载到计算机。 将热电偶使用高温焊锡如银/锡合金,焊点尽量最小附着于 PCB,或用少量的热化 合物(也叫热导膏或热油脂)斑点覆盖住热电偶,再用高温胶带(如 Kapton)粘住附着于 PCB。

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附着的位置也要选择,通常最好是将热电偶尖附着在 PCB 焊盘和相应的元件引脚 或金 属端之间。如图示

(将热电偶尖附着在 PCB 焊盘和相应的元件引脚或金属端之间) 锡膏特性参数表 也是必要的,其应包含所希望的温度曲线持续时间、锡膏活性温度、合金熔点和所希 望的回流最高温度。

理想的温度曲线
理论上理想的曲线由四个部分或区间组成,前面三个区加热、最后一个区冷却。 炉的 温区越多,越能使温度曲线的轮廓达到更准确和接近设定。

(理论上理想的回流曲线由四个区组成,前面三个区加热、最后一个区冷却) 预热区,用来将 PCB 的温度从周围环境温度提升到所需要的活性温度。其温度以 不超过每秒 2~5°C 速度连续上升,温度升得太快会引起某些缺陷,如陶瓷电容的细 微裂纹,而温度上升太慢,锡膏会感温过度,没有足够的时间使 PCB 达到活性温度。 炉的预热区一般占整个加热通道长度的 25~33%。 活性区, 有时叫做干燥或浸湿区, 这个区一般占加热通道的 33~50%, 有两个功用, 第一是,将 PCB 在相当稳定的温度下感温,使不同质量的元件具有相同温度,减少它 们的相当温差。第二个功能是,允许助焊剂活性化,挥发性的物质从锡膏中挥发。一 般普遍的活性温度范围是 120~150°C,如果活性区的温度设定太高,助焊剂没有足够 的时间活性化。 因此理想的曲线要求相当平稳的温度,这样使得 PCB 的温度在活性 区开始和结束时是相等的。 回流区,其作用是将 PCB 装配的温度从活性温度提高到所推荐的峰值温度。典型
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的峰值温度范围是 205~230°C,这个区的温度设定太高会引起 PCB 的过分卷曲、脱 层或烧损,并损害元件的完整性。 理想的冷却区曲线应该是和回流区曲线成镜像关系。越是靠近这种镜像关系,焊 点达 到固态的结构越紧密,得到焊接点的质量越高,结合完整性越好。

实际温度曲线
当我们按一般 PCB 回流温度设定后,给回流炉通电加热,当设备临测系统显示炉 内温 度达到稳定时, 利用温度测试仪进行测试以观察其温度曲线是否与我们的预定曲 线相符。 否则进行各温区的温度重新设置及炉子参数调整,这些参数包括传送速度、 冷却风扇速度、惰性气体流量等,以达到正确的温度为止。

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以下是一些不良的回流曲线类型:

图一、预热不足或过多的回流曲线

图二、活性区温度太高或太低

图三、回流太多或不够

图四、冷却过快或不够
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当最后的曲线图尽可能的与所希望的图形相吻合,应该把炉的参数记录或储存以备后用。 虽然这个过程开始很慢和费力,但最终可以取得熟练和速度,结果得到高品质的 PCB 的高效 率的生产 回流焊主要缺陷分析: 锡珠(Solder Balls):原因:1、丝印孔与焊盘不对位,印刷不精确,使锡膏弄脏 PCB。 2、锡膏在氧化环境中暴露过多、吸空气中水份太多。3、加热不精确,太慢并且不均匀。4、 加热速率太快并预热区间太长。5、锡膏干得太快。6、助焊剂活性不够。7、太多颗粒小的锡 粉。8、回流过程中助焊剂挥发性不适当。锡球的工艺认可标准是:当焊盘或印制导线的之间 距离为 0.13mm 时,锡珠直径不能超过 0.13mm, 或者在 600mm 平方范围内不能出现超过五 个锡珠。 锡桥(Bridging):一般来说,造成锡桥的因素就是由于锡膏太稀,包括锡膏内金属或固体 含量低、摇溶性低、锡膏容易榨开,锡膏颗粒太大、助焊剂表面张力太小。 焊盘上太多锡膏, 回流温度峰值太高等。 开路(Open):原因:1、锡膏量不够。2、元件引脚的共面性不够。3、锡湿不够(不够熔化、 流动性不好),锡膏太稀引起锡流失。4、引脚吸锡(象灯芯草一样)或附近有连线孔。引脚的共 面性对密间距和超密间距引脚元件特别重要,一个解决方法是在焊盘上预先上锡。引脚吸锡可 以通过放慢加热速度和底面加热多、上面加热少来防止。也可以用一种浸湿速度较慢、活性温 度高的助焊剂或者用一种 Sn/Pb 不同比例的阻滞熔化的锡膏来减少引脚吸锡。 7. 检查、包装

检查是为我们客户 (亦是下一工序) 提供 100%良好品的保障, 因此我们必须对每一个 PCBA 进行检查。 检查着重项目: ? IC、二极管、三极管、钽电容、铝电容、开关等有方向的元器件方向是否正确。 ? 焊接后的缺陷:短路、开路、缺件、虚焊等 包装是为把 PCBA 安全地运送到客户(下一工序)的手上。要保证运输途中的 PCBA 的安 全,我们就要有可靠的包装以进行运输。公司目前所用的包装工具有: ? 用静电塑料袋包装后竖堆放于容器中 ? 使用专用的架(公司定做、设备专商提供)存放 ? 客户指定的包装 不管使用何种包装均要求对包装箱作明确的标识,该标识必须包含以下内容:客户名称, 产品名称及型号,产品数量 ,生产日期,检验人

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8、人工贴装 在 SMT 贴装过程中,难免会遇上某些元器件使用人工贴装的方法,人工贴装时我们要注 意下列事项: ? 严格按BOM表检查贴装位置的正确性 ? 避免将不同的元件混在一起 ? 外观近似的元件尽量安排在不同工序 ? 切勿让元件受到过度的拉力和压力 ? 转动元件是应夹着主体,不应夹着引脚或焊接端 ? 放置元件应使用清洁的镊子 ? 不使用丢掉或标识不明的元器件 ? 使用清洁的元器件 ? 元件严格控制存放在容器内,避免遗失及混料 ? 注意元件浮高及方向性

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第三章 元器件知识
SMT 元器件名词解释
1、小外形晶体管 (SOT) (small outline transister) 采用小外形封装结构的表面 组装晶体管。 2、小外形二极管 (SOD) (small outline diode) 采用小外形封装结构的表面组装二 极管。 3、片状元件(chip)(rectangular chip component) 两端无引线,有焊端,外形为薄 片矩形的表面组装元件。 4、小外形封装(SOP) (small outline package ) 小外形模压着塑料封装,两侧具有 翼形或 J 形短引线的一种表面组装元器件封装形式。 5、四边扁平封装(QFP)(quad flat package) 四边具有翼形短引线,引线间距为1.00, 0.80,0.65,0.50,0.40,0.30mm 等的塑料封装薄形表面组装集成电路。 6、细间距 (fine pitch) 不大于 0.5mm 的引脚间距 7、引脚共面性 (lead coplanarity ) 指表面组装元器件引脚垂直高度偏差,即引 脚的最高脚底与最低三条引脚的脚底形成的平面之间的垂直距离。

电子元件的规格及比较
基础元件的比较 1.PTH: 穿孔元件-----指引脚能穿过 PCB 的元件. SMD:表面贴装元件-----贴装在 PCB 板的一面的元件. 2.AXIAL:轴向元件---引脚穿过元件主体,成对称轴,象人的双臂伸展开. RADIAL:径向元件---引脚从元件一端伸出,象人的双腿. 3.SIP: 单列直插(SINGLE INLINE PACKAGE) DIP: 双列直插(DUAL INLINE PACKAGE) SOT: 小形封装晶体管(SMALL OUTLET TRANSISTOR) SOP: (SMALL OUTLET PACKAGE) SIP,DIP,SOT, 都是指封装,即元件的外面形状,不涉及元件种类或功能.所以同是SIP, SOP 可能是电阻,也可能是集成电路.SOT可能是二极管或三极管.

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在 SMT 生产过程中,员工们会接上百种以上的元器件,了解这些元器件对我们在工作时 不出错或少出错非常有用。现在,随着 SMT 技术的普及,各种电子元器件几乎都有了SMT 的 封装。而公司目前使用最多的电子元器件为电阻(R-resistor)、电容(C-capacitor)(电 容又包括陶瓷电容—C/C ,钽电容—T/C,电解电容—E/C)、二极管(D-diode)、 稳压二 极管(ZD)、三极管(Q-transistor)、压敏电阻(VR)、电感线圈(L)、变压 器(T)、 送话器(MIC)、受话器(RX)、集成电路(IC)、喇叭(SPK)、晶体振荡器(XL)等,而在 SMT 中我们可以把它分成如下种类: 电阻—RESISTOR 电容—CAPACITOR 二极管—DIODE 三极管—TRANSISTOR 排插 —CONNECTOR 电感—COIL 集成块—IC 按钮—SWITCH 等。

?电阻(RESISTOR) 电阻可限制电流的流动,计量单位为欧姆, 欧姆数越大,允许流过的电流越小,欧姆数 越小,允许流过的电流越大。 (图 1) 图 1 为 PTH 电阻,无极性 此类电阻阻值用色环标称,色环代表值从 之间,例:棕黑红,则表示为 1000 欧姆 0-9

图 2 为 SMD 电阻,无极性 此类电阻阻值用 3 位代码表示,例: 示为 2700 欧姆 272 则表

(图 2)

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?电容(CAPACITOR) 电容可存储电荷并将电荷释放回电路中。电 容量为每伏电压可储存的电荷量,计量单位 为法拉。 图 1 (图 1) 此类电容容量用数字表示,例:10uF/10V 则表示 为容量为 10 微法.耐压值为 10 伏 图 2 为 SMD 电容,无极性 此类电容的本 (图 2) 体无容量标称,其标称是在包装 上标签标称,例:393 则表示为 39nF ?二极管(DIODE) 二极管只允许电流向一 个方向流动,不允许 反向流动。 图 1 (图 1) 为 PTH 二极管,有极性 为 PTH 电容,有极性

图 2

为 SMD 二极管,有极性

(图 2) ?三极管(TRANSISTOR) 三极管在模拟电 路中用作放大器,在数字电 路中用作开关 图 1 为 PTH 三极管,有方向

(图 1)

图 2 为 SMD 三极管,有方向

(图 2)
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?电感(INDUCTOR)

图 1 (图 1)

为 PTH 色环电感器,无极性

图 2

为 SMD 电感器,无极性

(图 2)

?晶振(CRYSTAL) 晶振可产生电子振荡频率,从面控制电子装 置的时序

?连接器(CONNECTOR) 连接器可将电路上的两部分连接起来

?开关(SWITCH)

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?

集成电路(IC)

图 1 为 SOP 封装 (SMALL OUTLET PACKAGE) (图 1)

图 2 为 QFP 封装 (QUAD FLAT PACKAGE) (图 2)

图 3 为 PLCC 封装 (PLASHC LEADED CHIP CARRIER) (图 3)

图 4 为 BGA 封装 (BALL GRID ARRALY) (图 4)

图 5 为 DIP 封装 (DUAL INLINE PACKAGE)

(图 5)

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电子元件的标称方式及计算方法

电阻(RESISTOR) :
电路图符号: 极性: 无极性之分

标称方式: 电阻的标称方式有三种, 第一种标称方式是以数字值的形式直接标在电阻 的本体上,如:10Ω 1KΩ等,这种标称一般用在功率比较大的 PTH 电阻上, 如水泥电阻,绕线电阻上常用这种标称。如图:

第二种标称方式是用色环码表示, 色环种类有 9 种, 分别为: 红、 棕、 橙、 黄、绿、篮、紫、灰、白、黑;所对应的数字分别为:1、2、3、4、5、6、7、 8、9、0,例:黄 紫 黑 阻值为:48Ω,此类标称一般应用在 PTH 电阻,如 图:

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其颜色对应的数值及其计算方法如下图 2-2-1 所示:

2-2-1

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第三种标称方式是用数字代码表示,数字的个数一般为 3 位 4 位数,此类标称用 在 SMD 元件上.具体的计算方法及其误差值对照表如下图:

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电容(CAPACITOR):
电路图符号:

极性:电解电容及钽电容有极性之分,非电解电容无极性之分。 标称方式: 电容的标称方式有三种, 第一种标称方式是以数字值的形式直接标在电 容 的本体上,如:1000uF/50V 250uF/100V 等,这种标称一般用在体积比较 大的 PTH 电解电容上,如铝质电解电容,启动电容上常用这种标称。如图:

第二种标称方式是用色环码表示, 色环种类有 9 种, 分别为: 红、 棕、 橙、 黄、 绿、篮、紫、灰、白、黑;所对应的数字分别为:1、2、3、4、5、6、7、 8、9、0,例:红、红、 黑 容量为:22pF± 10%,此类标称一般应用在 PTH 电容,如图:

其颜色对应的数值及其计算方法同上图 2-2-1 所示相同。

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第三种标称方式是用数字代码表示,数字的个数一般为 3 位和 4 位数,此类标称 用在 SMD 元件包装上.具体的计算方法及其误差值对照表如下图:

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电感: (INDUCTOR)

电路图符号:

极性:电感无极性之分 标称方式: 电感的标称方式有二种, 第一种标称方式是以数字值的形式直接标在电感 的本体上,如:100uH 30uF 等,这种标称一般用在体积比较大的 PTH 电感上, 如磁环电感器.如图:

第二种标称方式是用色环码表示, 色环种类有 9 种, 分别为: 红、 棕、 橙、 黄、 绿、篮、紫、灰、白、黑;所对应的数字分别为:1、2、3、4、5、6、7、 8、9、0,例:红、红、 黑 容量为:22uH± 10%,此类标称一般应用在 PTH 电感,如图:

其颜色对应的数值及其计算方法同上图 2-2-1 所示相同。

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二极管(DIODE) :
电路图符号: 极性: 有极性之分 标称方式: 以各自的型号用数字及英文字母表示。如: 1N4001 如下图: 2CW55

三极管(TRANSISTOR) :
电路图符号: 极性: 有方向之分 标称方式:以各自的型号用数字及英文字母表示。如:C9012 C8050

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集成电路(IC) : 电路图符号:

极性:有方向之分 标称方式:以各自的型号用数字及英文字母表示。如:TDA2003

资材的包装形式: 1. TAPE 形:包括 PAPER、EMBOSSED、ADHESIVE。根据TAPE 的宽度分为8mm、12mm、 16mm、24mm、32mm、44mm、56mm 等。TAPE 上两个元件之间的距离称为 PITCH, 有4 mm、8 mm、12mm、16mm、20 mm 等。 2. STICK形:装在塑料管中 3. TRAY形:放在特制的托盘中 4. BULK形:元件散装

元件的标准误差代码
符号 B C D F J K M Z 误差 ±0.10PF ±0.25PF ±0.5PF ±1.0% ±5% ±10% ±20% +80%~-20%

片式电容器的包装标识常见类型: 1)AVX/京都陶瓷公司 0603 尺寸 5 电压 A 介质 101 标称电容 K 允许误差 A 失效率 T 端头 2 包装 A 专用代码

电压:Y=16V,1=100V,2=200V,3=25V,5=50V,7=500V,C=600V,A=1000V
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介质:A=NPO,C=X7R,E=Z5U,G=Y5V 包装:1=178mm 卷盘胶带,2=178mm 卷盘纸带,3=178mm 卷盘胶带,4=178mm 卷盘胶带 专用代码:A=标准产品,T=0.66mm,S=0.56mm,R=0.46mm,P=0.38mm 2)诺瓦(Novacap)公司 0603 尺寸 N 介质 102 电容值 J 500 N 端头 X 厚度 T 包装 M 标志

允许偏差 电压

介质:N=COG(NPO),X=Z5U,B=X7R 电压:与容量的表示方法相同 包装:B=散装,T=盘式,W=方形包装 3)三星(SAMAUNG)公司 CL 电容器 21 尺寸 B 温度特性 102 电容值 K 允许误差 B 电压 N 厚度 C 包装

尺寸: 03=0201,05=0402,10=0603,21=0805,31=1206,32=1210 温度特性:C=COG,B=X7R,E=Z5U,F=Y5V,S=S2H,T=T2H,U=U2J 电压:Q=6.3V,P=10V,O=16V,A=25V,B=50V,C=100V 厚度:N=标准厚度,A=比 N 薄,B=比 N 厚 包装:B=散装,C=纸带包装,E=胶带包装,P=合装 4)TDK 公司 C 名称 1005 尺寸 CH 温度特性 1H 电压 100 电容值 D 允许误差 T 包装

温度特性: COG,X7R,X5R,Y5V 电压:0J=6.3V,1A=10V,1C=16V,1E=25V,1H=50V,2A=100V,2E=250V,2J=630V 包装:T=Taping,B=Bulk

钽电容器的包装标识常见类型: 1)三星(SAMSUNG)公司 TC SCN 1C 105
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M

A

A

R

钽电容

型号

电压

电容值

误差

尺寸

包装

极性方向

型号:SCN 与 SCS 系列 电压:0G=4V,0J=6.3V,1A=10V,1C=16V,1D=20V,1E=25V,1V=35V 尺寸:A=3216,B=3528,C=6032,D=7343 包装:A=7” ,C=13” 极性方向:R=右,L=左 电感器 1)三星(SAMSUNG)公司 CI 电感 H 系列 10 尺寸 T 材料 3N3 容量 S 误差 N 厚度 C 包装

系列:H=CIH 系列,L=CIL 系列 尺寸:10=1608,21=2012 误差:C=±0.2nH,S=±0.3nH,D=±0.5nH,G=±2% 厚度:N=标准,A=比 N 薄,B=比 N 厚 包装:C=纸带,E=胶带 2)TDK 公司 NLU 系列名称 二极管 常见的二极管是 LL4148 和 IN4148 两种,另外就是一些稳压二极管及发光二管,在使 用稳压二极管时应注意其电压是否与料单相符,另外某些稳压管的外形与三极管外形(SOT) 形状一致,在使用时应小心区分。而在使用发光二极管时则要留意其发出光的颜色种类。 三极管 在三极管里,其 PN 结的极性不同,其功能用途就不一样,在使用时,我们必须对三 极管子的型号仔细分清楚,其型号里一个符号的差别可能就是完全相反功能的三极管。 集成块(IC)
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160805 尺寸

T 包装

-

2N2 电感值

C 允许误差

IC 在装贴时最容易出错的是方向不正确, 另外就是在装贴 EPROM 时易把 OPT 片 (没烧录 程式)当作掩膜片(已烧录程式)来装贴,从而造成严重错误。因此,在生产时必须细心核对 来料。 ? 其它元器件 生产时留意工艺卡。

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第四章

SMT 辅助材料

在 SMT 生产中,通常我们贴片胶、锡膏、钢网称之为 SMT 辅助材料。这些辅助材料 在SMT整个过程中,对 SMT 的品质、生产效率起着致关重要的作用。因此,作为 SMT 工作 人员必须了解它们的某些性能和学会正确使用它们。 一、常用术语 1. 贮存期(shelflife) 在规定条件下,材料或产品仍能满足技术要求并保持适当 使作性能的存放时 间。 2. 放置时间(workingtime) 贴片胶、焊膏在使用前暴露于规定环境中仍能保持规 定化学、物理性能的最长 时间。 3. 粘度(viscosity) 贴片胶、焊膏在自然滴落时的滴延性的胶粘性质。 4. 触变性(thixotropicratio) 贴片胶与锡膏在施压挤出时具有流体的特性与挤出 后迅速恢复为具有固塑性的特性。 5. 塌落(slump) 焊膏印刷后在重力和表面张力的作用及温度升高或停放时间过长 等原因而引 起的高度降低、底面积超出规定边界的坍流现象。 6. 扩散(spread) 贴片胶在点胶后在室温条件下展开的距离。 7. 粘附性(tack) 焊膏对元器件粘附力的大小及其随焊膏印刷后存放时间变化其粘 附力所发生 的变化 8. 润湿(wetting) 熔融的焊料在铜表面形成均匀、平滑和不断裂的焊料薄层的状 态。 9. 免清洗焊膏(no-clean solder paste) 焊后只含微量无害焊剂残留物而无需 清洗 PCB 的焊膏 10.低温焊膏(low temperature paste) 熔化温度比 183℃低 20℃以上的焊膏。 二、贴片胶(红胶) SMT 中使用的贴片胶其作用是固定片式元件、SOT、SOIC 等表面安装器件在 PCB 上, 以使其在插件、过波峰焊过程避免元器件的脱落或移位。 贴片胶可分为两大类型:环氧树脂类型和丙稀酸类型。一般生产中采用环氧树脂热固 化类胶水而不采用丙稀酸胶水(需紫外线照射固化),其特点是: ? 热固化速度快 ? 接连强度高 ? 电特性较佳 SMT 对贴片胶水的基本要求: ? 包装内无杂质及气泡 ? 贮存期限长 ? 可用于高速/或超高速点胶机 ? 胶点形状及体积一致 ? 点断面高,无拉丝 ? 颜色易识别,便于人工及自动化机器检查胶点的质量 ? 初粘力高 ? 高速固化,胶水的固化温度低,固化时间短 ? 热固化时,胶点不会下塌 ? 高强度及弹性以抵挡波峰焊时之温度突变 ? 固化后有优良的电特性
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? ?

无毒性 具有良好的返修特性

贴片胶引起的生产品质问题 ? 失件(有、无贴片胶痕迹) ? 元件偏斜 ? 接触不良(拉丝、太多贴片胶) 贴片胶使用规范: 1.贮存 胶水领取后应登记到达时间、失效期、型号,并为每瓶胶水编号。然后把胶水保存在恒温、 恒湿的冰箱内,温度在(2—10)℃。 2.取用 胶水使用时,应做到先进先出的原则,应提前至少 1 小时从冰箱中取出,写下时间、编号、 使用者、应用的产品,并密封置于室温下,待胶水达到室温时按一天的使用量把胶水用注胶枪 分别注入点胶瓶里。注胶水时,应小心和缓慢地注入点胶瓶,防止空气泡的产生。 3.使用 把装好胶水的点胶瓶重新放入冰箱,生产时提前 0.5~2.0 小时从冰箱取出,标明取出时 间、 日期、瓶号,填写胶水(锡膏)解冻、使用时间记录表,使用完的胶水瓶用酒精或丙 酮清洗干 净放好以备下次使用,未使用完的胶水,标明时间放入冰箱存放。 三、锡膏 由焊膏产生的缺陷占 SMT 中缺陷的 60%—70%,所以规范合理使用焊膏显得尤为重要。 在表面组装件的回流焊中,焊膏被用来实施表面组装元器件的引线或端点与印制板上 焊盘 的连接。 焊膏是由合金焊料粉、焊剂和一些添加剂混合而成的,具有一定粘性和良好触变性的 一种 均质混合物,具有良好的印刷性能和回流焊性能,并在贮存时具有稳定性的膏状体。 合金焊料粉是焊膏的主要成分,约占焊膏重量的 85%—90%。最常用的合金成分为 Sn63Pb37/。 合金焊料粉的形状可分为球形和椭圆形(无定形),其形状、粒度大小影响表面氧化 度和 流动性,因此,对焊膏的性能影响很大。 如下图所示:图 1 为印刷后的锡膏状态 图 2 为放大后的锡膏的颗粒状态

图 1
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图 2

一般,由印刷钢板或网版的开口尺寸或注射器的口径来决定选择焊锡粉颗粒的大小和 形状。不同的焊盘尺寸和元器件引脚应选用不同颗粒度的焊料粉,不能都选用小颗粒,因 为小颗粒有大得多的表面积,使得焊剂在处理表面氧化时负担加重。 在焊膏中,焊剂是合金焊料粉的载体,其主要的作用是清除被焊件以及合金焊料粉的 表面氧化物,使焊料迅速扩散并附着在被焊金属表面。焊剂的组成为:活性剂、成膜剂和 胶粘剂、润湿剂、触变剂、溶剂和增稠剂以及其他各类添加剂。 焊剂的活性: 对焊剂的活性必须控制, 活性剂量太少可能因活性差而影响焊接效果, 但 活性剂量太多又会引起残留量的增加,甚至使腐蚀性增强,特别是对焊剂中的卤素含量更 需严格控制, 其实,根据性能要求,焊剂的重量比还可扩大至 8%—20%。焊膏中的焊剂的组成及 含量对塌落度、粘度和触变性等影响很大。 金属含量较高(大于 90%)时,可以改善焊膏的塌落度,有利于形成饱满的焊点,并 且由于焊剂量相对较少可减少焊剂残留物,有效防止焊球的出现,缺点是对印刷和焊接工 艺要求较严格;金属含量较低(小于 85%)时,印刷性好,焊膏不易粘刮刀,漏版寿命长, 润湿性好,此外加工较易,缺点是易塌落,易出现焊球和桥接等缺陷。 焊膏的分类可以按以下几种方法: 按熔点的高低分:高温焊膏为熔点大于 250℃,低温焊膏熔点小于 150℃,常用的含 铅焊膏熔点为 179℃—183℃,成分为 Sn63Pb37 ;常用的无铅锡膏熔点为 217℃—221℃, 成分为 Sn3.0Ag0.5Cu。 按焊剂的活性分:可分为无活性(R),中等活性(RMA)和活性(RA)焊膏。常用的 为中等活性焊膏。 SMT 对焊膏有以下要求: 1、具有较长的贮存寿命,在 1—10℃下保存 3 — 6 个月。贮存时不会发生化学变化, 也不会出现焊料粉和焊剂分离的现象,并保持其粘度和粘接性不变。 2、有较长的工作寿命,在印刷或滴涂后通常要求能在常温下放置 12—24 小时,其性 能保持不变。 3、在印刷或涂布后以及在回流焊预热过程中,焊膏应保持原来的形状和大小,不产生 堵塞。 4、 良好的润湿性能。 要正确选用焊剂中活性剂和润湿剂成分, 以便达到润湿性能要求。 5、不发生焊料飞溅。这主要取决于焊膏的吸水性、焊膏中溶剂的类型、沸点和用量以 及焊料粉中杂质类型和含量。 6、具有较好的焊接强度,确保不会因振动等因素出现元器件脱落。 7、焊后残留物稳定性能好,无腐蚀,有较高的绝缘电阻,且清洗性好。

焊膏的选用
主要根据工艺条件,使用要求及焊膏的性能: 1、具有优异的保存稳定性。 2、具有良好的印刷性(流动性、脱版性、连续印刷性)等。 3、印刷后在长时间内对 SMD 持有一定的粘合性。 4、焊接后能得到良好的接合状态(焊点)。 5、其焊接成分,具高绝缘性,低腐蚀性。 6、对焊接后的焊剂残渣有良好的清洗性,清洗后不可留有残渣成分。
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焊膏使用和贮存的注意事顶
1、采购的焊膏应登记到达时间、失效期、型号,并为每罐焊膏编号。然后保存在恒温、 恒湿的冰箱内,温度在约为(2—10)℃。 2、焊膏使用时,应做到先进先出的原则,应提前至少 2~4 小时从冰箱中取出,写下 回温开始时间,并密封置于室温下,待焊膏达到室温时打开瓶盖。如果在低温下打开,容 易吸收水汽,回流焊时容易产行锡珠。 注意:不能把焊膏置于热风器、 空调等旁边加速它的升温。 3、焊膏使用前须进行搅拌,使焊膏中的各成分均匀,降低焊膏的粘度。焊膏开封后, 原则上应在当天内一次用完,超过使用期时间的焊膏尽量不再使用,特殊情况下,可加入 几滴助焊剂充分搅拌均匀后看印刷及回流效果决定是否可用。 4、焊膏置于模板上超过 30 分钟未使用时,应重新搅拌功能搅拌后再使用。若中间的 间隔时间较长,应将焊膏重新放回罐中并盖紧瓶盖放于冰箱中冷藏。 5、根据印制板的幅面及焊点的多少,决定第一次加到漏版上的焊膏量,一般第一次加 200—300 克,印刷一段时间后再适当加入一点。 6、焊膏印刷后应在 4 小时内贴装完,超过时间应把 PCB 焊膏清洗后重新印刷。 7、 焊膏印刷时间的最佳温度为 25℃±3℃, 温度以相对湿度 60%为宜。 温度过高, 焊 膏容易吸收水汽,在回流焊时产生锡珠。

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第五章 SMT 质量标准
一、SMT 质量术语 1、理想的焊点 具有良好的表面润湿性,即熔融焊料在被焊金属表面上应铺展,并形 成完整、均匀、 连续的焊料覆盖层,其接触角应不大于 90 正确的焊锡量,焊料量足够而不过多或过 少 良好的焊接表面,焊点表面应完整、连续和圆滑,但不要求很光亮的外观。 好的焊点 位置元器件的焊端或引脚在焊盘上的位置偏差在规定范围内。 2、不润湿 焊点上的焊料与被焊金属表面形成的接触角大于 90 3、空焊 焊接后焊盘与 PCB 表面分离。 4、吊桥( drawbridging ) 元器件的一端离开焊盘面向上方袋子斜立或直立 5、桥接 两个或两个以上不应相连的焊点之间的焊料相连,或焊点的焊科与相邻的导 线相连。 6、虚焊 焊接后,焊端或引脚与焊盘之间有时出现电隔离现象 7、拉尖焊点中出现焊料有突出向外的毛刺,但没有与其它导体或焊点相接触 8、焊料球(solder ball) 焊接时粘附在印制板、阴焊膜或导体上的焊料小圆球。 9、孔洞 焊接处出现孔径不一的空洞 10、位置偏移(skewing ) 焊点在平面内横向、纵向或旋转方向偏离预定位置时。 11、目视检验法(visual inspection) 借助照明的 2~5 倍的放大镜,用肉眼观察检验 PCBA 焊点质量 12、焊后检验(inspection after aoldering) PCB 完成焊接后的质量检验。 13、返修(reworking) 为去除表面组装组件的局部缺陷的修复工艺过程。 14、贴片检验 ( placement inspection ) 表面贴装元器件贴装时或完成后,对 于有否漏贴、错位、贴错、损坏等到情况进行的质量检验

二、SMT 检验方法 在 SMT 的检验中常采用目测检查与光学设备检查两种方法,有只采用目测法,亦有采 用两种混合方法。它们都可对产品 100%的检查,但若采用目测的方法时人总会疲劳,这样 就无法保证员工 100%进行认真检查。因此,我们要建立一个平衡的检查(inspection)与监 测(monitering)的策略即建立质量过程控制点。 为了保证 SMT 设备的正常进行,加强各工序的加工工件质量检查,从而监控其运行状 态,在一些关键工序后设立质量控制点。这些控制点通常设立在如下位置: 1)PCB 检测 a.印制板有无变形;b.焊盘有无氧化;c、印制板表面有无划伤; 检 查方法:依据检测标准目测检验。 2)丝印检测 a.印刷是否完全;b.有无桥接;c.厚度是否均匀;d.有无塌边;e.印刷 有无偏差; 检查方法:依据检测标准目测检验或借助放大镜检验。 3)贴片检测 a.元件的贴装位置情况;b.有无掉片;c.有无错件; 检查方法:依据 检测标准目测检验或借助放大镜检验。 4)回流焊接检测 a.元件的焊接情况,有无桥接、立碑、错位、焊料球、虚焊等不良 焊接现象.b.焊点的情况. 检查方法:依据检测标准目测检验或借助放大镜检验.
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三、检验标准的准则 1.印刷检验 总则:印刷在焊盘上的焊膏量允许有一定的偏差,但焊膏覆盖在每个焊盘上的面积应 大于焊盘面积的 75%。 2.点胶检验 理想胶点:焊盘和引出端面上看不到贴片胶沾染的痕迹,胶点位于各个焊盘中间,胶 量以贴装后元件焊端与 PCB 的焊盘不占污为宜。 3.炉前检验 重点在缺件、极性、补件及手工贴装元件的准确性 4.炉后检验 良好的焊点应是焊点饱满、润湿良好,焊料铺展到焊盘边缘。 四、质量缺陷数的统计 在SMT生产过程中,质量缺陷的统计十分必要,在回流焊接的质量缺陷统计中,我们引 入了—DPM统计方法,即百万分率的缺陷统计方法。计算公式如下: 缺陷率[DPM]=缺陷总数/焊点总数*1000000 焊点总数=检测线路板数?焊点 缺陷总数=检测线路板的全部缺陷数量 例如某线路板上共有 1000 个焊点,检测线路板数为 500,检测出的缺陷总数为 20, 则依据上述公式可算出: 缺陷率[PPM]=20/(1000*500)*1000000=40PPM 五、返修 当完成 PCBA 的检查后,发现有缺陷的 PCBA 就需求进行维修,返修 SMT 的 PCBA 有 两种方法。 一是采用恒温烙铁 (手工焊接) 进行返修, 一是采用返修工作台 (热风焊接) 进 行返修。不论采用那种方式都要求在最短的时间内形成良好的焊接点。因此当采用烙铁 时 要求在少于 5 秒的时间内完成焊接点,最好是大约 3 秒钟。

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常见的返修工具有:

恒温烙铁、吸锡器、吸烟仪

热风拆焊台

松香笔

吸锡线

1.基本要求: 温度调整:依规定选择适当瓦特数的烙铁,或恒温烙铁调至规定之温度。 海绵保养:海绵须沾水呈半湿状,但水量不可过多或使海绵槽里积水。 通风:焊锡须在风管下或通风良好处作业,以免危害人体。 烙铁头保养:烙铁头若因过温或氧化物过多,可以在海绵上轻轻擦拭,但切忌拍打或敲击, 以免锡珠掉落。 烙铁点检:必须固定周期点检烙铁温度与刻度之正确性及烙铁之接地性良好。 2. 手焊作业控制 焊锡品质 吃锡面积:焊锡时,锡丝需完全溶化接合,焊点成等腰三角型,PAD 吃锡面积最少75%以 上。 包焊:不得完全覆盖出焊盘。 锡珠:吃锡时锡珠不得掉于PCB上。 锡尖针孔:焊接后,不可有锡尖、针孔产生。 焊锡时间:焊锡时间,单点时间为 2-5 秒。 作业程序 选择适当瓦特数的烙铁,或将恒温烙铁的温度,调至适当温度,将热度已够的烙铁头靠在
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被焊点上,使被焊物预热将锡丝靠近焊点(不可直接放在烙铁头上,因助焊剂会溅散开来)约 1秒钟,等熔融适当量后即拿开,此时烙铁头仍不得离开约1秒钟后锡面已熔融均匀,才可拿 开烙铁头 铬铁返修法即手工焊接 新烙铁在使用前的处理:新烙铁在使用前先给烙铁头镀上一层焊锡后才能正常使用, 当烙 铁使用一段时间后,烙铁头的刃面及周围就产生一层氧化层,这样便产生“吃锡”困 难的现象, 此时可锉去氧化层,重新镀上焊锡。 电烙铁的握法: a. 反握法:是用五指把电烙铁的柄握在掌中。此法适用于大功率电烙铁,焊接散热量较 大的被焊件。 b. 正握法:就是除大拇指外四指握住电烙铁柄,大拇指顺着电烙铁方向压紧,此法使用 的电烙铁也比较大,且多为弯型烙铁头。 c. 握笔法:握电烙铁如握钢笔,适用于小功率电烙铁,焊接小的被焊件。本公司采用握 笔法。

焊接步骤: 焊接过程中,工具要放整齐,电烙铁要拿稳对准。一般接点的焊接,最好使用内带松香的 管形焊锡丝。要一手拿电烙铁,一手拿焊锡丝。 清洁烙铁头 =》加温焊接点 =》熔化焊料 =》移动烙铁头 =》拿开电烙铁 但在生产中通常有使用不适当温度、 太大压力、 延长据留时间、 或者三者一起而产 生对 PCB 或元器件的损坏现象。 焊接注意事项: 1、烙铁头的温度要适当,不同温度的烙铁头放在松香块上,会产生不同的现象, 一般来 说,松香熔化较快又不冒烟时的温度较为适宜。 2、焊接时间要适当,从加热焊接点到焊料熔化并流满焊接点,一般应在几秒钟内完成。如 果焊接时间过长,则焊接点上的焊剂完全挥发,就失去了助焊作用。 焊接时间过短则焊接点的 温度达不到焊接温度达不到焊接温度,焊料不能充分熔化,容易造成虚假焊。 3、焊料与焊剂使用要适量,一般焊接点上的焊料与焊剂使用过多或过少会给焊接质量造成 很大的影响。 4、防止焊接点上的焊锡任意流动,理想的焊接应当是焊锡只焊接在需要焊接的地方。在焊 接操作上,开始时焊料要少些,待焊接点达到焊接温度,焊料流入焊接点空隙后再补充焊料, 迅速完成焊接。 5、焊接过程中不要触动焊接点,在焊接点上的焊料尚未完全凝固时,不应移动焊接点上的 被焊器件及导线,否则焊接点要变形,出现虚焊现象。 6、不应烫伤周围的元器件及导线焊接时要注意不要使电烙铁烫周围导线的塑胶绝缘层及元 器件的表面,尤其是焊接结构比较紧凑、形状比较复杂的产品。 7、及时做好焊接后的清除工作,焊接完毕后,应将剪掉的导线头及焊接时掉下的锡渣等及 时清除,防止落入产品内带来隐患。
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焊接后的处理 当焊接后,需要检查: a.是否有漏焊。 b.焊点的光泽好不好。 c.焊点的焊料足不足。 d.焊点的周围是否有残留的焊剂。 e.有无连焊。 f.焊盘有无脱落。 g.焊点有无裂纹。 h.焊点是不是凹凸不平。 i.焊点是否有拉尖现象。 S.用镊子将每个元件拉一拉,看有否松动现象。 典型焊点不良的外观如下图所示:

拆焊注意: a. 烙铁头加热被拆焊点时,焊料一熔化,就应及时按垂直线路板的方向拔出元器件的引 线,不管元器件的安装位置如何,是否容易取出,都不要强拉或扭转元器件,以免损坏线路板 和其它元器件。 b. 拆焊时不要用力过猛,用电烙铁去撬和晃动接点的作法很不好,一般接点不允许用拉 动、摇动、扭动等办法去拆除焊接点。 c. 当插装新元器件之前,必须把焊盘插线孔内的焊料清除干净,否则在插装新元器件引 线时,将造成线路板的焊盘翘起。

烙铁维护与保养
1.使用时及使用后,应始终保持烙铁头的头部挂锡 2.擦试时要用浸水海棉或湿布,不得用砂纸或砂布打磨烙铁头,也不要用锉刀锉,以免 破坏镀层,缩短使用寿命 3.若烙铁头不沾锡,可用松香或助焊剂 202 浸锡在浸锡槽中上锡 4.使用时不可任意敲打,应轻拿轻放

返修工作台的返修
利用返修工作台主要是对 QFP、BGA、PLCC 等元器件的缺陷而手工无法进行返修时采用的 方法,它通常采用热风加热法对元器件焊脚进行加热,但须配合相应喷嘴。较高级的返修工作 台其加温区可以做出与回流炉相似的温度曲线。 关于返修工作台的操作请参巧使用说明书。

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第六章 安全及防静电常识
1.工作中怎样预防人身触电事故 ①、发现有损坏的开关,电线等电气安全隐患,赶快向有关人员报告处理。 ②、不懂电气技术或一知半解的人对电气设备不要乱装、乱拆。 ③、不要用湿手、湿脚动用电气设备(如:按开关、按钮) ④、清扫卫生时,不要用湿抹布擦电线、开关按钮,一定要搞卫生,请先断开电源。 绝对不要用水冲洗电线及各种用电器具。 2.万一有人触电怎么办? ①、千万不能光着手去拉救触电者。 ②、迅速切断电源(拉开关)。 ③、赶快向领导报告。 3.机械及物理伤害防护知识 贴片机是一个高速运动的机器,是多个机械部份组成的机器,有很多动力源(马达), 动力传输机构(皮带、链条),动作机构(高速旋转的贴片头、工作台),机架、夹爪的 移动,它们还有锋利的切纸刀口等。象这些转动、移动的机械,如果在使用操作过程中稍 微不慎,就可能造成伤人事故。因此在操作机时应注意一列问题: ①、在设备运行或调机过程中,如发生意外,应迅速按下急停按钮,或拉下电源开关, 使设备立即停止工作。 ②、更换某些部件时应在机器停止状态下进行,同时应锁紧急停按钮(防止别人误操 作)。 ③、在一般情况下设备进行维护时,应在设备停止工作的状态下进行操作,情况特殊 不能停机,应有一个人以上在旁监护。 ④、应按设备操作规程使用设备。 ⑤、工作时尽量避免皮肤与助焊剂直接接触,使用手套等工具。 ⑥、打开回流炉时应注意防止烫伤,同时也要戴好手套。 ⑦、尽量少开设备的门窗,让尘灰能被抽风系统有效吸走,保持空气清新、环境干净。 4.防火安全知识 由于钢网清洗液及某些包装材料、工厂的货仓中含有众多的易燃物品。所以,凡是进 入厂区的的员工必须树立防火思想。 防火必须以预防为主的原则。以下是日常防火常识: ①、对易燃品使用后必须盖紧瓶盖,并放置于阴凉处。避免在阳光下暴晒及高温干燥 环境中放置。 ②、进入厂区严禁使用火种。万一使用火种时应确保火种已完全熄灭后方可离开。 ③、 使用电力时应确保电源线的良好, 严禁使用一插多用的现象。 避免电线过负荷而 引 起起火。 ④、 员工必须学会使用消防器材。 万一发生火警, 则应第一时间打消防报警电话“119”, 说清楚火警出现的准确地点,然后有轶序的撤离现场

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5.静电防护知识 所谓静电,也就是物体本身存有一定量相对静止不动的电荷。两种不同起电序列的材 料通过摩擦、碰撞、剥离等方式,在接触又分离之后,在一种物体上积聚正电荷,另一种 物体上积聚等量的负电荷,从而产生了静电。 由于 SMD 元件大部分晶体管及 IC 的内部均由 MOS 电路构成.对静电的抵抗能力比较 弱,所以我们在取汲它们的时候一定要做好防静电措施. 常见的防静电工具如下

防静电带

防静电套

离子风机

地线检测仪

静电场测试仪
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表面电阻测试仪

具体操作如下图所示:`

表面电阻测试仪 用手腕带测试 用真空吸笔吸取 IC

用手拿 PCB 板的对角

带防静电手套拿取 PCB 板

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(一) 静电之危害 1.静电吸附灰尘改变线间电阻,影响性能寿命。 2.破坏元件绝缘层和导体,使元件不工作。 3.软击穿,使元件受损,影响寿命。 (二) 静电材质 1.静电导体:电阻率<106Ω ?cm 2.静电半导体:电阻率在 106∽1010Ω ?cm 3.静电绝缘体:电阻率>1010Ω ?cm 4.静电泄放体:表面电阻率在 10 ∽10 Ω ?cm,泄放电流应小于 5mA (三) 静电防护原则 1.有效地抑制或减少静电荷产生,严格控制静电源。 2.安全可靠及时消除已产生的静电荷,避免静电荷积聚。 3.定期对防静电设施进行维护和检验。 (四) SMT 生产现场的防静电要求。 1. 生产场地防静电规定。 a, 禁止直接使用木质地板或铺设毛、麻、化纤地毯。 b,可选用防静电活动地板或在普通地面上铺设防静电地垫,并有效接地。 c, 允许使用经特殊处理的水磨石地面,如敷设地网,渗碳或对地面喷涂抗静电剂。 d,防静电系统必须有独立可靠的接地装置,接地电阻一般应小于 10Ω 。 e, 防静电地线不得接在电源零线上,不得与防雷电线共用。 f, 使用三相五线制供电,其大地线可以作为防静电地线(但零线,地线不得混接) 。 g,接地主干线截面积应不小于 100mm2,支干线截面积不小于 6 mm2,设备与工作台的接地线应 采用截面积不小于 1.25mm2 的多股塑料导线。 h,接地主干线的连接方式应采用钎焊。 i, 设备的防静电连接端应保证接触可靠,易装拆,允许使用各种夹式连接器。 j, 天花板材料应选用抗静电型材料制品,一般可使用石膏板制品,禁止使用塑料制品。 k,生产场所的墙面可使用抗静电墙纸,一般可使用石灰涂料墙面,禁止使用普通墙纸和塑料墙 纸。 l, 生产场所的环境相对湿度以不低于 40%为宜。
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m,在不对产品造成有害情况下,允许使用增湿设备,以增加湿度。 n, 防静电工作区的进口处,应设明显标记,警示标记要符合国家标准。进口处应配置离子化空 气风浴装置。 2. 防静电设施 a, 静电安全工作台:由工作台、防静电桌垫、腕带接头和接大地线等组成。 b, 防静电腕带:直接接触静电敏感器件的人员均须带防静电腕带,腕带与人体皮肤有良好接 触,腕带系统对地电阻值应在 106 ∽108 Ω 范围内。 c, 防静电容器:生产场所的元件承料袋,周转箱,PCB 料架等应具备静电防护作用,不允许使 用金属和普通容器,周转箱等最好接地。 d, 防静电工作服:进入静电工作区的人员和接触 SMD 的人员均应穿防静电工作服,工作服面 料应符合国家标准。 e, 进入工作区的人员必须穿防静电工作鞋,防静电工作鞋应符合国家标准。穿普通鞋者应使 用导电鞋束或脚跟带。 f, 生产场所使用的组装夹具,检测夹具,焊接工具,仪器等都应设制良好的接地线。 3. 生产现场防静电操作规程

a, 所有元器件的操作都必须在静电安全工作台上进行.凡进入防静电工作区的元器件都须按防 静电要求来对待. b, 从静电防护容器中取出部件时,应该在静电安全工作台上进行,作为操作人员要遵守以下二 点: (1)必须穿好防静电工作服。 (2)戴上防静电腕带,腕带与皮肤有良好的接触并可靠地接地。 c, 手拿敏感器件时,应避免接触其引线和接线片。 d, 服装,图纸资料等不得接触元器件。 e, 某些元器件要清洗时,不可使用塑料刷子。 f, 操作现场所必须使用的不具防静电功能的工具、夹具,应放在防静电桌垫上。 g, 在手工焊接时,要采用防静电低压恒温烙铁。 h, 外来人员进入现场,未采取防静电措施,不可接触元器件。 i, 生产现场的各种设备,必须采取防静电措施。

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4. 管理与检查 a, 操作人员在工作区正常操作时,用静电电压表检测各处及各种情况下的静电电压值一般应 小于 100V,特殊情况应小于 25V。 b, 腕带接地线,工作台接地线,桌垫,地垫接地线要做好日常检查。 c, 腕带每天检查一次,各类垫子每周检查一次,离子静电消除器每月检查一次。生产现场使 用的各种用具、容器、周转箱等每六个月检查一次。 d, 做好生产工人,管理人员等的防静电安全教育。 五. 静电防护标识

图 1 警示标签意义为: 提示不可用手触摸

图 2 警示标签意义为: ESD 保护提示

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